Technologia szybkiego prototypowania wykorzystuje ciekły polimer światłoczuły (żywica epoksydowa lub/i żywica akrylowa itp.) jako surowce i wykorzystuje ultrafioletowe skanowanie laserowe w celu utworzenia warstwy. Aparatura do litografii stereofonicznej (SLA) jest jednym z kluczowych urządzeń do zastosowania technologii szybkiego prototypowania. Charakteryzuje się wysoką dokładnością produkcji i wysokim wskaźnikiem wykorzystania surowców i może być używany do wytwarzania elementów o wysokiej precyzji o złożonych kształtach. Niniejsza praca bada zastosowanie technologii szybkiego prototypowania SLA w produkcji uszczelek z wulkanizowanej gumy silikonowej (kauczuk silikonowy RTV) w temperaturze pokojowej.
1 Zasada techniczna
Szybkie prototypowanie SLA dzieli się na trzy etapy: przetwarzanie wstępne, formowanie bez użycia warstw i przetwarzanie końcowe. Wstępne przetwarzanie to projekt CAD gotowego produktu według rysunków lub obiektów dostarczonych przez użytkownika, czyli modelowanie trójwymiarowe. Jeśli to możliwe, można wykonać skanowanie optyczne lub skanowanie CT rzeczywistego obiektu w celu bezpośredniego uzyskania trójwymiarowego modelu gotowego produktu, a następnie wyprowadzenia trójwymiarowego modelu w formacie STL. Plik (trójkątny plik łaty) i na tej podstawie przetwarzanie warstw (grubość 0,05~0,5 mm) i wspomaganie przetwarzania edycji (podobnie jak dodawanie uchwytów do obróbki, ale podpora i forma są formowane w tym samym czasie).
Tworzenie prototypów bez układania warstwowego jest podstawą szybkiego prototypowania, w tym cięcia i układania w stosy. Zasada jest pokazana na rysunku 1. Konkretny proces to: laser ultrafioletowy skanuje punkt po punkcie każdy warstwowy odcinek projektu CAD, tak że cienka warstwa żywicy w skanowanym obszarze ulega reakcji fotopolimeryzacji oraz sieciuje i utwardza; kiedy cienka warstwa jest utwardzona, stół roboczy przesuwa się w dół tuż przed Nałożeniem nowej warstwy ciekłej żywicy na utwardzoną powierzchnię żywicy, podczas gdy skrobak wykonuje poziomy ruch posuwisto-zwrotny, aby utrzymać poziom cieczy, a następnie skanuje i utwardza nową warstwę; nowo utwardzona warstwa żywicy jest mocno związana z poprzednio utwardzoną warstwą. Powtarzaj to, aż uformuje się ciało. Technologia szybkiego prototypowania SLA może być wykorzystywana do wytwarzania form żywicznych, które są odpowiednie do produkcji niskoobjętościowych, precyzyjnych wyrobów gumowych do odlewania w temperaturze pokojowej (niskiej temperaturze).
2. Zastosowanie w produkcji uszczelek z gumy silikonowej RTV
2.1 Produkcja form:
2.1.1 Projektowanie CAD
Najpierw użyj suwmiarki z noniuszem, mikrometru średnicy wewnętrznej i mikrometru średnicy zewnętrznej, aby dokładnie zmierzyć rozmiar uszkodzonej gumowej uszczelki i wału montażowego. Zgodnie z elastycznością i kurczliwością zastosowanego materiału gumowego, określ interferencję między otworem uszczelnienia a wałem na 0,15 ~ 0,2 mm.
Po wykonaniu przeglądu i odwzorowania uszczelnienia, wykonywany jest projekt CAD formy. Zasadą projektowania CAD jest konstruowanie formy przy jak najmniejszej ilości materiału. Model CAD formy gumowej uszczelki laparoskopowego narzędzia chirurgicznego pokazano na rysunkach 4 i 5 (powierzchnie końcowe 6 otworów do wylewania są równomiernie rozmieszczone jako powierzchnia niezmontowana), a grubość ścianki gniazda formy wynosi tylko 0,5 mm.
