基于光固化工艺的快速成型远程报价系统研究

提出了一种基于Ｉｎｔｅｎｅｔ面向光固化快速成型和ＳＴＬ文件的远程在线报价系统,论述了该系统基于模型加工时间的报价原理,、对该系统的算法和步骤进行了较详细的阐述,分析和比较在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上实现该远程报价系统的几种方法的可行性和优缺点,实现了以ＡｃｔｉｖｅＸ控件构筑的、工作在Ｂｒｏｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ模式的网络报价引擎。该引擎具有文件操作,报价参数选择分层计算模型体积和加工时间以及显示详细报价结果     

光固化成型中的变形分析

利用应变计电阻电测技术,通过实验对激光快速成型过程中工件的变形问题进行了动态分析,地对加工参数（如扫描速度、扫描间距、扫描方式）影响工件变形程度的问题,对这种变形的差异进行了对比和分析,并由此得出扫描速度、扫描间距、扫描方式影响工件变形的规律,提出了加工过程中的优化参数。     

基于二次曝光原理的光固化快速成型工艺研究

针对光固化立体造型技术中因层间收缩力所引起的原型翘曲变形问题，深入研究了激光功率、扫描速率、扫描间距等因素对固化深度、固化线宽的影响，并在此基础上实现了二次曝光法。利用分区域、变速度扫描等方法对传统的二次曝光法进行了改进，提出了改进的二次曝光法。实验证明，改进的二次曝光法不仅可以减小原型的翘曲变形，而且还消除了传统二次曝光法的层间错位缺陷，从而提高了原型的制作精度。     

双投影光固化成型方法研究

针对现有投影光固化成型系统的数字成像芯片尺寸有限、不能兼顾尺寸和精度的问题,研制了基于数字微反射镜成像的双投影光固化成型设备,通过两路不同成像倍率的光路拼接成型,提高了零件成型尺寸和精度。首先,提出了基于数字微反射镜的双投影光固化成型方案,研发了光学系统和机械结构。其次,进行了该系统4倍成像光路的光照强度均匀化测试、畸变校正测试、脱模方法测试和两个光路的单列条纹固化测试。最后,对双投影光固成型方法进行了实验验证,结果表明,该系统两个光路的单列像素固化特征平均宽度为55μm和8μm,并且采用双投影光固化成型方法可以同时满足成型尺寸和精度需求,还可进一步实现宏微结构一体化制造,用于微结构制造和生物制造的研究。     

彩色光固化成型试验

在已有的激光快速成型实验装置的基础上,基于时间/压力流体点胶技术原理,设计并建立了彩色光固化成型实验装置,并利用该实验装置通过正交试验研究了点胶机压力、针头内径和注射器运动速度等工艺参数对着色过程中液体流量和液滴截面尺寸的影响规律,进而进行工艺参数优化,实现彩色光固化成型样件的加工。该研究为实现标准化的彩色光固化成型加工提供了工艺方面的参考。     

光固化快速成型中零件制作方向的多目标优化问题研究

阐述了快速成型中与制作方向相关的质量与经济性问题,对制作方向的优化目标进行了定义,并依据该目标建立了制作方向多目标优化模型,针对悬臂变形,台阶效应,过固化及制作时间,分别构造了子目标函数,利用评价函数法,把制作方向优化的多个目标函数化为一个数值目标的评价函数,并给出了优化模型的约束函数,最后,以该优化模型作为计算的理论依据,进行了应用实例的方向优化,计算结果表明：该模型准确地表达了快速成型中的制作方向优化问题,理论正确,方法可行。     

光固化快速成型树脂涂层厚度的研究

介绍了光固化成型中的树脂涂层厚度的控制问题，从理论和实际上论证了涂层过程中影响树脂涂层厚度的主要因素是刮板间隙，流道内的压力降以及涂层速度。研究结果显示，由于树脂流道内的压力降很小，因此涂层速度及树脂粘度的变动对涂层厚度的影响也很小。在涂层过程中，对涂层厚度影响最大的因素为刮板间隙，在刮板间隙上于10倍涂层厚度的情况下，涂层厚度接近于间隙大小的1／2，其波动将影响涂层质量及成型过程。根据实验结果，对刮板间隙进行了优化，结果显示涂层厚度偏差的平方和达到最小值。     

低体积收缩率光固化树脂的研究

针对目前所使用的自由基型紫外光固化树脂体系的体积收缩率较大的问题 ,采用一种新型的大相对分子质量齐聚物与环氧丙烯酸酯齐聚物混合 ,通过优化配方 ,得到体积收缩率分别为5 4 %和 5 7%的两种高性能光固化树脂 ,在 30℃时它们的粘度分别为 360mPa·s和 5 2 0mPa·s ,而且均具有较高的固化速度和拉伸强度 .     

