理论教育 新技术:优化SLA快速成型设备表面修复工艺

新技术:优化SLA快速成型设备表面修复工艺

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:随后又推出了Viper SLA系统,技术上逐渐更新换代。近期,英国Nottingham大学提出了一种对SLA成型表面修复的工艺,该工艺可降低成型制件的表面粗糙度。表3-3 典型的SLA快速成型设备的主要参数及用途在国内,西安交通大学研发出了LPS、SPS和CPS系列SLA成型设备,以及相应配套的光敏树脂材料。

新技术:优化SLA快速成型设备表面修复工艺

此项技术的开拓者是美国3D System公司,其制造系统(Stereo Lithography Apparatus,简称SLA系统)现有多个商品系列。同时,该公司一直致力于研究如何提高成型制件的精度,以及激光诱导光敏树脂材料聚合的物理、化学过程,并提出了一些有效的加工与制造方法。

3D System公司自1988年推出SLA-250机型后,于1997年又推出了SLA-250HR、SLA-3500机型,如图3-1所示;近期又推出了SLA-5000、SLA-7000机型,如图3-2所示。随后又推出了Viper SLA系统,技术上逐渐更新换代。其中,SLA-3500和SLA-5000设备使用的激光器半导体激励的固体,扫描速度分别为2.54m/s和5m/s,成型层厚最小为0.05mm;SLA-7000设备的成型层厚最小为0.025mm,扫描速度提高到了9.52m/s,成型空间为508mm×508mm×600mm,其最大特点是制件的成型质量好,成型速度较快,同时有效地减少了后处理时间。

近些年3D System公司推出的Viper Pro SLA系统如图3-3所示,其采用标准成型和高精度成型两种成型方式。标准成型的方式可达到质量和成型时间的平衡,高精度成型方式适用于较小零件的加工与制作。两种模式的实现是因为有两个独特的数字处理器控制着激光聚焦扫描系统。此系统尤其适合制作垂直型薄壁零件。

978-7-111-54513-2-Chapter03-4.jpg

图3-1 3D System公司早期设备机型

a)SLA-250机型 b)SLA-3500机型

978-7-111-54513-2-Chapter03-5.jpg

图3-2 3D System公司近期设备机型

a)SLA-5000机型 b)SLA-7000机型

此外,该公司还采用了一种新技术,即在每一成型层加工完毕后,在该层上用真空吸附式刮板涂一层0.005~0.1mm的待固化树脂材料。此项技术能使成型制件的成型时间平均缩短20%。

除了3D System公司,国内外的SLA技术研究人员在SLA工艺的成型机理、控制成型制件的变形、提高制件的精度等方面进行了大量研究。例如,日本帝人精制公司研发的SOLIFORM系统可用来直接注射真空注射模具。此外,日本的SLA技术不使用紫外光源,如日本AUTOSTRADE公司和Denken En neering公司使用半导体激光器作为光源,此项技术大大降低了SLA设备的价格,尤其是AUTOSTRADE公司的EDARTS机型,采用的光源是从下部隔着玻璃往上照射树脂液面,此项技术也使得该设备价格大大降低。在提高制品精度方面,DeMonffort大学研发了一种Meniscus Smoothing技术,该技术主要是降低成型制件的表面粗糙度。此外,Clemson大学开发出旋转工件工作平台,此项技术可减少分层制造中的台阶问题。

近期,英国Nottingham大学提出了一种对SLA成型表面修复的工艺,该工艺可降低成型制件的表面粗糙度。此项工艺的主要内容是:在一层扫描加工完毕后,工作台上升两个层厚,在层与层之间的台阶上吸附上部分树脂,此时由于表面张力的作用,吸附的这部分树脂就会把台阶之间的空隙填充起来,然后再用激光照射使其固化,这样就将台阶之间的缝隙填补完整,从而降低成型制件的表面粗糙度。

978-7-111-54513-2-Chapter03-6.jpg

图3-3 3D System公司 Viper Pro SLA机型

表3-3 列出了典型的SLA快速成型设备的主要参数及用途。

表3-3 典型的SLA快速成型设备的主要参数及用途

978-7-111-54513-2-Chapter03-7.jpg

在国内,西安交通大学研发出了LPS、SPS和CPS系列SLA成型设备,以及相应配套的光敏树脂材料。其中SPS的扫描速度最大可达7m/s,最大成型空间可达600mm×600mm×500mm。该设备的最大特点是减小了成型制件翘曲等形变,并提高了原型制件的表面质量。另外,CPS成型设备采用紫外灯作为光源,设备价格较低廉,运行费用也极低,是一种经济型的设备。(www.daowen.com)

图3-4所示为西安交通大学成功研发的LPS-600型激光快速成型设备,其最大特点是:关键部件采用进口器件,性能可靠;采用汉化软件界面,操作简便;成型制件的加工精度较高,成型设备购置成本低;性价比高。

LPS-600型激光快速成型设备的主要技术参数如下:

外形尺寸:1.1m×1.7m×1.9m;

激光器波长:325nm;

激光器功率:32~45mW;

扫描系统:光斑直径0.2mm;

扫描速度:0.2~2m/s;

数据格式:∗.STL文件格式;

加工尺寸:600mm×600mm×500mm;

加工精度:±0.1mm;

加工层厚:0.1~0.3mm。

978-7-111-54513-2-Chapter03-8.jpg

图3-4 西安交通大学LPS-600型激光快速成型设备

在成功研发LPS-600型激光快速成型设备的基础上,近期西安交通大学又研发出一款基于SLA的面成型3D打印机,如图3-5所示。该项技术的最大突破就是采用价格成本极其低廉的LED灯替代激光头工作,加工方式简单可靠,且成型速度与精度都有明显提高,相信其未来具有一定的发展与使用空间。

978-7-111-54513-2-Chapter03-9.jpg

图3-5 西安交通大学SLA面成型3D打印机

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