1 引言

快速成型是制造技術(shù)的一次飛躍，它從成型原理上提出一個(gè)全新的思維模式，為制造技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了一個(gè)新的機(jī)遇。現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出了許多快速成型技術(shù)，如光固化成型(SL)、粉末燒結(jié)成型(SLS)、層疊法成型(LOM)、熔積成型(FDM)等多達(dá)十余種工藝方法。其中光固化成型(SLA)在尺寸精度、表面光潔度、精細(xì)結(jié)構(gòu)的加工性方面有著其它快速成型工藝所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，是所有快速成型中制造精度較高的一種成形方法，但是，如果不能合理地優(yōu)化制作參數(shù)，會(huì)大大降低制件原始尺寸精度并導(dǎo)致制件的翹曲變形、起皮等缺陷，甚至徹底損壞制件。

筆者曾按客戶要求，采用SLA工藝制作快速成型制件，當(dāng)制件制作完成后，在去除支撐后發(fā)現(xiàn)制件底部出現(xiàn)翹曲變形，底部平面變成類似拋物線形狀，如圖1所示。

我們?cè)谡{(diào)整填充掃描速度和輪廓掃描速度的同時(shí)對(duì)其它制作參數(shù)進(jìn)行了嘗試性的調(diào)整。

2試驗(yàn)過(guò)程

2.1第一次試驗(yàn)

分析:由于原來(lái)制作情況一直較好，這次制件底部變形，且制件較硬，考慮可能是制件底部平面較大，光敏樹脂過(guò)固化，制件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力較大引起的制件應(yīng)力變形。

措施:在原來(lái)參數(shù)的基礎(chǔ)上，將涂鋪前等待時(shí)間和涂鋪后等待時(shí)間加長(zhǎng)，讓制作有足夠的時(shí)間釋放應(yīng)力，具體參數(shù)如下:

激光功率:350mW(以下同);填充掃描速度:5100mm/s
填充向量間距:0.lmm;支撐掃描速度:3400mm/s
輪廓掃描速度:4100mm/s;
涂鋪前等待時(shí)間和涂鋪后等待時(shí)間總計(jì):22s(原來(lái)為7s)
結(jié)果:制件和原參數(shù)制作的基本一致，底部變形情況沒(méi)有改變

2.2第二次試驗(yàn)

分析:跟據(jù)第一次制作情況，加長(zhǎng)涂鋪前等待時(shí)間和涂鋪后等待時(shí)間不能完全釋放制件應(yīng)力。

措施:增加填充向量間距，減少單位面積樹脂接收的能量，避免過(guò)固化，減少制件內(nèi)應(yīng)力。由于填充向量間距增加了50%，為保證樹脂完全固化，在提高填充向量間距同時(shí)降低了填充掃描速度和輪廓掃描速度，具體參數(shù)如下:

填充掃描速度:4700mm/s;填充向量間距:0.15mm
支撐掃描速度:3400mm/s;輪廓掃描速度:3700mm/s
涂鋪前等待時(shí)間和涂鋪后等待時(shí)間總計(jì):22s

結(jié)果:底部變形情況得以解決.但底部平面出現(xiàn)了條狀起皮現(xiàn)象。如（圖2）。

2.3第三次試驗(yàn)

分析:第二次制作的制件較軟，判斷為增加填充向量后，制件欠固化。
措施:降低填充向量間距，具體參數(shù)如下:
填充掃描速度:4700mm/s;填充向量間距:0.13mm
支撐掃描速度:3400mm/s;輪廓掃描速度:3700mm/s
涂鋪前等待時(shí)間和涂鋪后等待時(shí)間總計(jì):22s
結(jié)果:與第二次制件基本一致，但起的皮較第二次細(xì)。

2.4第四次試驗(yàn)

分析:第三次制作的制件頂部較硬，考慮起皮是否與制件成型過(guò)程中擺放力向有關(guān)。
措施:改變制件制作過(guò)程中的擺放方向，將制件沿Z軸旋轉(zhuǎn)45度，其它參數(shù)不變
結(jié)果:還是有起皮現(xiàn)象。起皮與制件制作過(guò)程中擺放方向無(wú)關(guān)，如圖3

