(1)成型原理 快速......



(1)成型原理
快速成形技術是20世紀80年代開始商品化的一種高新制造技術。自出現以來，就以全新的制造思想、迅速的產品制造速度、靈活多變的產品模型，受到了學術界和制造業的極大關注。快速成形技術適應了現代先進制造技術的發展需求，發展十分迅猛，在發達國家已經成為一個新的產業分支和先進制造技術的一門支柱產業。
快速成形技術是利用二維的制造方法作出一系列的薄切片，然后將二維薄切片按需要一層層的粘結在一起，迭加形成所要求的三維零件。制作過程如下：利用計算機CAD軟件設計制作工件的三維模型，將模型切片，計算機對切片進行數據處理，形成零件的二維層片信息(橫截面的平面輪廓和內部掃描路徑)。計算機根據這些信息，通過控制系統驅動成形激光束按照所要求的路徑運動，選擇性的固化一層層的樹脂(或者切割一層層的薄紙、燒結一層層的粉末材料、噴涂一層層的熱熔材料或者粘結劑等)，形成各個截面的二維固體層片，一層制作完畢，在該層的基礎上再進行下一層的制作，層層迭加，直至各層片按順序迭加成三維零件。
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1986年美國的Charles W Hull首次提出用激光照射液態光敏樹脂，固化分層制作三維物體的快速成形概念，并申請了專利。1988年，美國的3D Systems公司根據該專利商業化了第一臺現代快速成形機—SLA250，以液態樹脂選擇性地固化成形零件，開創了快速成形技術的新紀元。由于快速成形技術的諸多優點適應于現代社會市場需求和先進制造技術的發展要求，自誕生之日起就引起了人們的極大關注，許多大公司都購買或應用了該技術，各國也投入了大量的人力物力進行開發研究，在制作方法、零件性能、制作速度和精度上以及制作零件的材料上都取得了顯著的研究成果。除SLA外，還涌現出了許多其它形式的快速成形技術和快速成形機，如LOM(分層實體制造)，SLS(選擇性激光燒結)，FDM(熔絲沈積制造)等。
光固化(Stereolithography,簡稱SL)成型技術基本工作原理如圖所示，以光敏樹脂為加工材料，加工從最底部開始，紫外激光根據模型分層的截面數據在計算機的控制下在光敏樹脂表面進行掃描，每次產生零件的一層。在掃描的過程中只有激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方液態樹脂才會發生聚合反應形成固態，因此在掃描過程中，對于不同量的固化深度，要自動調整掃描速度，以使產生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相適應。掃描固化成的第一層粘附在工作平臺上，此時工作平臺的位置比樹脂表面稍微低一點，每一層固化完畢之后，工作平臺向下移動一個層厚的高度，然后將樹脂涂在前一層上，如此反復，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到制作完零件的最后一層(零件的最頂層)。這樣整個制作過程就完成了。
(2)、成型特點
與其它成型工藝方法(FDM、LOM、SLS等)相比，光固化法快速成型的特點是精度高、表面質量好，表面粗糙度可達到Ra3.25μm，經過拋光，表面粗糙度可達到Ra1.17μm，是目前公認的成型精度最高的工藝方法(100mm以內±0.1mm或±0.1%)；