拓維淺述激光激光快速成型工藝的五大技術(shù)難點
作者：深圳快速成型手板 來源：http://www.cwego.com/ 瀏覽次數(shù)：79 日期：2014-07-10 08:34
拓維淺述激光激光快速成型工藝的五大技術(shù)難點
激光快速成型中，由于粉料在光固化過程中內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了固化過程的收縮，從而導(dǎo)致了制件的變形，大多數(shù)樹脂均有收縮特性，通常其體積收縮率為6%，線收縮率為2%，從分子學(xué)的角度看，光敏樹脂的固化過程是從單分子體向聚合體轉(zhuǎn)變的過程，單分子體和聚合體的分子結(jié)構(gòu)本身不同，因此固化過程的收縮本身是一個內(nèi)部過程，是不可避免的。這種收縮反映在制件上就會產(chǎn)生懸臂區(qū)域的翹曲變形。
激光快速成型是基于材料累加原理的制造方法，即把模型沿材料累加方向分成有限個層片進行制作，在分層的方向上，分層后，模型原來連續(xù)的表面被離散化了。所得到信息僅僅是每一層片的輪廓信息及實體信息，而丟失了兩截面之間(切片)的外輪廓面(曲面片)信息，分層的厚度表示離散后所記錄模型的分辯率，分層厚度越大，分辯率越低，所丟失的信息越多，成型過程產(chǎn)生的誤差也越大。最終的實體模型外表面是由每一薄層外表面的包絡(luò)面所形成的，由此造成了臺階效應(yīng)
激光快速成型是基于分層制作累加成型的制造方法，為保證兩層可靠地粘接，要求激光成型新的層片時，激光的固化深度Cd大于分層的厚度T，這樣可保證新制作層與上一層有效地粘接起來。但這樣會造成制件Z向的尺寸誤差。
激光快速成型對變形的控制，通過改變工藝參數(shù)、掃描方式甚至分區(qū)域掃描效果很不顯著，控制變形從根本上要通過降低樹脂的收縮率來實現(xiàn)，但是零收縮率的樹脂很難實現(xiàn)，一般通過優(yōu)化制作方向、給模型添加輔助支撐平衡收縮應(yīng)力的辦法來消除制件制作過程的翹曲變形。制件的變形一般發(fā)生在制件的懸臂區(qū)域、基礎(chǔ)底面，本文稱之為變形面，通過優(yōu)化制作方向，使原型制作時易發(fā)生變形的面積最小，可有效地消除制作過程中的制件收縮變形。還可以在制作過程中，給制件易發(fā)生變形的懸臂區(qū)域、基礎(chǔ)底面添加支撐，可以約束收縮引起的變形，提高制件的成型精度。
影響臺階效應(yīng)的因素有模型面片的傾角與層片高度，因此，在模型數(shù)據(jù)處理時，首先應(yīng)優(yōu)化制作方向，使模型的各面片在該方向的臺階效應(yīng)的面積和為最小，當制作方向確定后，對于模型臺階效應(yīng)較大的面片區(qū)域采用變層厚制作工藝，即對該區(qū)域的制作采用較小的層厚固化，但一般變層厚制作工藝控制系統(tǒng)較復(fù)雜，不易實現(xiàn)，一般都采用優(yōu)化制作方向減小模型的總臺階效應(yīng)。
分層厚度對成型件表面質(zhì)量的影響較大，表面質(zhì)量隨分層厚度減小而達到峰值，繼續(xù)減小時表面質(zhì)量開始下降，粗糙度上升。分析原因，是由于分層厚度較大時，分層厚度的減小弱化了單元體縱向粘接時成型件側(cè)面輪廓的“鋸齒現(xiàn)象”，從而提高了成型件的表面質(zhì)量。因此，必須在保證成型件必要強度的前提下，選擇適合的分層厚度，使成型件的表面質(zhì)量達到最佳。
