多材料光固化3D打印装置及工艺研究

发布时间：2021-01-29 00:12

　　相比传统的制造技术,3D打印技术具有工艺规划过程少,“所见即所得”,成型复杂三维结构能力强,适合单件或小批量个性化制造的特点。3D打印增材的特点使在工件内部不同点按需成型不同材料成为可能。但是目前的3D打印技术在多材料成型上还有诸多限制。多材料器件可以利用不同材料在电磁性能、热学性能、机械性能等方面的差异,实现功能器件的3D打印。目前对于多材料光固化工艺已有一定研究,在超材料、组织工程和柔性机器人领域已有一些应用,但是目前对多材料光固化技术的研究还不够深入,一般只能实现双材料成型,并且由于缺乏调平结构和方法,不同材料之间有较大错层误差,一般通过过度曝光来成功成型,导致成型尺寸不准确。本文针对这些问题,展开多材料光固化3D打印装置及工艺研究。本文从装置设计、调控方法和成型实验三个方面对多材料光固化3D打印展开了研究。根据成型宏微跨尺度、多材料复杂嵌套结构的需求,选用了多树脂池下成型的装置构型,设计了装置的总体方案和机械结构。计算了树脂池调平结构的角分辨率,分析了折射对成型精度的影响。为减少成型时间,主要需要减少切换光敏树脂材料所伴随的清洗干燥次数,为此分析了多树脂下成型的工艺流程,提出了... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

多材料3D打印零件分类[7]

如表 1-1 所示：表 1-1 多材料 3D 打印技术对比技术名称 多材料成型能力 材料种类 成型速度 成型SL 多材料复杂嵌套 一般 一般 FDM[14]多材料复杂嵌套 多 慢 SLS[15]层间多材料 多 快 PolyJet 多材料复杂嵌套 少 快 一LOM[16]层间多材料 多 快 osol Jet Printing[17]多材料复杂嵌套 多 慢 ProJet[18]多材料复杂嵌套 少 快 一SLM[19]层间多材料 多 快 一胶喷射成型技术在多材料成型能力、可选材料种类和成型精其成型速度很慢，只适合在已有宏观结构上成型微观结构，

.3.2 光固化 3D 打印研究现状光敏树脂材料受照射时会发生交联反应，由低聚物和单体聚合为高聚物液体转化为固体结构。通过对一层进行选择曝光，可以固化成型特定的图案复该过程层层叠加可以产生三维实体结构，这就是光固化 3D 打印技术。主流的光固化 3D 打印技术可以划分为两种形式，扫描式光固化和面投影固化，如图 1-3 所示。扫描式光固化打印由 Hull[20]提出，使用激光束进行曝光，通过控制扫描振镜改变激光光斑的位置，在液面上对需要曝光的位行扫描完成一层的成型，这是最早投入商业生产的 3D 打印技术之一，主于在产品研发中快速制造原型样件。Bertsch[21]等人首先提出利用 LCD 作态掩膜，通过其选择透过的功能直接投影一层曝光图案，同时固化一层结构种光固化技术称为面投影式光固化，它相比扫描式光固化极大的提高了成度。由于 LCD 在响应时间、像素尺寸和光学性能存在固有缺陷，目前高端投影光固化装置主用使用数字微反射镜阵列（DMD）作为动态掩膜[22]，相CD，DMD 在对比度，对紫外光的利用率和响应速度上都有极大的提升， DMD 的面投影光固化技术具有成型速度快、成型精度高的优点。


本文编号：3005941