在層片堆積成型時(shí),當(dāng)某一樹脂層片接受紫外光照射后,將發(fā)生體積收縮。對(duì)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(nèi)的收縮。這與實(shí)際的成型過程也是一致的,因?yàn)樵诔尚瓦^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(huì)引起變形。層片面內(nèi)的收縮總是朝向?qū)悠瑑?nèi)某一點(diǎn),定義該點(diǎn)為收縮中心,過中心的垂直面為收縮中心面。
當(dāng)層片同時(shí)接受光照時(shí),其收縮中心應(yīng)與其幾何中心重合,否則收縮中心將相對(duì)其幾何中心發(fā)生偏移,這與掃描順序有關(guān),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(nèi)。當(dāng)一個(gè)層片由幾個(gè)獨(dú)立的區(qū)域構(gòu)成時(shí),則每一個(gè)獨(dú)立區(qū)域都有一個(gè)收縮中心。
在層層堆積過程中,當(dāng)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(huì)產(chǎn)生一對(duì)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(gè)黏接面內(nèi),其方向總是沿黏接面朝向當(dāng)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(guān),還與樹脂收縮的時(shí)間歷程有關(guān)。后曝光的區(qū)域收縮力大,因?yàn)閷羽そ訒r(shí)層片間的相對(duì)滑移小;層片同時(shí)曝光時(shí),在黏接面內(nèi)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(shí)間特性,即在縫隙掃描前,保證掃描過的兩個(gè)區(qū)域應(yīng)收縮全部完成。如果進(jìn)行縫隙掃描前,兩個(gè)區(qū)域的收縮并未完成,而在連成一個(gè)層片后,才開始或者繼續(xù)收縮,那么就無法達(dá)到較為理想的效果。
具體成型時(shí),在成型零件的每一層片內(nèi),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(gè)區(qū)域,掃描順序要盡可能保證相鄰區(qū)域的掃描間隔時(shí)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(gè)完整的層片。
這樣的掃描工藝使得每一個(gè)區(qū)域都有一個(gè)收縮中心,收縮力朝向該中心,所以在整個(gè)層片內(nèi)的收縮力分布被改變,從而減小了整個(gè)層片內(nèi)的收縮力,達(dá)到減小變形、提高精度的目的。
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