快速成型中零件水平下表面支撑设计规则的研究

利用可仿真成型过程中层间力学行为的有限元计算模型，对零件分层后截面形状与收缩变形趋势间的关系及支撑间距与层片最大变形量间的关系进行了研究．研究表明，零件层片边界为翘曲变形的最大处，支撑间距与层片最大变形量间近似呈线性关系，因此零件水平下表面应沿边界设计成墙式支撑，边界区域内应设计成十字交叉支撑．针对XJ-01树脂，当支撑间距设计为10mm时，光固化快速成型制作可以满足成型精度的要求．     

光固化快速成型高分辨激光液位检测系统的开发

为了精确控制光固化快速成型的树脂液位,开发了基于倾角测量原理的高分辨激光液位检测系统．系统中采用亮度可变的激光源,克服了除法器的运算误差,通过闭环控制回路,测量出正比于位置传感器（PSD）输出电流的端电压,由此可精确地反映出光束位置．采用交流调制激光分离背景光和暗电流,不仅提高了PSD的检测敏感度,而且有效地消除了杂散光和暗电流对检测精度的影响．经过检测系统的精度标定,高分辨激光液位检测系统在液位为1～7mm的变化范围内,分辨率可以达到1．5μm．     

光固化快速成型过程中零件变形的数值模拟

在对光固化快速成型过程中零件层间相互作用的力学行为进行分析后,提出了以固态降温收缩来模拟液－固收缩伯思想,据此建立的逐层累加的等效力学模型用作有限元分析,可借助ANSYS软件进行加工零件的应力、变形分析和预测,试验结果表明：以该力学模型计算出的结果与试验结果一致,可以很好地模拟光固化快速成型零件的翘曲变形,并由此改进零件的制作方案,如生长方向的选定,支撑的添加等。     

光固化快速成型中零件变形机理的研究

以光固化快速成形过程 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、面分布载菏的概念;根据零件在成型过程中结构变化的特点,提出了时变刚度的概念,基于此,建立了零件成型过程中的力学模型,揭示了成型过程中零件变形的本质问题,通过实验研究了零件的变形问题,实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,显著地减小了成型过程中零件的变形,提高了成型零件的精度。     

基于光固化成型的功能零件无模具快速精密铸造工艺

论述了基于光固化成型的功能零件无模具快速精铸新技术,该技术将激光快速成型技术与精密铸造工艺结合起来,特别适宜具有复杂形状的金属功能零件整体制造．在新产品试制和零件的单件小批量生产中,不需复杂工装及模具,可大大提高制造速度,并降低制造成本．通过烟机叶片的制造实例,对这项新技术的工艺过程进行了深入的研究,提出了适用于功能零件无模具精密铸造生产的中空内部支撑光固化原型结构．     

激光立体造型系统

提出了激光立体造型系统的设计思想及技术路线，介绍了基于ＣＡＤ／ＣＡＭ技术开发的软件功能，分析了振镜扫描器的控制技术，对由非线性几何特性产生的振镜枕形失真进行了软件校正。研究结果表明，激光立体造型技术有很好的实用价值和推广前景。     

面曝光快速成形系统升降工作台运动精度研究

介绍了面曝光快速成形实验系统的基本原理,构建了由运动控制卡、驱动器、精密滚珠丝杠、直线导轨等组成的升降工作台,并对其运动精度进行了测试和评定.工作台向下进给时,定位精度为10.9μm,单向重复定位精度为10.8μm;工作台向上进给时,定位精度和单向重复定位精度都为7.6μm.测试结果表明,该系统能够满足制作小尺寸零件的精度要求.     

光固化快速成形中柱形支撑生成算法的研究

提出了光固化快速成形中一种新的工艺支撑形式——柱形支撑及其自动生成算法．其算法思想为：在零件的包容立方体内确定支撑生成点的布点规则以后,对于零件的每个三角面片,求出与其相关布点射线的交点,再由这些交点在三维空间内直接生成柱形支撑的中心线段,而后生成STL格式的柱形支撑实体．该算法生成柱形支撑的速度快,可实现实时模拟,快速观察生成效果,已成功应用于光固化快速成形系统中．