肝组织工程支架的微制造工艺

通过模拟自然肝脏的内部微结构，对肝组织工程支架进行仿生设计，构建了有利于人工肝向自然肝转化的肝支架孔洞与管道系统．结合光固化和微压印工艺制造了肝支架的硅橡胶模具，通过微复型工艺成型出生物可降解的壳聚糖／明胶复合肝支架．实验表明，普通光固化和掩膜光固化工艺可以实现最小尺度为200μm的微结构制造，精密光固化工艺不仅可以在同一模具上制造出具有良好复型精度和边缘特征的肝细胞孔洞（200-300μm）和血管管道（100-200μm），而且还可以制造出具有半通透功能的微管道（13．1～30μm）．因此，提出的微制造方法能成型出复杂的肝组织工程支架系统，可保证多种肝脏细胞的有序分布，并且为组织工程肝脏支架材料微观结构的模拟提供了参考．     

光固化微压印脱模过程对制品精度影响的研究

光固化微压印制品的脱模过程直接关系到制品的质量。利用ABAQUS软件对圆柱微结构阵列的光固化微压印脱模过程进行数值模拟，分析了光固化微压印出现撕裂和断晶缺陷的原因，并利用自制紫外光固化微压印成型实验平台研究了脱模过程对微结构阵列薄膜精度的影响。在光固化微压印脱模过程中，应力集中主要发生在圆柱微结构的表面及根部，当黏附力与摩擦力之和大于制品的内聚力时会带来制品缺陷。     

高速高精光固化增材制造技术前沿进展

增材制造技术被称为新工业革命的标志性技术,立体光刻在能源器件、加工材料、制造方案的迭代中,发展出多种高分子材料快速成形技术方案。作为制造技术关键评价的速度、精度指标,始终引领着宏微观尺度光固化增材制造技术发展方向,推动形成崭新的技术方案。光固化增材制造技术由早期的激光点扫描成形,逐步发展出面制造、体制造。文中通过分析近5年来国内外高速高精光固化前沿文献,讨论了7种方法的技术原理、关键器件能力限制、创新特点和其面临的工程应用问题,包括体成型技术:计算轴向光刻技术和激光全息投影技术;面成型技术:连续液面生长技术、双波长光源直写光刻技术、高速大尺寸技术、飞秒投影双光子光刻微纳技术、双紫外臭氧动态掩模技术。并比较了这7种技术的科学依据技术原理与工程问题,揭示该技术的迭代演化规律和潜在应用场景。     

基于光造型原理的砂轮快速制造技术

将光固化树脂代替热固化树脂作为结合剂,利用快速成型原理实现了砂轮的快速制造。通过复合二氧化硅微粒,大大改善了光固化树脂砂轮的机械性能。研究结果表明,数十秒钏就可以完成超薄型切割砂轮的固化工艺和磨削砂轮的分层固化工艺,用所试制的砂轮对硅材料的加工表明,光固化树脂砂轮与热固化树脂砂轮具有的加工精度。     

微机械的快速成型微细加工技术

由于微机械制造具有加工尺寸大小、成型分辨率要求高等特点,微机械的快速成型微细加工工艺存在着不同通用快速成型工艺的特殊问题及关键技术。该文对微机械光成型微细加工工艺和系统构成等进行了研究,制作了国内第一台微机械光成型实验系统,并加工出微曲柄等微零件,探索了快速成型微细加工技术制造微机械的新路子。最后提出了微机械快速成型微细加工的几个研究方向。     

高等级渐开线样板精密磨削实验研究

渐开线的复杂性与加工、测试中的特殊性一直是渐开线样板制造技术中的瓶颈.为研制高等级渐开线样板,首先探讨了渐开线的成型原理,指出滚轮-导轨式机械展成机构具有渐开线一次成型、驱动精度不影响渐开线的展成精度、误差来源少的优点,适合加工高等级渐开线样板.然后根据渐开线的生成原理,设计了双滚轮-双导轨式渐开线样板测量与磨削装置.最后对一渐开线凸轮试件进行了精密磨削实验,精密测试表明,该渐开线凸轮试件在105mm的展成长度内渐开面的齿廓总偏差不超过0.6μm,齿廓形状偏差不超过0.4μm.实验结果表明,双滚轮-双导轨式渐开线样板磨削与测量装置符合渐开线的成型原理,具备加工与测量高等级渐开线样板的能力.     

高分辨率快速成型系统的光固化实验研究

研究了高分辨率激光快速成型系统中制作参数对固化线宽及固化深度的影响.制作出了固化线宽为12 33μm、固化深度为28 33μm的固化线,表明该系统具有制作细微结构特征的能力.实验结果表明,固化线宽、固化深度随激光功率与扫描速度比值的增大而增大,和普通快速成型系统相比,在相同扫描条件下,该高分辨率快速成型系统制作的固化线线宽更小且固化深度更大.在不同制作条件下,利用最小二乘法得出了固化线宽、固化深度关于激光功率与扫描速度比值的预测模型,利用该模型来预测固化线宽和固化深度,为准确实现线宽补偿及分层厚度的合理设定提供了依据.     

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．     

先进陶瓷的精密注射成型

讨论了陶瓷粉末注射成型制备精密陶瓷部件这一新技术及其国内外发展状况.先进陶瓷精密注射成型的科学基础是现代高分子精密注塑理论和现代陶瓷制造技术,它将高分子流变学、陶瓷粉体技术、陶瓷工艺学和金属模具精密制造技术结合在一起.该技术突出的优点有:①可净近成型各种复杂形状的陶瓷零部件,使烧结后的陶瓷产品无需进行机加工或少加工,从而减少昂贵的陶瓷成本;②成型制品具有极高的尺寸精度和表面光洁度;③可实现微成型(M icro In jection Mold ing),制备μm~mm范围内的微型陶瓷零件;④成型过程机械化和自动化程度高,重复性好,便于规模化低成本生产.该技术已用于陶瓷发动机、通讯产业中光纤连接器陶瓷插芯(Ferru le)、计算机工业中光盘和磁盘驱动用陶瓷轴承和生物医学用陶瓷制品等精密陶瓷件的制造.随着微注射成型新技术的发展,微型陶瓷部件将应用于环境要求苛刻、结构复杂的MEMS系统.