光固化成型解决方案.ppt

目录 光固化成型的概念 光固化成型的原理 光固化成型的应用 光固化成型的优势与缺憾 光固化成型的发展前景 光固化成型的概念 　　Stereo lithography Appearance的缩写,即立体光固化成型法. 　 光固化（photocuring）指单体、低聚体或聚合体基质在光诱导下的固化过程，一般用于成膜过程等不饱和聚酯树脂的光固化。用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体.  光固化技术是—项节能和清洁环保型技术，它节约能源——能耗仅为热固化的五分之一，且不含溶剂、对生态环境有保护作用，不会向大气排放毒气和二氧化碳，故被誉为“绿色技术”。光固化技术(UV)是通过一定波长的紫外光照射，使液态的环氧丙烯酸树脂高速聚合而成固态的一种光加工工艺，光固化反应本质上是光引发的聚合、交联反应。光固化涂料是光固化技术在工业上大规模成功应用的最早范例，也是目前光固化产业领域产销量最大的产品，规模远大于光固化油墨和光固化胶结剂，而环氧丙烯酸是主要的光固化涂料。 光固化成型的原理 光固化快速成型制造技术不同于传统的材料去除制造方法，它的成型原理是：SLA将所设计零件的三维计算图像数据转换成一系列很薄的模型截面数据，然后在快速成型机上，用可控制的紫外线激光束，按计算机切片软件所得到的每层薄片的二维图形轮廓轨迹，对液态光敏树脂进行扫描固化，形成连续的固化点，从而构成模型的一个薄截面轮廓。下一层以同样的方法制造。该工艺从零件的最底薄层截面开始，一次一层连续进行，直到三维立体模型制成。一般每层厚度为0.076～0.381mm，最后将制品从树脂液中取出，进行最终的硬化处理，再打光、电镀、喷涂或着色即可。图1所示为SLA控制原理示意图。 光固化快速成型工艺原理图 1 材料的选择 要实现光固化快速成型，感光树脂的选择也很关键。它必须具有合适的粘度，固化后达到一定的强度，在固化时和固化后要有较小的收缩及扭曲变形等性能。更重要的是，为了高速、精密地制造一个零件，感光树脂必须具有合适的光敏性能，不仅要在较低的光照能量下固化，且树脂的固化深度也应合适。 2 成型过程及控制 光固化快速成型的过程分为前处理、分层叠加成型及后处理三个阶段，具体步骤图所示 3 成型加工误差对精度的影响 1）机器误差。机器误差是成型机本身的误差，它是影响制件精度的原始误差。机器误差在成型系统的设计及制造过程中就应尽量减少，因为它是提高制件精度的硬件基础。 2）树脂收缩变形产生的误差。由于树脂从液态到固态的聚合反应过程中要产生线性收缩和体积收缩，而线性收缩将导致在层堆积时产生层间应力，这种层间应力使零件变形，导致精度丧失，并且这种变形的机理复杂，与材料的组分、光敏性、聚合反应的速度有关。实践证明；通过开发低粘度、低收缩、高强度的树脂是提高零件精度的根本途径。 3）加工参数设置误差对精度的影响 ①光斑直径产生的误差。 SLA成型系统所用的光源光点实际上是一个具有一定直径的光斑，成型中不能将光斑近似为光束能量聚集的光点，光能量分布在整个光斑范围内，实际固化成型的零件轮廓是光斑中心运行轨迹上一系列固化点包络形成的。如果不采用补偿,所作出的零件实体部分实际上每侧大了一个光斑半径，零件的长度尺寸大了一个光斑直径,使零件出现正偏差。为了减小或消除正偏差，采用光斑补偿，使光斑扫描路径向实体内部缩进一个光斑半径的路径扫描，所得零件的长度尺寸误差为零。 ②扫描参数对成型精度的影响。  a)平面扫描固化深度只与扫描速度、激光功率和扫描间距有关。固化层的厚度略小于层厚时，可以自由收缩而不产生层间应力，从而降低翘曲变形，但是会造成层和层之间有错位，原因是固化薄层随液态树脂在槽内流动而产生的漂移；固化层的厚度略大于层厚时，可以使层与层之间粘固在一起，但是随着固化层厚的增加，翘曲变形会加大。 b)为了保证加工顺利进行，分层厚度要小于最大固化深度。由于激光能量必须穿透当前层，才能使相邻两层粘结。  c)光束扫描间距要小于最大固化线幅。相邻的扫描固化线条必须有一定的重叠，才能使液态树脂所固化的部分具有一定的强度。 d)要合理地控制扫描速度和扫描间距。扫描速度越低，则最大固化线幅越大，相邻的固化线条重合大，可导致制件内部应力集中；相反，如果扫描速度过大，与扫描间距配合不当，制件内部尚未固化的树脂在后固化过程中固化，进而产生变形，引起误差。