在層片堆積成型時,當某一樹脂層片接受紫外光照射后,將發(fā)生體積收縮。對于單一層片,由于層片的厚度尺寸很小,所以主要考慮層片面內的收縮。這與實際的成型過程也是一致的,因為在成型過程中,厚度方向的收縮是單面(朝向黏接面,即向下的)約束,不會引起變形。層片面內的收縮總是朝向層片內某一點,定義該點為收縮中心,過中心的垂直面為收縮中心面。
當層片同時接受光照時,其收縮中心應與其幾何中心重合,否則收縮中心將相對其幾何中心發(fā)生偏移,這與掃描順序有關,收縮中心總是向先曝光的區(qū)域偏移,但總在層片所在的平面內。當一個層片由幾個獨立的區(qū)域構成時,則每一個獨立區(qū)域都有一個收縮中心。
在層層堆積過程中,當前層的收縮必然受到前一層的約束,可以視作在黏接面處會產生一對收縮與約束收縮的力,稱之為收縮力。收縮力是一種面分布力,總是作用在整個黏接面內,其方向總是沿黏接面朝向當前層片的收縮中心。收縮力的大小與樹脂的體積收縮量、掃描方式、掃描順序有關,還與樹脂收縮的時間歷程有關。后曝光的區(qū)域收縮力大,因為層黏接時層片間的相對滑移??;層片同時曝光時,在黏接面內收縮力是均勻分布的。
為減小因樹脂收縮引起的零件變形,可以考慮采用分區(qū)掃描固化工藝。分區(qū)掃描固化工藝的原理是利用樹脂的收縮時間特性,即在縫隙掃描前,保證掃描過的兩個區(qū)域應收縮全部完成。如果進行縫隙掃描前,兩個區(qū)域的收縮并未完成,而在連成一個層片后,才開始或者繼續(xù)收縮,那么就無法達到較為理想的效果。
具體成型時,在成型零件的每一層片內,先劃分一些區(qū)域,各區(qū)域之間留有一定寬度的縫隙,然后按照一定的順序分別掃描每一個區(qū)域,掃描順序要盡可能保證相鄰區(qū)域的掃描間隔時間越長越好,然后再掃描各區(qū)域之間的縫隙,使各區(qū)域連成一個完整的層片。
這樣的掃描工藝使得每一個區(qū)域都有一個收縮中心,收縮力朝向該中心,所以在整個層片內的收縮力分布被改變,從而減小了整個層片內的收縮力,達到減小變形、提高精度的目的。
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