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SLA光固化成型基本原理、工艺工程及应用
发布时间:2019-10-25 17:35
光固化成型工艺,也被称为立体光刻成型属于快速成型工艺的一种,简称SL,也有时被简称SLA。该工艺是美国的于1986年研制成功的一种RP工艺,1987年获美国专利,是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
 
它以光敏树脂为原料,通过计算机控制紫外激光石器逐层凝固成型。这种方法能简捷、全自动地制造出表面质量和尺寸精度较高、几何形状复杂的原型。
 
激光固化成型的(SLA)的成型机理
要实现光固化快速成型,感光树脂的选择也很关键。它必须具有合适的粘度,固化后达到一定的强度,在固化时和固化后要有较小的收缩及扭曲变形等性能。更重要的是,为了高速、精密地制造一个零件,感光树脂必须具有合适的光敏性能,不仅要在较低的光照能量下固化,且树脂的固化深度也应合适。
 
在计算机控制下,紫外激光按零件各分层截面数据对液态光敏树脂表面逐点扫描,使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化,形成零件的一个薄层;一层固化完毕后,工作台下降,在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化;新固化的一层牢固地粘合在前一层上;如此重复直到整个零原件型制作完毕。
 
方法的特点是精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%,能成型形状特别复杂、特别精细的零件。缺点是设备价格相对较贵。

 

 

SLA的工艺过程
光固化成型的制作一般可以分为前处理、原型制作和后处理三阶段。
(1)前处理阶段主要是对原型的CAD模型进行数据转换、确定摆放方位、施加支撑和切片分层,实际上就是为原型的制作准备数据。
(2)光固化成型过程是在专用的光固化快速成型设备系统上进行。早原型制作前,需要提前启动光固化快速成型设备系统,使得树脂材料的温度达到预设的合理温度,激光器点燃后也需要一定的稳定时间。
(3)1、清洗模型,去除多余的液态树脂。2、去除并修整原型的支撑。3、去除逐层硬化形成的台阶。4、后固化处理。
 

 

SLA主要优点
是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高。
由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具。
成型精度高(在0.1mm左右)、表面质量好。
SLA应用
目前,用于SLA技术比较成熟的材料主要有以下四个系列:
① Ciba(瑞士)公司生产的CibatoolSL系列。
② Dupont(美国)公司生产的SOMOS系列。
③ Zeneca(英国)公司生产的Stereocol系列。
④ RPC(瑞士)公司生产的RPCure系列。

▲ 日本Unirapid公司打印的光敏树脂物品

t指厚度

 

自从1988年美国3D Systems 公司推出第一台商品化设备SLA250以来,光固化快速成型技术在世界范围内得到了迅速而广泛的应用,在概念设计的交流、单件小批量精密铸造、产品模型、快速工模具及直接面向产品的模具等诸多方面广泛应用于汽车、航空、电子、消费品、娱乐以及医疗等行业。
通过快速熔模制造、翻砂铸造等辅助技术,SLA可以用于复杂零件(如叶轮)的小批量生产,并进行发动机等部件的试制和试验。利用传统工艺制造母模,成本较高且制作时间长,采用SLA技术可以直接制作熔模铸造的母模,时间和成本显著降低。

利用SLA技术制成的叶轮模型

(图片来源:fit-prototyping.de)

 

 

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