2光固化快速成型工艺.pptx

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1、2.1基基本本原原理理和和特特点点第1页/共51页2.1基基本本原原理理和和特特点点第2页/共51页2.1基基本本原原理理和和特特点点第3页/共51页2.1基基本本原原理理和和特特点点第4页/共51页优点1、成形速度较快。2、可以制作结构十分复杂的模型（复杂的内部结构、中空结构等）。3、系统工作稳定、分辨率较高。4、尺寸精度高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm（国内SLA精度在0.1-0.3mm之间，且存在一定的波动性）。5、表面质量较好，工件的最上层表面很光滑，侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平；适合做小件及精细、复杂件。2.1基基本本原原理理和和特特点点第5页/共51页缺点1、需要专

2、门实验室环境，维护费用高昂。2、成型件需要后处理，二次固化，防潮处理等工序。3、光敏树脂固化后较脆，易断裂，可加工性不好；工作温度不能超过100，成形件易吸湿膨胀，抗腐蚀能力不强。4、光敏树脂对环境有污染，使皮肤过敏。5、需对整个截面进行扫描固化，成型时间较长，因此制作成本相对较高。6、需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中制作的每一个结构部分都能可靠定位，支撑结构需在未完全固化时手工去除，容易破坏成型件。2.1基基本本原原理理和和特特点点第6页/共51页2.2材材料料及及设设备备SLA材料SLA原型材料一般都是液态光敏树脂，如丙烯酸脂系、环氧树脂系等(后者的性能优于前者)。要求：在一定

3、频率的单色光的照射下迅速固化并具有较大的固化穿透深度;固化时树脂的收缩率要小；SLA原型要具有足够的强度和良好的表面光洁度，且成型时毒性较小。第7页/共51页SLA材料Vantico公司的SL系列3DSystem公司的ACCURA系列DSM公司的SOMOS系列2.2材材料料及及设设备备第8页/共51页SLA材料Vantico公司：SL5510可满足多种生产要求，由其制作了原型精度的工业标准。SL7540制作的原型性能类似于聚丙烯。SL5530HT使用温度可超过200。2.2材材料料及及设设备备第9页/共51页SLA材料3DSystems公司的SLA材料AccuraSi40：可以达到ABS工程塑

4、料的膨胀、弯曲性能；有着与ABS工程塑料相同的耐高温性能，是第一种既具有高耐热性、又有韧性的材料，适用于汽车应用,其性能与尼龙66相似。部件透明，能被钻孔，攻螺纹和用螺栓连接。2.2材材料料及及设设备备第10页/共51页SLA材料DSM公司的SomosProtoTherm14120光敏树脂：能制作具有高强度、耐高温、防水等功能的零件。用此材料制作的零部件外观呈现为乳白色。与其它耐高温光固化材料不同的是：此材料经过后期高温加热后，拉伸强度明显增大，同时断裂延伸率仍然保持良好。能够理想地应用于汽车及航空等领域内需要耐高温的重要部件上。2.2材材料料及及设设备备第11页/共51页SLA设备2.2材材

5、料料及及设设备备研究单位美国:3DSystems公司SLA系列Aaroflex公司日本:SONY/D-MEC公司TeijinSeiki公司德国:EOS公司西安交通大学:SPS系列、LPS系列、CPS系列上海联泰科技有限公司:RS系列第12页/共51页SLA设备2.2材材料料及及设设备备第一台RP商品化设备：3DSystems公司的SLA250机型第13页/共51页SLA设备2.2材材料料及及设设备备SLA5000机型加工尺寸：508508584mm激光扫描速度：5m/s最小层厚：0.05mm第14页/共51页2.2材材料料及及设设备备SLA7000机型加工尺寸：508508600mm激光扫描速

6、度：9.52m/s最小层厚：0.025mm第15页/共51页2.2材材料料及及设设备备第16页/共51页2.2材材料料及及设设备备上海联泰科技有限公司RS-350S机型 第17页/共51页CPS快速成型机CPS快速成型机采用普通紫外光源，通过光纤将经过一次聚焦后的普通紫外光导入透镜，经过二次聚焦后，照射在树脂液液面上。二次聚焦镜夹持在二维数控工作台上，实现X-Y二维扫描运动，配合Z轴升降运动，从而获得三维实体。2.2材材料料及及设设备备第18页/共51页CPS快速成型机设备结构简介整套设备分为两部分，即成型室部分和电器控制部分。安装时，两部分合为一起保持设备的整体性，分体的结构便于包装和运输。

7、2.2材材料料及及设设备备第19页/共51页CPS快速成型机设备结构简介1.机械结构(1)Z轴升降工作台完成托板的升降运动。在制作过程中，进行每一层的步进，制作完成后，实现工作台快速提升出树脂液面，以方便零件的取出。运动形式：步进电机驱动，丝杠传动，导轨导向。以保证Z向的运动精度。2.2材材料料及及设设备备第20页/共51页CPS快速成型机设备结构简介1.机械结构(2)X-Y方向工作台主要完成聚焦镜头在液面上的二维精确扫描，实现每一层的固化。采用步进电机驱动、精密同步带传动、精密导轨导向的运动方式。2.2材材料料及及设设备备第21页/共51页设备结构简介CPS快速成型机1.机械结构(3)树脂循