2.5第五次試驗(yàn)

分析:雖然制件頂部較硬，但底部較軟，判斷為制件底部欠固化
措施:繼續(xù)降低填充掃描速度和輪廓掃描速度，具體參數(shù)如下:
填充掃描速度:4400mm/s ;填充向量間距:0.13mm
支撐掃描速度:3100mm/s;輪廓掃描速度:3400mm/s
涂鋪前等待時(shí)問(wèn)和涂鋪后等待時(shí)問(wèn)總計(jì):22s
結(jié)果:底部平面起皮現(xiàn)象基本消失，制件很硬，底部又出現(xiàn)翹曲變形

2.6第六次試驗(yàn)

分析:增加填充向量間距不能很好解決問(wèn)題。現(xiàn)在減小填充向量問(wèn)距，增加掃描重疊量，尋找合適的制作參數(shù)。
措施:減小填充向量間距，增加填充掃描速度和輪廓掃描速度，具休參數(shù)如下:
填充掃描速度:7500mm/s;填充向量間距:0.05mm
支撐掃描速度:4800mm/s;輪廓掃描速度:6500mm/s
涂鋪前等待時(shí)間和涂鋪后等待時(shí)間總計(jì):13s.
結(jié)果:底部平面沒(méi)有起皮、變形，但制件發(fā)黃，很硬，制件已經(jīng)過(guò)固化。

2. 7第七次試驗(yàn)

第六次制件形狀和尺寸都較好，但制件過(guò)固化，很硬。采取增加填充向量間距的措施，具體參數(shù)如下:
填充掃描速度:7500mm/s;填充向量間距:0.07mm
支撐掃描速度:2500mm/s;輪廓掃描速度:6500mm/s
涂鋪前等待時(shí)間和涂鋪后等待時(shí)間總計(jì):8s。
結(jié)果:制件形狀完好和尺寸精度在公差范圍內(nèi)，且硬度比較合適

3工藝探討

試驗(yàn)完成后，我們發(fā)現(xiàn)激光光斑的形狀不是理想的圓形，而是橢圓形的，結(jié)合對(duì)制件參數(shù)的調(diào)整的制作過(guò)程及制件制作情況，我們可以發(fā)現(xiàn)制件起皮現(xiàn)象與參數(shù)填充向量間距有密切的關(guān)系:

在理想的激光光斑和適合填充向量間距的情況，激光光斑成型一個(gè)正方形輪廓時(shí)，激光光斑點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)軌跡如圖4所示，兩條掃描路徑有一定的重疊量，保證整個(gè)面粘結(jié)在一起;在理想激光光斑和過(guò)大的適合填充向量間距的情況F，激光光斑點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)軌跡如圖5，沒(méi)有重疊量，整個(gè)面不能良好粘結(jié)在一起，將出現(xiàn)起皮現(xiàn)象;在激光光斑形狀不理想情況下，激光光斑點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)軌跡如圖6所示。按理想的激光光斑形狀所給的填充向量間距，對(duì)于不理想的激光光斑來(lái)說(shuō)已經(jīng)不能保證有足夠的重疊量，也將出現(xiàn)起皮的現(xiàn)象。

4結(jié)論

這次制件起皮的原因是由于成型設(shè)備激光發(fā)生器不穩(wěn)定，使得激光光斑形狀發(fā)生變化，使得實(shí)際需要的填充向量間距變小，而我們按理想激光光斑形狀所給的填充向量間距已經(jīng)大于實(shí)際需要的間距，所以產(chǎn)生了如圖6所示的情況，激光光斑掃描路徑重疊量不夠，導(dǎo)致制件起皮。這次試驗(yàn)也讓我們對(duì)制作參數(shù)有了進(jìn)一步的了解，將這次試驗(yàn)過(guò)程記錄下來(lái)，希望能給同行個(gè)有益的借鑒。