光固化成形工艺及制件精度的研究

发布时间：2020-08-08 04:53

【摘要】：光固化快速成形是国内外应用最广泛的快速成形技术之一,在产品设计与评估、功能测试和快速制模等方面起到越来越重要的作用。其中,制作工艺的选择直接影响到光固化成形件的尺寸精度和表面质量,进而影响到光固化快速成形技术的推广与应用,因此,对光固化快速成形技术的制作工艺进行深入的研究具有非常重要的现实意义和应用价值。本文探讨了光固化快速成形机理,研究了树脂固化深度和固化宽度与激光功率、扫描速度等参数之间的变化规律,在此基础上分析了各种工艺参数和扫描方式对光固化成形件翘曲变形的影响,并提出了相应的措施以减小制件的翘曲变形。再涂层技术是光固化成形中的一项关键技术,对光固化制件的成形精度、成形效率起着重要的作用。本文基于国内外各种涂层技术的研究,开发了一种新的涂层技术——含液涂层技术,从而提高了涂层的效率和涂层的稳定性。快速成形中的台阶效应严重地影响着制件表面质量和尺寸精度。本文在研究台阶效应形成机理的基础上,总结了台阶效应对制件表面粗糙度和尺寸精度的影响规律,采取了有效的措施降低了表面粗糙度,提出了一种利用光斑补偿来改善制件尺寸精度的方法,使制件在提高表面质量的同时,仍能保持所需的尺寸精度。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TH16
【图文】：

技术,西安交通大学,读者调查,价格问题

束液面型结构，使得设备成本大大降低。在国内，上世纪九十年代首先由华中科技大学、西安交通大学、清华大学等些研究机构开始了对快速成形技术的研究，同时，国内几家大型企业，如海华宝集团、科龙集团等，也认识到了该项技术的潜力，纷纷引进国外快速成该技术同样得到了国家政府的重视，在全国范围内建立了近十个快速原型生中心，旨在使该项技术真正为企业带来效益，提高企业产品在国内市场乃至的竞争力。“九.五”期间在国家科技攻关和 863 项目的支持下，我国快速成了很大发展，西安交通大学推出了 LPS 和 CPS 系列 SLA 成形机和相应的光料[6]。课题研究的目的和意义根据“Rapid Prototyping Report”对其读者调查，目前 RP 领域中存在的主要问-2 所示[7]。从图可知，除了材料问题和 RP 设备的价格问题是阻碍 RP 技术推主要问题外，表面质量和成形精度是另外两大因素。对于光固化成形技术，的影响因素尤为突出。

树脂,形状,激光束,透射深度

0021/2020ω ={( x x)+(y y)}（中心光强度值21 /e （约 13.5%）处的半径。当激光束垂直照射在为 Z 轴的原点所在，激光强度 I ( x,y,z)沿树脂的深度方向 Z 分ber-beer 法则，沿 Z 向衰减，即(,,){2/}exp(2/)exp(/)2022t0 pI xyz= Pπω rr zD（光在树脂中的透射深度。上的激光束处于静止状态时，该处树脂的曝光量 E 是时间τ的E ( x,y,z)= I(x,y,z) τ（的形状如图 2-2(a)所示，呈旋转抛物面状态。激光束照射方向激光束照射方向

扫描速度,显微图,扫描线,理论值

表 2-1 不同扫描速度下的固化深度和固化宽度值（SL7510，激光功率 110mw，28℃）固化深度（mm）固化宽度（mm）固化深度（mm）固化宽度（mm）扫描速度(mm/s)理论值实测值理论值实测值扫描速度(mm/s)理论值实测值理论值实测值100 0.61 0.68 0.296 0.25 900 0.30 0.25 0.209 0.11200 0.52 0.46 0.272 0.20 1000 0.29 0.24 0.204 0.12300 0.46 0.41 0.257 0.15 1100 0.28 0.21 0.20 0.13400 0.42 0.38 0.245 0.15 1200 0.27 0.21 0.19 0.08图 2-5 不同扫描速度下的扫描线固化截面显微图（a）P：160mw, V：100mm/s （b）P：160mw, V：200mm/s （c）P：160mw, V：400mm/s

【引证文献】