تستخدم تقنية النماذج الأولية السريعة بوليمر سائل حساس للضوء (راتنجات الايبوكسي و / وراتنج الأكريليك ، إلخ) كمواد خام وتستخدم المسح بالليزر فوق البنفسجي لتشكيل كيان متعدد الطبقات. يعد جهاز الطباعة الحجرية المجسمة (SLA) أحد المعدات الرئيسية لتطبيق تقنية النماذج الأولية السريعة. تتميز بخصائص دقة الإنتاج العالية ومعدل الاستخدام العالي للمواد الخام ، ويمكن استخدامها لتصنيع كيانات عالية الدقة بأشكال معقدة. يستكشف هذا العمل تطبيق تقنية النماذج الأولية السريعة SLA في تصنيع أختام مطاط السيليكون المفلكن بدرجة حرارة الغرفة (مطاط السيليكون RTV).
1 المبدأ الفني
تنقسم النماذج الأولية السريعة لـ SLA إلى ثلاث خطوات: المعالجة المسبقة ، والتكديس الحر ذي الطبقات ، والمعالجة اللاحقة. المعالجة المسبقة هي تصميم CAD للمنتج النهائي وفقًا للرسومات أو الكائنات التي يوفرها المستخدم ، أي النمذجة ثلاثية الأبعاد. إذا أمكن ، يمكن إجراء مسح ضوئي أو مسح CT للكائن الفعلي للحصول مباشرة على النموذج ثلاثي الأبعاد للمنتج النهائي ، ثم إخراج النموذج ثلاثي الأبعاد بتنسيق STL. ملف (ملف التصحيح الثلاثي) ، وعلى هذا الأساس ، يتم معالجة طبقة (سمك 0.05 ~ 0.5 مم) وتدعم معالجة الشرائح (على غرار إضافة تركيبات المعالجة ، ولكن يتم تشكيل الدعم والقالب في نفس الوقت).
تعد النماذج الأولية المجانية التراصية ذات الطبقات جوهر النماذج الأولية السريعة ، بما في ذلك القطع والتكديس. يظهر المبدأ في الشكل 1. العملية المحددة هي: يقوم الليزر فوق البنفسجي بمسح كل قسم من طبقات تصميم CAD نقطة بنقطة ، بحيث تخضع طبقة الراتينج الرقيقة في المنطقة الممسوحة ضوئيًا لتفاعل البلمرة الضوئية والصلات المتقاطعة والعلاجات ؛ عندما يتم معالجة الطبقة الرقيقة ، تتحرك طاولة العمل لأسفل ، قبل وضع طبقة راتنج سائل جديدة على سطح الراتينج المعالج ، بينما تقوم الكاشطة بحركة ترددية أفقية للحفاظ على مستوى السائل ، ثم مسح طبقة جديدة وعلاجها ؛ طبقة الراتينج المعالجة حديثًا مرتبطة بقوة بالطبقة المعالجة السابقة. كرر هذا حتى يتشكل الجسم. يمكن استخدام تقنية النماذج الأولية السريعة SLA لصنع قوالب من الراتينج ، وهي مناسبة لإنتاج منتجات مطاطية مصبوبة ذات حجم منخفض وعالية الدقة (درجة حرارة منخفضة).
2. التطبيقات في تصنيع أختام مطاط السيليكون RTV
2.1 تصنيع القوالب:
2.1.1 تصميم CAD
أولاً ، استخدم الفرجار ذو الورنية وميكرومتر القطر الداخلي وميكرومتر القطر الخارجي لقياس حجم الختم المطاطي التالف وعمود التثبيت بدقة. وفقًا لمرونة وانكماش المواد المطاطية المستخدمة ، حدد التداخل بين فتحة الختم والعمود ليكون 0.15 ~ 0.2 مم.
بعد الانتهاء من مسح الختم ورسم الخرائط ، يتم تنفيذ تصميم CAD للقالب. مبدأ تصميم CAD هو بناء القالب بأقل كمية من المواد. يظهر نموذج CAD لقالب الختم المطاطي لأداة الجراحة بالمنظار في الشكلين 4 و 5 (يتم توزيع الوجوه النهائية لفتحات الصب الستة بشكل موحد كسطح غير مجمع) ، وسمك جدار تجويف القالب هو فقط 0.5 مم.
