光固化快速成形中待支撑区域识别技术研究

从实现的角度出发,以支撑设计规则为分类原则,对待支撑区域进行了分类。在对零件的STL格式表示和其几何特征的相互关系研究的基础上,介绍了基于STL模型的三维待支撑区域特征识别的数据结构设计和实现技术,最后,给出三维待支撑区域特征识别的完整算法及其应用实例。     

光固化快速成形中复杂零件型面精度形成机理研究

光固化（ＳＬ）快速原型面型精度（粗糙度、轮廓度等）一直难以提高，分析其形成机理及各种影响因素，结出提高精度的措施，并通过试验进行验证。     

光固化快速成形技术中的精度研究

结合激光快速成形ＬＰＳ－６００Ａ系统论述光固化法快速成形技术中的精度概念，分析影响度的各种因素及改善制件精度的途径，讨论原型制件精度的评价标准问题。     

光固化快速成形中树脂涂层技术研究

分析光固化快速成形对树脂涂层技术的要求及对成形工艺,制件精度,成形效率的影响。并根据液态树脂的物性,分析现有激光快速成形机中各种树脂再涂层方法的特点,提出一种瀑布式树脂再涂层方法。     

光固化快速成形自动支撑技术研究

对光固化快速成形中自动支撑问题进行了研究,提出了基于STL模型的待支撑特征识别方法,实现了对待支撑面、悬吊线和悬吊点的提取。根据待支撑特征投影区域的几何特征,将其分为细小区域、细长区域以及环形区域等,针对各类区域的形状特点采用不同的填充算法进行二维支撑填充,提出了三点法确定支撑的生长起始点和终止点的方法,开发出了支撑自动生成软件。实际应用表明该技术可以解决人工加支撑时由于支撑不合理所造成的制作失败及精度降低等问题,节省了Stereolithography加工时的数据预处理时间,提高了快速成形的效率。     

光固化快速成形中激光扫描方法的研究

在光固化立体造型技术中，激光的扫描方式及扫描策略对原型的精度影响很大，而原型精度的丧失主要表现在由层间收缩力所引起的翘曲变形。深入研究了激光功率、扫描速度、扫描间距等因素对固化深度，固化线宽的影响，在此基础上实现和改进了二次曝光法并用实验证明了此方法的有效性。     

一种新的光固化快速成型工艺的研究

零件的变形是光固化快速成型中经常遇到的问题,它不但影响成型零件的尺寸精度,还会引起结构整体变形、翘曲或层间开裂,更有甚者使得成型过程无法继续进行。此外,变形也是快速成型制造中普遍存在的问题,即使在LOM法中也存在着     

用于高精度小尺寸零件制作的光固化快速成型技术的现状与发展

用于高精度小尺寸零件制作的光固化快速成型技术源于快速原型技术 ,利用光诱导树脂固化 ,实现逐层堆积的原理制作零件原型。本文回顾了近年来该领域中开发出的主要工艺方法、原理及系统构成 ;本文还提出了以变形反射镜器件为核心构建新型动态视图发生器 ,采用整层曝光固化工艺实现原型快速制作的新方法。和其它方法使用的动态视图发生器相比 ,本文提出的新型动态视图发生器具有更高的分辨率和更高的对比度 (可达 10 0 0∶1)。     

基于有限元的光固化快速成形中零件变形研究

以光固化快速成形过程中的零件变形为研究对象,详细分析了收缩力产生的根源及其作用原理,根据树脂固化时必然产生的收缩及层累加的特点,提出了收缩力、面分布载荷的概念;根据零件在成形过程中结构变化的特点,提出时变刚度的概念。基于此,建立了零件成形过程中的力学模型,利用有限元法分析了零件变形的趋势,揭示了成形过程中零件变形的本质问题。通过试验研究了零件的变形问题,试验结果证明了理论分析的正确性。由此提出了改进扫描工艺的分区域扫描策略,显著的减小了成形过程中零件的变形,提高了成形零件的精度。     

快速成形中齿形支撑结构的自动生成算法

支撑结构的添加是快速成形工艺中一个重要的步骤。基于立体光固化工艺提出了一种齿形支撑结构的自动生成算法，既能固定零件、减少变形，又使支撑的剥离变得容易。该算法利用STL模型的拓扑信息，避免了3D和2D运算，从而解决了精度和计算速度之间的矛盾。此外，该算法还能生成三角片状支撑。     

PART BUILDING ORIENTATION OPTIMIZATION METHOD IN STEREOLITHOGRAPHY

Aiming at the part quality and building time problems in stereolithography (SL) caused by unreasonable building orientation, a part building orientation decision method in SL rapid prototyping (RP) is carried out. Bringing into fall consideration of the deformation, stair-stepping effect, overcure effect and building time related to the part fabrication orientation, and using evaluation function method, a multi-objective optimization model for the building orientation is defined. According to the difference in the angles between normal vectors of triangular facets in standard triangulation language (STL) model and z axis, the expressions of deformation area, stair-stepping area, overcure area are established. According to the characteristics in SL process, part building time is divided into four sections, that is, hatching scanning time, outline scanning time, support building time and layer waiting time. Expressions of each building time section are given. Considering the features of this optimization model, genetic algorithm (GA) is used to derive the optimization objective, related software is developed and optimization results are tested through experiments. Application shows that this method can effectively solve the quality and efficiency troubles caused by unreasonable part building orientation, an automatic orientation-determining program is developed and verified through test.     

