[发明专利]基于SLA快速成型构件的力学性能调控的制造方法

说明书

本发明提供一种于SLA快速成型构件的力学性能调控的制造方法，采用快速成型打印系统进行制造，所述快速成型打印系统包括3D打印设备、激光扫描系统、刮平装置、方位比较系统、基板驱动系统、控制系统以及远程传输模块；该方法包括打印前处理、3D打印模型、激光扫描固化、基板方位调整、激光扫描系统调整以及完成模型打印。该方法利用SLA快速成型技术制备构件，综合对打印过程中的拉伸强度、压缩强度、冲击强度等力学性能进行考虑，从而制备得到各项力学性能优异的快速成型构件。

技术领域

本发明涉及光固化快速成型技术领域，具体涉及一种基于SLA快速成型构件的力学性能调控的制造方法。

背景技术

近年来，增材制造技术（即3D 打印技术）作为一种新兴的快速成型技术在全球范围内得到了快速发展。该技术具有无模具快速自由成形、全数字化、高柔性等技术特点，可以制造近乎无限复杂的几何结构。随着增材制造技术的材料和设备的发展，该技术在各个领域取得了广泛的应用，比如消费电子产品、汽车、航天航空、生物医疗、军工、地理信息、艺术设计等领域。

光固化快速成型技术（SLA）是最早发展起来的增材制造技术，是目前研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的增材制造技术之一。SLA由于具有成型过程自动化程度高、制作原型表面质量好、尺寸精度高等特点，已经在汽车、电子、医疗以及航空等工业领域中得到广泛的应用；尤其是在生物医学领域，由于其微米级别的打印精度和打印范围以及优良的力学性能，已经开始被应用于器官模型的制造与手术分析策划、个性化组织工程支架材料和假体植入物的制造。随着SLA技术的进步以及材料的发展，SLA技术从最初的产品原型验证、样品制作开始向最终功能产品制造方向转变，因此SLA成型件必须保证生产的可重复性、尺寸和性能的稳定性。除了材料本身的性能特点，SLA制造过程中的处理手段以及参数变化对材料的性能、尤其是力学性能产生重要的影响；这些处理手段以及参数不同会导致成型过程中出现孔洞、夹杂、裂纹等缺陷，同时，也会对打印时间产生影响、从而降低打印效率；并且会使快速成型构件的力学性能产生各向异性，影响打印模型在最终实际应用中的功能。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于SLA快速成型构件的力学性能调控的制造方法，该方法利用SLA快速成型技术制备构件，综合对打印过程中的拉伸强度、压缩强度、冲击强度等力学性能进行考虑，从而制备得到各项力学性能优异的快速成型构件。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种于SLA快速成型构件的力学性能调控的制造方法，其特征在于：采用快速成型打印系统进行制造，所述快速成型打印系统包括3D打印设备、激光扫描系统、刮平装置、方位比较系统、基板驱动系统、控制系统以及远程传输模块；

其具体步骤为：

a、打印前处理：首先在控制系统输入待打印的三维工件模型，然后对三维工件模型进行分层处理，得到工件各截面层的信息；同时以工件打印平台为XY面建立工件打印过程中的XYZ空间直角坐标系，根据工件所需的力学性能类型预设打印最优方位（即各截面层与XYZ空间直角坐标系的方位）；

b、3D打印模型：控制系统通过远程传输模块将工件的各截面层信息传输给3D打印设备，3D打印设备自下而上进行各截面层的打印，从而在基板上形成一定厚度的树脂层；

c、激光扫描固化：3D打印设备打印一层截面层结束后，采用激光扫描系统对打印完成的截面层进行扫描固化，扫描过程中同时将该截面层及基板的方位信息通过远程传输模块发送给方位比较系统；

d、基板方位调整：方位比较系统根据预设打印最优方位对激光扫描系统获取的截面层及基板方位信息与XYZ空间直角坐标系进行比较，然后通过基板驱动系统控制基板旋转，将下一待打印的截面层的方位调整至预设最优方位；

e、激光扫描系统调整：通过基板驱动系统控制基板旋转的同时调整激光扫面系统的方位以及策略，确保激光扫描系统扫描每一截面层的参数均相同；