快速成型技术与应用-第2章第2节

第二章几种典型的快速成型技术第2节光固化成型（SLA）技术2.1第二章第2节2光固化成型打印机SLA-250第一台概念3-7/34第二章第2节3光固化成型技术StereoLithographyApparatus，简称SLA或SL光固化成型工艺，是美国的C.Hull于1986年研制成功的一种RP工艺，1987年获美国专利，称为SL工艺，1988年美国3DSystems公司推出第一台商用样机SLA-250。SLA工艺是最早出现的、技术最成熟和应用广泛的快速原型技术。概念3-7/34第二章第2节4光固化成型技术的制件概念3-7/34第二章第2节5光固化成型技术的制件概念3-7/34第二章第2节6光固化成型技术的制件概念3-7/34第二章第2节7一、SLA技术的原理及系统组成（一）光固化快速成型技术的原理一原理及组成8-14/34液槽中盛满液态光敏树脂，激光器发出的紫外激光束在控制系统的控制下按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，在工作图表面上形成零件的一个薄层。▽第二章第2节8一原理及组成8-14/34一层固化完毕后，工作台下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后进行下一层的扫描加工，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。一、SLA技术的原理及系统组成（一）光固化快速成型技术的原理（续）第二章第2节9（一）光固化快速成型技术的原理刮板意义因为树脂材料的高粘性，在每层固化之后，液面很难在短时间内迅速流平。采用刮板刮平后，可以得到较好的精度，使产品表面更加光滑和平整。一原理及组成8-14/34第二章第2节10（二）光固化快速成型（SLA）系统的组成1.激光器2.激光束扫描装置3.树脂容器及工作台一原理及组成8-14/34第二章第2节11（二）SLA系统的组成1.激光器氦-镉（He-Cd）激光器，产生紫外线激光，波长325nm；氩离子（Argon）激光器，波长351-365nm；固体激光器，波长多种；半导体激光器，波长300-1550nm。一原理及组成8-14/34第二章第2节122.激光束扫描装置a.扫描镜通过镜片偏转使激光束光斑在工作面上扫描最高扫描速度15m/SP30b.X-Y扫描系统激光束在整个扫描过程中与树脂液面垂直光斑大小的差别一原理及组成8-14/34第二章第2节133.树脂容器及工作台a.树脂容器大小取决于…a.升降工作台台面结构特点…一原理及组成8-14/34第二章第2节14二、光固化快速成型（SLA）的工艺过程二工艺过程15-18/34模型设计→格式转换→切片与数据准备→光固化成型过程→后处理。模型设计时注意：…格式转换：最常用的格式为STL切片与数据准备注意：…方向与支撑第二章第2节15二工艺过程15-18/34第二章第2节16二工艺过程15-18/34成型方向与支撑第二章第2节17支撑的形状二工艺过程15-18/34第二章第2节18三、SLA树脂涂层技术（一）深浸法三涂层技术19-21/34第二章第2节19三、SLA树脂涂层技术（二）倒U形管法三涂层技术19-21/34第二章第2节20三、SLA树脂涂层技术（三）粘液滞留法三涂层技术19-21/34第二章第2节21四、SLA后处理（一）零件成型结束后，工作台升出液面，停留5~10min，以控干多余的树脂。四后处理22-25/34第二章第2节22四、SLA后处理（二）将原型和工作台一起斜放控干后浸入丙酮、酒精等清洗液中，搅动并刷掉残留的气泡。持续45min左右后放入水池中清洗工作台约5min。四后处理22-25/34第二章第2节23四、SLA后处理（三）从工作台上取下原型零件，并去除支撑结构。（锉和刀片等工具）四后处理22-25/34第二章第2节24四、SLA后处理（四）再次清洗后置于紫外烘箱中进行整体后固化。（五）必要的打磨、抛光及上漆等表面处理。四后处理22-25/34第二章第2节25五、SLA技术的优缺点优点：1.尺寸精度高SLA原型的尺寸精度可以达到±0.1mm。2.表面质量好虽然在每层固化时侧面及曲面可能出现台阶，但上表面仍可得到玻璃状的效果。3.可以制作结构十分复杂的模型、尺寸比较精细的模型4.可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型5.制作的原型可以一定程度地替代塑料件五优缺点26-27/34第二章第2节26缺点：1.设备价格高，运转及维护成本较高；2.制件易变形，尺寸精度差；3.液态树脂有气味和毒性，并且需要避光保护；4.可选择使用的材料较少，可用的材料主要为感光性的液态树脂材料。5.需要支撑结构。6.需要二次固化。五、SLA技术的优缺点五优缺点26-27/34第二章第2节27六、SLA应用举例当前SLA原型制件常用样品零件、功能零件和直接翻制硅橡胶模具，也可替代熔模精密制造中的消失模来生产金属零件。SLA特别适合制作中小型模型或样件，其制作的原型可以达到机械加工的表面效果，可直接得到树脂或类似工程塑料的产品。六应用举例28-32/34第二章第2节28六、SLA应用举例图所示为用于冷却系统流动分析的气缸盖模型。对于形状、结构十分复杂的零件，可以采用快速成型技术制作零件原型做功能性和装配性检验。六应用举例28-32/34第二章第2节29六、SLA应用举例在各种RP工艺方法中，光固化原型的树脂品质是最适合于电器塑料外壳的功能要求的。下图模型的树脂材料是DSM公司的SOMOS11120，其性能与塑料件极为相近，可以进行钻孔和攻丝等操作，以满足电器产品样件的装配要求。六应用举例28-32/34第二章第2节30六、SLA应用举例图为具有缺损的患者头颅骨SLA模型、患者小腿骨SLA模型及患者左侧完好的下颌骨模型的镜像颌骨SLA模型。颌面缺损的局部头盖骨、下颌骨及小腿骨SLA模型六应用举例28-32/34第二章第2节31六、SLA应用举例采用SLA快速成型技术制作的义耳注型模具，利用医学硅橡胶材料进行义耳的真空注型。义耳赝复体六应用举例28-32/34第二章第2节32BOOK表2-3SLA技术与其他几种常见的快速成型技术的比较指标性能SLA工艺LOM工艺SLS工艺FDM工艺成型速度较快快较慢较慢原型精度高较高较低较低制造成本较高低高较低复杂程度复杂简单复杂中等零件大小中小件中大件大中小件中小件常用材料光敏树脂热固性塑料等塑料、薄膜、纸、金属箔等金属、陶瓷、石蜡、塑料等ABS、PLA、石蜡、尼龙等七比较33-33/34本节学习了SLA工艺的概念、原理、系统组成，SLA的工艺过程、涂层技术及后处理，SLA的优缺点、应用场合以及与其它类型的RP工艺的比较。小结思考：1.SLA工艺设备中为什么要使用刮板？2.SLA工艺的优点和缺点是什么？