2.1.2 Formowanie
Po wykonaniu projektu CAD formy plik modelu 3D w formacie STL jest przenoszony do maszyny do szybkiego prototypowania SLA, a do formowania użyta jest żywica światłoczuła SPR-3010 (wzór to: żywica epoksydowa bisfenol A 83, diakrylan heksanodiolu etoksylowanego 17 , eter 1,4-metylocykloheksanodiwinylowy 4,8, heksafluoroarsenian diarylu, sól cyny siarki 7,2, eter dimetylowy benzoiny 4,8) wodoodporność, odporność chemiczna, stabilność wymiarowa i wytrzymałość są dobre, wysoka wytrzymałość, szeroki zakres temperatur i wilgotności, i mogą być stosowane w produkcja części samochodowych, części lotniczych i sprzętu medycznego.
Użyj oprogramowania do przetwarzania danych RPData, aby określić, że model formy jest umieszczony płasko na stole roboczym z bramą skierowaną do góry, a następnie model 3D jest cięty na warstwy o grubości warstwy 0,2 mm, tak aby plik trójkątnej łatki został przekonwertowany na plik 2D warstwa. Zarys informacji o utworze. Aby zapobiec wypaczeniu i odkształceniu formy podczas procesu formowania i zapewnić stabilność wykonania formy, należy również wykonać konstrukcję podporową modelu. Następnie wyprodukowano 10 jednorodnych stołów roboczych zgodnie z dwiema specyfikacjami form. Na koniec uruchom oprogramowanie produkcyjne RPBuild, czyli włącz laser i wyzeruj poziom cieczy roboczej, wykonaj skanowanie laserowe warstwa po warstwie oraz zestalanie i układanie w stosy, aby zakończyć produkcję formy. Parametry procesu szybkiego prototypowania SLA tej formy uszczelniającej to: temperatura żywicy 30℃, moc lasera 160 mW, długość fali lasera 355 nm, natężenie światła 1,9 x 100000 cd, prędkość skanowania wypełnienia 2 200 mm. s-1, rozstaw wektora wypełnienia 0,1 mm. Forma formująca jest przemywana acetonem w celu usunięcia tłuszczu i podłoża, a na koniec forma formująca jest naświetlana pod lampą ultrafioletową przez 2 godziny w celu dalszego usieciowania i utwardzenia.
2.2 Produkcja uszczelek
Do odlewania uszczelek laparoskopowego narzędzia chirurgicznego stosuje się dwuskładnikowy odlew z gumy silikonowej RTV. Formuła składnika A to: polidimetylosiloksan 100 zakończony światłem, biała sadza 6,3, tlenek ołowiu 12,5, olej metylosilikonowy 6,3; wzór składnika B to: krzemian etylu 119, disiarczan dialkilu cyny 6.3. Po równomiernym wymieszaniu składników A i B w stosunku 10:1, powoli przelej mieszankę do pojemnika, który został umieszczony w 20 formach do szybkiego prototypowania (aby zapobiec przelewaniu się mieszanki podczas odkurzania, wysokość pojemnik jest zaprojektowany na wysokość formy 3 ~ 4 razy), zmieszana ciecz jest wtryskiwana do wnęki przez otwór do wylewania formy. Następnie pojemnik umieszczono w komorze próżniowej i usunięto pęcherzyki powietrza i wilgoci z wymieszanego roztworu w warunkach stopnia próżni 8,5×10-6 Pa. Po odpowietrzeniu wyjąć pojemnik z komory próżniowej i wulkanizować w piecu elektrycznym w temperaturze 60°C przez 4 godziny. Na koniec wulkanizowany produkt jest wyjmowany z pieca, cienka warstwa formy jest odklejana ręcznie, a wypukła część bramy jest lekko polerowana papierem ściernym, aby powierzchnia końcowa była płaska i gładka, a gotowe uszczelnienie jest uzyskany. Po przetestowaniu wydajność uszczelnienia spełnia wymagania i od razu została oddana do użytku. Praktyczne użytkowanie pokazuje, że wydajność uszczelnienia osiągnęła poziom oryginalnych akcesoriów.
nowicjusz.com
3 Wniosek
Technologia szybkiego prototypowania SLA jest odpowiednia do produkcji małoseryjnych, precyzyjnych produktów gumowych do formowania w temperaturze pokojowej (niskiej temperaturze). W porównaniu z tradycyjną technologią jej cykl produkcyjny jest skrócony o 60% ~ 70%, a koszt produkcji jest obniżony.