高分辨率激光快速成形系统研究与开发

开发了一种新型激光快速成形系统。利用该系统可制作尺寸范围为65 mm×65 mm×150mm的制件原型。 该系统由He-Cd单模激光器、小光斑扫描系统、新型树脂涂层系统及控制系统组成。由扩束镜、高精度扫描振镜 及f-θ透镜构成扫描系统,扫描面上的激光光斑直径达到0.012 mm。由蠕动泵、高精度工作台、树脂槽及刮刀组 成新型精密树脂涂层系统,树脂涂层厚度达到0.02 mm。利用该系统制作了具有微流道的滴灌器件及其他微型零 件的原型。     

光固化快速成形过程中树脂固化零件变形的数值模拟

根据光固化快速成形过程中的零件变形机理及薄板小挠度温度应力理论,详细分析板状零件成形的翘曲变形,得到光固化快速成形过程中树脂相变收缩的力学等效模型,给出板状零件在成形过程中的时变刚度表达式、光固化等效相变收缩力与树脂材料常数间的关系式。结合力学等效模型利用有限元软件ABAQUS对双层板状零件和桥式零件的成形过程进行了数值模拟,并与试验结果进行对比,结果表明数值模拟结果与试验结果相当一致,从而可实现成形零件实际变形的可预测性,也可为改进工艺、提高成形零件的精度提供理论支持和量化依据。     

可控微结构支架光固化快速成形间接构造方法

提出一种以计算机辅助设计(CAD)和光固化快速成形为基础,精确设计和控制支架内部微观结构,实现支架外形与内部可控微结构一体化制造的方法。根据实际CT数据,应用三维CAD软件重构骨骼外形;依据利于细胞生长和促进成骨的原则,设计不同结构的支架内部微管道,控制微管道的尺寸、形状、走向、分支以及相互连通性。利用光固化快速成形技术构造相应的树脂模具,在模具中填充生物材料,待其固化后,通过热分解去除树脂模具,形成具有可控微结构的支架。光学显微镜下观察支架内部微管道结构,其结果与设计相符合。与传统支架构造方法相比,该方法在对支架外形重构和内部微结构制造的控制方面得到了改善。     

光固化零件的变形理论研究

光固化零件的变形是光固化成型工艺中必须解决的关键问题之一。论文主要研究了光固化零件的层内应力—应变分布 ,在推导出相关理论公式的基础上 ,指出减小零件变形的有效措施 :采用对称方式扫描固化可以消除拉弯耦合效应 ;采用正交扫描方式可以消除拉剪耦合效应及弯扭耦合效应 ;减小层厚可减少耦合效应。     

动态优化刮刀速度的新型涂层工艺

为提高活塞式无扰动涂层工艺的涂层质量,针对高分辨率激光快速成形系统涂层工艺中存在的涂层厚度随制件高度增加而变厚的问题,提出在制作过程中动态优化刮刀速度的涂层方法。研究刮刀速度、制件高度对涂层厚度的影响。采用面响应法,建立涂层厚度误差关于制件高度及刮刀速度的数学模型。根据该模型,在制作过程中随制件高度的变化,动态优化刮刀速度,实现涂层厚度均匀化。验证试验结果表明：与普通涂层工艺相比,新型涂层工艺将涂层厚度偏差由27 μm降为6.9 μm,解决了涂层厚度随制件高度增加而变厚的问题,实现涂层厚度的均匀化,提高堆积方向的制作精度。该涂层工艺也可应用于普通光固化激光快速成形系统中,解决制作陷阱结构时涂层厚度随制件高度变厚问题,因此该工艺对于光固化快速成形技术中提高堆积方向制作精度具有重要意义。     

光固化原型热解制备陶瓷构件碳支架的反应机理

提出一种基于光固化快速成形技术的制造复杂形状碳化硅陶瓷构件的新工艺.设计制造构件的光固化原型,在真空炉中以20℃/min的升温速度加热到800℃,并保温30 min将其热解得到碳支架材料.利用热解/红外光谱联用分析仪分析光固化树脂热解过程中逸出气体的成分;用能谱和红外光谱分析热解残留物的元素成分和官能团,并用扫描电镜表征残留物的显微结构;用Archimedes法测定热解碳的气孔率.根据分析结果可以推定,热解过程为缩聚反应,在此过程中逸出小分子烷烃、CO2和醛类挥发分,残留物为多孔碳并含有少量氢和氧元素.碳支架的气孔率达到42%,随升温速度加快而增加.光固化原型的热解碳残留率为10%,碳支架的弯曲强度达到22MPa,可以满足后续渗硅工艺的要求.     

支持Top-down设计的冲裁模装配图设计

研究了实现支持Top-down设计的冲裁模设计关键,面积模具整体功能的装配设计;解决了装配设计中的几个关键问题：装配模型中基类零件的定义、装配图中零部件几何约束尺寸链、装配图中零部件位置确定。