8、环系统保证在制作过程中树脂液面位置不变，以保证聚焦光斑大小恒定。利用树脂恒定补充，动态溢流的原理保持树脂液而不变。基本结构:树脂内槽、树脂外槽、排液口、液轮、内流电机、溢流槽。2.2材材料料及及设设备备第22页/共51页设备结构简介CPS快速成型机2.光学系统光源采用紫外汞氙灯，用椭球面反射罩实现第一次反射聚焦，聚焦后经光纤耦合传导，再经透镜实现二次聚焦，最后将光照射到树脂液面上。2.2材材料料及及设设备备第23页/共51页设备结构简介CPS快速成型机3.控制系统工控机、分层处理软件、控制软件等组成。扫描系统、机械结构2.2材材料料及及设设备备第24页/共51页2.3工工艺艺过过程程1、前处理

9、（1）CAD模型及STL文件（2）CAD模型的定向（选择模型的摆放方向和位置，设计支撑。）悬垂部分和较大的悬臂及粱第25页/共51页支撑结构作用：固定零件、保持零件形状、减少翘曲变形等防止零件的最底层直接粘结在加工平台上防止产生漂移防止零件在完全固化前发生翘曲或塌陷2.3工工艺艺过过程程第26页/共51页支撑结构1、用于大面积的支撑区域2、狭长的支撑区域3、用于非常小的支撑区域，并且要比待支撑区域稍大。4、用于垂直悬臂，可以大大减少支撑体积，提高支撑的可去除性。2.3工工艺艺过过程程第27页/共51页支撑结构2.3工工艺艺过过程程第28页/共51页（3）模型的切片及数据准备利用分层软件选择参数

10、，将模型分层，得到每一薄片层的平面图形及其有关的网格矢量数据；根据层片信息，生成其数控代码，用于控制激光束的扫描轨迹。2.3工工艺艺过过程程第29页/共51页3、后处理清洗模型，去除多余的液态树脂。去除并修整原型的支撑。去除逐层硬化形成的台阶。后固化处理。2.3工工艺艺过过程程2、原型制作给定工艺参数，完成分层固化成型。第30页/共51页SLA工艺原型制作实例某航空发动机上的一个小叶轮，其外圆内径为100mm，高度为30mm，单个制作过程大约需要1h。2.3工工艺艺过过程程第31页/共51页SLA工艺原型制作实例1.数据准备(1)STL格式转换进入数据准备系统中，加载零件的STL文件。2.3工

11、工艺艺过过程程第32页/共51页SLA工艺原型制作实例(2)零件定向(3)参数设置（分层参数）1.数据准备(4)分层切片(5)支撑编辑(6)输出当前模型成型数据文件(7)退出2.3工工艺艺过过程程第33页/共51页SLA工艺原型制作实例2.快速成型制作(1)设备调整如刮板和托板的零位调整准确，光路光斑调整合理，等等。2.3工工艺艺过过程程第34页/共51页SLA工艺原型制作实例2.快速成型制作(2)加载成型数据文件2.3工工艺艺过过程程第35页/共51页SLA工艺原型制作实例2.快速成型制作(3)选择工艺参数(4)制作(5)退出系统2.3工工艺艺过过程程第36页/共51页SLA工艺原型制作实例

12、3.后处理清洗(酒精)去支撑(锉刀和刀片)外表面打磨,去除多余的毛边2.3工工艺艺过过程程第37页/共51页2.4精精度度及及效效率率成型件的精度尺寸精度形状精度表面质量尺寸误差：成型件与CAD模型在三维方向上的尺寸相差值形状误差：翘曲、扭曲、局部缺陷、遗失特征等表面误差：台阶、波浪、粗糙度第38页/共51页成型件误差产生原因：1、数据处理产生的误差2、成型过程产生的误差3、后处理产生的误差设备、工艺、材料2.4精精度度及及效效率率第39页/共51页1、数据处理产生的误差STL格式转换造成的误差分层切片造成的误差2.4精精度度及及效效率率第40页/共51页2.4精精度度及及效效率率第41页/共

13、51页2.4精精度度及及效效率率第42页/共51页2、成型过程产生的误差机器误差树脂收缩变形加工参数设置误差2.4精精度度及及效效率率第43页/共51页2、成型过程产生的误差机器误差制样平台Z方向升降运动误差堆积过程中的层厚精度匹配 Z方向的尺寸误差激光束扫描的定位误差、扫描路径误差2.4精精度度及及效效率率第44页/共51页2、成型过程产生的误差树脂收缩变形从液态到固态的聚合反应过程线性收缩体积收缩逐层堆积时的层间应力，使工件变形、翘曲。整个制件尺寸的变化，导致制件精度误差。2.4精精度度及及效效率率第45页/共51页2、成型过程产生的误差加工参数设置误差激光扫描方式产生的误差（连续扫描、分

14、片区域扫描、环形扫描和三角角剖分扫描）光斑补偿设置误差激光功率、扫描速度、扫描间距P19固化深度P/V 1/H2.4精精度度及及效效率率第46页/共51页3、后处理误差去除支撑引起的变形误差后固化引起的误差表面处理产生的误差2.4精精度度及及效效率率第47页/共51页SLA的制作效率扫描固化时间+辅助时间工作台升降时间等待时间扫描速度扫描速度（V，单位长度的固化时间）扫描间距扫描间距（H，单位面积的扫描路径，扫描时间扫描）扫描方式扫描方式分层厚度分层厚度根据工艺要求确定影响因素2.4精精度度及及效效率率第48页/共51页2.5微微光光固固化化快快速速成成型型工工艺艺应用领域微机电和生物工程等领域（微米或亚微米级的细微结构）优化：光路系统、机械传动系统第49页/共51页SLA应用SLA-example2（玩具模型）SLA-example1（电子行业）SLA-example3（大型件）第50页/共51页感谢您的观看。第51页/共51页