光固化成型中固化收缩的尺寸效应

光固化成型中固化收缩的尺寸效应 光圈化成型中图化收缩的尺寸效应 光固化成型中固化收缩的尺寸效应 诸文俊 车涤尘王素琴陈浩 (西安交通大学) ?耍本文研究了在一定的材料和工艺条件下(四种不同足寸试件的光固化成型的收缩率(发现在小尺寸 诫件的收缩率明显较低，收缩率具有一定的足寸效丘(这一特点为制定低收缩率的扫描工艺的奠定基收缩 层( 美?I诩快速成型 工艺 1(前富 光固化成型是利用光敏树脂受紫外激光照射而发生液固相变的原理来实现三维实体的制 造。在激光扫描液态光敏树脂时，扫描方式和扫描参数决定了成型件申一次固化的程度。若 扫描速度慢，扫描间距小，则固化程度高，反之，扫描速度快，扫描间距大，则一次固化程 度低。一般，为了提高制造速度，采用较快的扫描速度和较大扫描间距，那么一次扫描过的 路径之间就会有部分未固化的树脂，这些残留的树脂在后处理时固化，产生后固化收缩。后 固化收缩主要取决于未固化树脂在零件中存在的数量和方式。零件因材料的固化而产生收缩， 从而影响成型尺寸。在同一工艺条件下，固化程度和收缩性能有什么关系尚是一个朱深入研 究的问题。本文通过对不同尺寸的试件在同样扫描工艺条件的一次固化和后固化量的实验， 测 量固化收缩量来研究光固化材料收缩的尺寸效应特征。为寻求优化工艺参数的途径提供依据。 2(实验方法 mm的薄壁方框，壁厚变化从2(5mm,实验样件:四种50ira×50men×3 ‘c====鲁3m 12(5rm(如图1) f l 50瑶 I(-2(5mml i一回}一50Il?Il——_ (b) (c) (d) (a) 固1实验样件盈 —— 婴垫查量堡婆堡墨型童 测量仪器:数字式千分尺。 实验参数: 扫描间距:0(3mm 层厚:0(2mra 扫描方式:隔行 扫描速度:交错扫描1000 m珀,s 光斑尺寸:mm 0(2 树脂温度i 400C 激光功率:30mw 测量方法:激光扫描固化完成后，清洗干净面附着的液体树脂，测量宽度值，计算一 次固化率，然后在紫外荧光灯下固化一小时，测量宽度值(计算后固化固化率。 后固化收缩率由下式表i、: ,=警删, 其中: S。 一后固化收缩率, Mg一一未经后固化测得的壁厚值 (mm) M。一一后固化后测得的壁厚值 (mm) 3(实验结果与讨论 实验结果见表1。 表1测量数据 设计壁厚(日llll) 2(5 6(25 10 12(5 M M M M测量次数 M。 M。 W g g g M。 M{ 1 2(47 2(46 6(15 6(08 9(77 9(66 12(28 12(30 2 2(5 6(13 6(04 g(8 9，72 12、25 2(5 12(303 2(45 2(46 17 6(00 9，78 9(80 12 19 12(20 6 2(38 6(10 6 20 9(83 9(58 12(23 12(02 4 2(48 5 2(53 2(40 6，08 6(14 9(81 9，80 12(26 12(08 6 2 42 2，40 6(14 6(12 9 80 9(74 12(24 12(08 7 2(47 2(48 6(II 5(98 9 79 9(80 12(25 12 L6 8 2，45 2(52 6(13 5(94 9+82 g，76 12(26 L2(06 光圈化成型中国化收缩的尺寸效应 9 2(46 2(50 6(12 6(00 9(78 9(72 12，23 12(00 lO 2(50 2(42 6(14 6(00 9(80 9(明 12(27 12(00 1l 2(45 2(49 6(15 6(10 9(82 9(60 12(24 12(00 12 2(46 2(47 6(16 6(20 9(81 9(58 12(28 12(00 平均值 2(47 2(46 6(13 6(07 9(80 9(70 12(25 12，11 净收0(03 0(04 0(12 0(18 0(20 O(30 0(25 0(39 缩值 总收缩1(20 1(60 1(92 2(88 2(OO 3(00 2(OO 3(OO 率 后固化收缩量 O(0l O。06 0(10 O(14I(1 0(4 (09 1(O S? 25, 33, 33, 35(8, n rl:后固化收缩占总收缩中的比例。 从以上实验结果可以看出小尺寸(a)实验样件的收缩率(一)比 次收缩率和后固化收缩率 其它三种(b)(c)(d)要小，而且在相同的工艺参数条件其后固化收缩比例也比较低。这反映出光固化树脂的固化收缩具有一定的尺寸效应，这可能是由于固化过程中分子链联接方式不同 而形成的，其机理尚需要作进一步的研究。这一特点可用于制定扫描工艺方式以取得较小的 收缩变形。例如。在进行扫描固化时，可以先分小片区域扫描固化，然后，在联接成大的区 域。这有可能减小整体的变形。 4 (结论 (1)固化收缩有不均匀性，且随试样长度有变化。 (z)固化收缩有一定的尺寸效应，小尺寸固化 优化成型工艺提供基础。 收缩率显著低于较大尺寸试样的收缩率，这为 参考文献 of Foundamentals Stereolithography， F(Jacobs:Rapid Prototyping,Manufacturing 【1】Pual Society ofManufacturing Engineering，Deabom，MI，1992 and Other RP&M of Pual Manufacturing [21 F(Jacobs:Stereolithography Technologies，Society Engiaeering，Deabom，MI，1996