光固化快速成型工艺过程的优化研究

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1、光固化快速成型工艺过程的优化研究2015年5月19日ResearchonStereoLithgraphyApparatusProcessOptimization目录：第一章光固化快速成型简介第二章光固化快速成型的工艺过程第三章成型工艺过程的优化第四章样件的优化流程次序第五章结论与展望目录华北水利水电大学硕士学位论文答辩第一章光固化快速成型简介光固化快速成型技术（SLA）是先进制造技术中的一种，具有快速性、高度柔性、与复杂程度无关性以及高度集成化等特点，其产品样件精度很高，被广泛的应用于航空航天、汽车工业、考古以及生物科技之中。光固化快速成型制品第一章光固化快速成型简

2、介华北水利水电大学硕士学位论文答辩1第二章光固化快速成型的工艺过程前期数据获取点云转换和处理数据分层处理制作方向设定支撑设计快速成型机加工样件的后处理光固化快速成型工艺的流程图第二章光固化快速成型的工艺过程华北水利水电大学硕士学位论文答辩22.1前期数据的获取前期数据的获取方法，可通过正向设计或逆向反求来获得，其中逆向设计就是对已有产品的数据采集和再设计过程，其主要设备是三坐标测量机和结构光三维扫描仪。三坐标测量机结构光三维扫描仪第二章光固化快速成型的工艺过程华北水利水电大学硕士学位论文答辩32.2点云的转换和数据的分层处理（1）将采集的点云数据进行合并、拼接、删除

3、噪音点、统一采样和封装等处理后，得到STL三维数据；（2）将STL三维数据导入分层处理软件中，进行制作方向设定和支撑设计;（3）对样件三维模型和支撑结构进行分层处理，最终得到SLC格式的分层切片文件。基于MAGICS的点云的处理过程第二章光固化快速成型的工艺过程华北水利水电大学硕士学位论文答辩42.3快速成型机的加工过程和后处理快速成型加工样件时所采用的主要设备是激光快速成型机，其原理是：激光光束按照分层数据轮廓逐层扫描并固化光敏树脂液面，结合制作平台的运动，堆积形成样件实体。样件加工完毕后，需要手工去除支撑并打磨样件，即样件的后处理。SPS600B激光快速成型机第

4、二章光固化快速成型的工艺过程华北水利水电大学硕士学位论文答辩5第三章成型工艺过程的优化在光固化快速成型工艺过程中，误差是时刻存在着的，另外，制作完成的产品样件也会由于各种因素或多或少的存在着一些变形等质量问题，若不加以改进，将导致样件达不到精度要求，甚至报废，严重影响到企业的生产效率和生产成本。因此，有必要找出SLA工艺过程中存在的误差和各种对质量不利的因素，对其进行分析并加以优化。第三章成型工艺过程的优化华北水利水电大学硕士学位论文答辩63.1前期数据获取误差及其优化3.1.1结构光三维扫描法（1）误差分析：着色显像剂喷涂的均匀度以及厚度、参照贴点的疏密程度、扫描

5、仪距离被测零件的距离和角度、室内光照环境以及扫描仪的振动都会影响到点云的质量。（2）优化方法：均匀喷涂着色显像剂、适当增多复杂结构处的参照贴点数量、保持等距离扫描、确保工作场所无多余光照且无振动。第三章成型工艺过程的优化华北水利水电大学硕士学位论文答辩73.1.2STL三维数据转换（1）误差分析：点云生成SLT数据的过程中，若弦高值设置过大，则曲面的特征将会受到一定程度的损失。（2）优化方法：依据客户样件产品的实际需求，选取合理的弦高值，从而减少软件处理的时间，提高效率。不同弦高值对STL三维数据表面质量的影响第三章成型工艺过程的优化华北水利水电大学硕士学位论文答辩

6、83.1.3分层处理误差及优化（1）分层处理误差包括台阶误差、分层厚度误差和Z向高度误差。（2）优化方法：a.采用尽可能小的分层厚度以确保样件的精度；b.设置合理的制作方向，降低台阶效应；c.设置合理的分层厚度，减小或消除Z向高度误差。第三章成型工艺过程的优化华北水利水电大学硕士学位论文答辩9Z向高度误差样件的分层处理误差分层厚度误差精细结构缺失实际要求之轮廓分层制造的实际轮廓外形3.2样件的制作方向和支撑结构的优化3.2.1样件制作方向（1）优化制作方向的意义：制作方向直接关系到样件制作时的稳定性和精度。（2）优化方法：令样件的重心位置尽量靠近网孔板；使样件的各个

7、表面要尽量垂直或平行于Z轴，降低台阶效应。。第三章成型工艺过程的优化华北水利水电大学硕士学位论文答辩10样件制作方向的优化3.2.2支撑结构（1）优化支撑结构的意义：防止样件固化时的翘曲变形；能够使样件的制作过程更为稳定，合理的支撑结构还能减少光敏树脂的用量。（2）优化方法：a.尽量减少支撑结构；b.选择合理支撑结构类型；c.支撑应当便于去除。第三章成型工艺过程的优化华北水利水电大学硕士学位论文答辩11样件的三维模型样件的支撑结构支撑结构示意3.3原材料、设备参数和后处理的优化3.3.1光敏树脂的特性和优化（1）光敏树脂的特性：光敏树脂能够在激光的照射下将发生固