光固化连续液面成型工艺关键技术研究

发布时间：2021-06-15 23:40

　　随着工艺和材料的发展,3D打印技术已逐渐从简单的原型制造转向越来越多地用于制造最终用途部件。传统3D打印技术成型速率低下和成型件不具有各向同性的固有缺陷限制了3D打印工艺的发展和这种转变。然而,2015年出现的连续液面成型工艺（Continous Liquid Interface Production,CLIP）完美解决了上述问题。该工艺自问世以来就以其惊人加工效率和良好的加工质量,备受瞩目。但该工艺在成型效率和质量上仍存在待优化的问题,本文对存在的问题进行了研究。本文分析了 CLIP工艺的过程、原理以及死区形成机理。根据CLIP工艺的原理,搭建了原型机,分别对原型机的机械系统、软件系统和控制硬件系统进行了设计,为该工艺的进一步探索奠定了基础。为了保障顺利成型,本文基于CLIP工艺的特点对模型处理进行了研究。设计了符合CLIP工艺特点的支撑结构以及为STL模型手动添加支撑的算法。针对CLIP工艺下大横截面积模型树脂填充效率低下的问题,提出了将模型镂空并为镂空模型内外自动生成树形支撑的算法;通过区分内外轮廓,改进了传统扫描线算法,解决了支撑与STL模型相交造成的切片图像孔洞问题,成功生成... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１?ｃｕｐ工艺原理??ＣＬＩＰ工艺自问世以来就以其惊人加工效率和良好的加工质量，备受瞩目

的速度优势，并且该工艺可以实现微小零件的快速成形［１３］。传统面成型工艺根??据成型时固化层的状态与位置，分为约束液面成型工艺和自由液面成型工艺［｜４］。??ＣＬＩＰ工艺和传统约束液面成型工艺有着许多相似之处。如图１－２所示，ＣＬＩＰ??工艺与约束液面成型工艺相比最大的区别在于用高透紫外光和高透氧的半透膜??代替了底部的玻璃板，在半透膜上方形成了液态死区，省去了约束液面成型工艺??所需的固化层分离、树脂重涂以及重定位等步骤，去除了冗余的往复运动时间，??实现树脂的连续重涂｜８］。??约束液面成型工艺?ＣＬＩＰ工艺??？？—?平台一？???光敏树胞一？??ｉｓｎｓ?口??ｙ?开始打印?Ｊ??ｆ?ｓ＆ｍ??今?ＢＩＳ化議广？液繼￣￣￣??Ｌ－咖化?Ｊ??固化层分离??ｖ?▼?▼?Ｊ??树ＢＳ里涂??ｖ?：??／??（?▲▲?、??ｌ?雖位??图１－２约束液面成型工艺与ＣＬＩＰ工艺制造步数对比??在图１－２所述的约束液面成型工艺的固化层分离步骤中，需要克服己固化工??件和玻璃板之间的粘结力，我们称之为分离力｜１２］。分离力的存在限制了该工艺??的可成型面积和该工艺在微加工方面的应用。ＣＬＩＰ工艺中液态死区的存在大大??减小了分离力，所以该工艺允许更大成型面积并且可以进行微米级加工。??如图１－３所示，对于传统面成型工艺，切片厚度过大会造成明显的台阶效应，??影响表面质量。为了保证成型方向有着更高的表面光洁度，需要将切片的厚度减??小

２．１面成型研究现状??从前面分析可以看出，ＣＬＩＰ工艺可以说是约束液面成型工艺的变种和延伸。??以，一些面成型的成果可以直接拿来使用或者作为重要参考，有必要对面成型??艺的研究成果进行梳理和总结。目前，面成型工艺的研究主要集中在掩膜图像??发生与矫正、光固化过程中的变形控制、陶瓷胶料等新材料的开发以及工艺改??等方面??面成型工艺利用掩膜图像代替传统激光扫描进行成型，因而掩膜图像的生成??该工艺起着至关重要的作用。该工艺最早利用石英制作掩膜图像１１６］，工艺成??高且复杂。为了降低成本和提升效率，研究者们尝试使用动态掩膜图像的生成??案，伴随着液晶显示器（Ｌｉｑｕｉｄ?Ｃｒｙｓｔａｌ?Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）大规模使用，１９９７年瑞??的Ｂｅｒｔｓｃｈ课题组等人首次利用ＬＣＤ生成掩膜，对几毫米的微小件行了成型研??，并取得广泛应用［１７］；在ＬＣＤ的成型工艺取得巨大成功后，２００１年Ｂｅｒｔｓｃｈ??


本文编号：3231927