2.1.2 التشكيل
بعد الانتهاء من تصميم CAD للقالب ، يتم نقل ملف النموذج ثلاثي الأبعاد بتنسيق STL إلى آلة النماذج الأولية السريعة SLA ، والراتنج الحساس للضوء SPR-3010 المستخدم في التشكيل (الصيغة هي: ثنائي الفينول أ راتينج إيبوكسي 83 ، داي أكريلات هيكسانديول إيثوكسيل 17 ، 1.4-methylcyclohexane divinyl ether 4.8 ، diaryl hexafluoroarsenate sulfur tin salt 7.2 ، benzoin dimethyl ether 4.8) مقاومة الماء ، المقاومة الكيميائية ، ثبات الأبعاد وصلابة جيدة ، قوة عالية ، نطاق واسع لدرجة الحرارة والرطوبة ، ويمكن استخدامها في إنتاج قطع غيار السيارات وقطع غيار الطائرات والمعدات الطبية.
استخدم برنامج معالجة البيانات RPData لتحديد أن نموذج القالب يتم وضعه بشكل مسطح على طاولة العمل مع وجود البوابة لأعلى ، ثم يتم تقطيع النموذج ثلاثي الأبعاد إلى شرائح بسمك شريحة يبلغ 0.2 مم ، بحيث يتم تحويل ملف التصحيح المثلث إلى ثنائي الأبعاد طبقة. معلومات الخطوط العريضة للقطعة. من أجل منع تشوه القالب وتشوهه أثناء عملية التشكيل وضمان ثبات صنع القالب ، يجب أيضًا تنفيذ تصميم الدعم للنموذج. بعد ذلك تم إنتاج 10 مناضد عمل موحدة وفقاً لمواصفات القوالب. أخيرًا ، قم بتشغيل برنامج الإنتاج RPBuild ، أي قم بتشغيل الليزر وصفر مستوى السائل العامل ، وقم بإجراء مسح ضوئي وطبقة تلو الأخرى بالليزر والتصلب والتكديس لإكمال إنتاج القالب. معلمات عملية النمذجة الأولية السريعة SLA لقالب الختم هذا هي: درجة حرارة الراتنج 30 ℃ ، طاقة الليزر 160 ميجاوات ، الطول الموجي بالليزر 355 نانومتر ، شدة الضوء 1.9 × 100000 قرص مضغوط ، سرعة ملء المسح 2200 مم. s-1 ، ملء تباعد ناقلات 0. 1mm. يتم غسل قالب التشكيل بالأسيتون لإزالة الشحوم والدعم ، وأخيراً يتم تعريض قالب التشكيل للإشعاع تحت مصباح الأشعة فوق البنفسجية لمدة ساعتين لمزيد من التشابك والمعالجة.
2.2 تصنيع الأختام
يتم استخدام مطاط السيليكون RTV للقولبة المكونة من عنصرين لصب أختام الأداة الجراحية بالمنظار. صيغة المكون A هي: polydimethylsiloxane الخفيف النهاية ، أسود الكربون 6.3 ، أكسيد الرصاص 12.5 ، زيت السيليكون الميثيل 6.3 ؛ صيغة المكون ب هي: إيثيل سيليكات 119 ، ثنائي ألكيل القصدير ثنائي كبريتات 6.3. بعد خلط المكونين A و B بالتساوي بنسبة 10: 1 ، اسكب الخليط ببطء في وعاء تم وضعه في 20 نموذجًا أوليًا سريعًا (من أجل منع الخليط من فائض الحاوية عند التنظيف بالمكنسة الكهربائية ، ارتفاع تم تصميم الحاوية ليكون ارتفاع القالب 3 ~ 4 مرات) ، يتم حقن السائل المختلط في التجويف من خلال فتحة صب القالب. بعد ذلك ، تم وضع الحاوية في صندوق مفرغ ، وأزيلت فقاعات الهواء والرطوبة في المحلول المختلط بشرط درجة تفريغ 8.5 × 10-6 باسكال. بعد التنفيس ، أخرج الحاوية من صندوق التفريغ وفلكن يوضع في صندوق تدفئة كهربائي عند 60 درجة مئوية لمدة 4 ساعات. أخيرًا ، يتم إخراج المنتج المفلكن من الفرن ، ويتم تقشير الطبقة الرقيقة من القالب يدويًا ، والجزء المحدب من البوابة مصقول قليلاً بورق الصنفرة لجعل السطح النهائي مسطحًا وسلسًا ، ويكون الختم النهائي تم الحصول عليها. بعد الاختبار ، فإن أداء الختم يلبي المتطلبات ، ويتم استخدامه على الفور. يوضح الاستخدام العملي أن أداء الختم قد وصل إلى مستوى الملحقات الأصلية.
newmaker.com
3 - الخلاصة
تعد تقنية النماذج الأولية السريعة لـ SLA مناسبة لإنتاج منتجات مطاطية مصبوبة ذات حجم منخفض وعالية الدقة (درجة حرارة منخفضة). بالمقارنة مع التكنولوجيا التقليدية ، يتم تقصير دورة الإنتاج بنسبة 60٪ ~ 70٪ ، وتقل تكلفة الإنتاج.