成型室基底微观特征影响固化阻聚区特性的数值模拟与试验研究

发布时间：2020-03-28 00:36

【摘要】：面投影成型技术通过动态掩膜生成剖面图形,一次曝光完成一个剖面的固化,然而固化层与约束基底间过大的粘附力可能导致剥离失效。现有的减小粘附力的方法包括过固化,中间涂层以及改变固化层受力方向等,但这些方法都有其局限性,难以大规模的应用。连续液面成型技术(CLIP)利用氧的阻聚效应使得固化层与约束基底间粘附力极大的减小,为快速制造大截面积零件带来了可能。针对该技术目前存在的成本高以及液态树脂的填充困难问题,本文提出种多孔透明支撑板+PDMS膜的可低成本实现阻聚区的方案,并在分析阻聚区形成机理的基础上,围绕基底透光性和气体渗透性及其影响阻聚区及粘附力的规律进行理论和实验研究。论文的主要研究内容和结论包括:(1)采用FDTD Solutions软件,建立了成型室约束基底的计算模型,对成型室约束基底微观特征影响透光性的规律进行了数值模拟。结果表明,面投影工艺的基底中引入的微结构形状、尺寸以及分布周期等微观几何特征影响基底的透光性能,采用合理分布的半波长级圆孔能有效降低微结构对约束基底的透光性能的影响。(2)制备了具有不同微观几何特征的约束基底,通过对基底透光性和透氧性的试验测量,以及采用差厚的方法对氧阻聚区厚度的测量,研究了基底微观几何特征及光照强度、氧气浓度等工艺要素对阻聚区厚度的影响规律。结果表明,微观特征只影响约束基底的透光率以及透氧性能,对约束基底的透光均匀性无明显影响;通过调控氧浓度、光照强度以及基底微结构特征可以控制氧阻聚区的厚度。(3)通过3D打印试验,对不同打印工艺条件对固化层在基底粘附力的影响进行了研究。结果表明,采用本文制备的约束基底打印零件过程中可以形成阻聚区;基底及供氧条件影响阻聚区的厚度从而影响剥离力;与传统约束基底相比,本文提出的约束基底方案可以显著减小固化层从基底的剥离力。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH16

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本文编号：2603641