Công nghệ tạo mẫu nhanh sử dụng polyme cảm quang lỏng (nhựa epoxy hoặc / và nhựa acrylic, v.v.) làm nguyên liệu thô và sử dụng quét tia cực tím để tạo thành một thực thể phân lớp. Stereo Lithography Apparatus (SLA) là một trong những thiết bị quan trọng để ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh. Nó có các đặc điểm là độ chính xác sản xuất cao và tỷ lệ sử dụng nguyên liệu thô cao, và có thể được sử dụng để sản xuất các thực thể có độ chính xác cao với hình dạng phức tạp. Công trình này khám phá ứng dụng của công nghệ tạo mẫu nhanh SLA trong sản xuất con dấu bằng cao su silicone lưu hóa ở nhiệt độ phòng (RTV silicone cao su).
1 Nguyên tắc kỹ thuật
Tạo mẫu nhanh SLA được chia thành ba bước: xử lý trước, đúc tự do xếp chồng nhiều lớp và xử lý sau. Gia công trước là thiết kế CAD của thành phẩm theo bản vẽ hoặc đối tượng do người dùng cung cấp, tức là mô hình hóa ba chiều. Nếu có thể, có thể thực hiện quét quang học hoặc quét CT đối tượng thực tế để thu được trực tiếp mô hình ba chiều của thành phẩm, sau đó xuất ra mô hình ba chiều ở định dạng STL. Tệp (tệp vá hình tam giác), và trên cơ sở này, xử lý lát cắt lớp (độ dày 0,05 ~ 0,5 mm) và hỗ trợ xử lý chỉnh sửa (tương tự như thêm đồ đạc xử lý, nhưng giá đỡ và khuôn được hình thành cùng một lúc).
Tạo mẫu tự do xếp chồng nhiều lớp là cốt lõi của tạo mẫu nhanh, bao gồm cắt và xếp chồng. Nguyên tắc được trình bày trong Hình 1. Quy trình cụ thể là: tia cực tím quét từng phần lớp của thiết kế CAD theo từng điểm, để lớp nhựa mỏng trong khu vực được quét trải qua phản ứng quang phân tử và các liên kết chéo và đóng rắn; khi lớp mỏng được đóng rắn, bàn làm việc di chuyển xuống dưới, ngay trước khi Đặt một lớp nhựa lỏng mới lên bề mặt nhựa đã đóng rắn, trong khi máy cạp thực hiện chuyển động qua lại theo phương ngang để giữ mức chất lỏng, sau đó quét và xử lý một lớp mới; lớp nhựa mới đóng rắn được liên kết chắc chắn với lớp đã đóng rắn trước đó. Lặp lại điều này cho đến khi cơ thể được hình thành. Công nghệ tạo mẫu nhanh SLA có thể được sử dụng để làm khuôn nhựa, thích hợp để sản xuất các sản phẩm cao su đúc ở nhiệt độ phòng (nhiệt độ thấp) với khối lượng thấp, độ chính xác cao.
2. Ứng dụng trong sản xuất con dấu cao su silicone RTV
2.1 Sản xuất khuôn mẫu:
2.1.1 Thiết kế CAD
Đầu tiên, sử dụng thước cặp vernier, panme đường kính trong và panme đường kính ngoài để đo chính xác kích thước của phớt cao su bị hư hỏng và trục lắp đặt. Theo độ đàn hồi và độ co ngót của vật liệu cao su được sử dụng, xác định độ giao thoa giữa lỗ làm kín và trục là 0,15 ~ 0,2 mm.
Sau khi hoàn thành việc khảo sát và lập bản đồ con dấu, thiết kế CAD của khuôn được thực hiện. Nguyên tắc của thiết kế CAD là xây dựng khuôn với lượng vật liệu ít nhất. Mô hình CAD của khuôn đệm cao su của dụng cụ phẫu thuật nội soi được thể hiện trong Hình 4 và 5 (các mặt cuối của 6 lỗ rót được phân bố đồng đều như bề mặt không lắp ráp) và độ dày thành của khoang khuôn chỉ 0,5mm.
2.1.2 Hình thành
Sau khi hoàn thành thiết kế CAD của khuôn, tệp mô hình 3D ở định dạng STL được chuyển đến máy tạo mẫu nhanh SLA và nhựa cảm quang SPR-3010 được sử dụng để đúc (công thức là: nhựa epoxy bisphenol A 83, ethoxylated hexanediol diacrylate 17 , 1,4-metylcyclohexan divinyl ete 4,8, muối thiếc lưu huỳnh hexafluoroarsenate 7,2, benzoin dimethyl ete 4,8) kháng nước, kháng hóa chất, ổn định kích thước và độ dẻo dai tốt, độ bền cao, phạm vi nhiệt độ và độ ẩm áp dụng rộng, và có thể được sử dụng trong sản xuất phụ tùng ô tô, phụ tùng hàng không và thiết bị y tế.
Sử dụng phần mềm xử lý dữ liệu RPData để xác định rằng mô hình khuôn được đặt phẳng trên bàn làm việc với cổng hướng lên, và sau đó mô hình 3D được cắt thành từng lớp với độ dày lát cắt là 0,2 mm, để tệp vá tam giác được chuyển đổi thành 2D lớp. Thông tin phác thảo của mảnh. Để ngăn ngừa sự cong vênh và biến dạng của khuôn trong quá trình đúc và đảm bảo sự ổn định của quá trình tạo khuôn, thiết kế hỗ trợ của mô hình cũng phải được thực hiện. Sau đó, 10 bàn làm việc đồng nhất đã được sản xuất theo hai quy cách của khuôn. Cuối cùng, chạy phần mềm sản xuất RPBuild, tức là bật tia laser và làm bằng không mức chất lỏng làm việc, thực hiện quét laser từng lớp và đông đặc và xếp chồng lên nhau để hoàn thành quá trình sản xuất khuôn. Các thông số quy trình tạo mẫu nhanh SLA của khuôn con dấu này là: nhiệt độ nhựa 30 ℃, công suất laser 160 mW, bước sóng laser 355 nm, cường độ ánh sáng 1,9 X 100000 cd, tốc độ quét lấp đầy 200 mm. s-1, làm đầy khoảng cách vectơ 0. 1mm. Khuôn tạo hình được rửa bằng axeton để loại bỏ dầu mỡ và chất hỗ trợ, và cuối cùng khuôn tạo hình được chiếu xạ dưới đèn cực tím trong 2 giờ để tiếp tục liên kết chéo và đóng rắn.
2.2 Sản xuất con dấu
Cao su silicone RTV đúc bổ sung hai thành phần được sử dụng để đúc con dấu của dụng cụ phẫu thuật nội soi. Công thức của thành phần A là: polydimethylsiloxan 100 kết thúc nhẹ, cacbon đen 6,3 trắng, oxit chì 12,5, dầu metyl silicone 6,3; công thức của thành phần B là: etyl silicat 119, thiếc dialkyl disulfat 6.3. Sau khi thành phần A và B được trộn đều theo tỷ lệ 10: 1, đổ từ từ hỗn hợp vào thùng đã đặt sẵn 20 khuôn tạo mẫu nhanh (để hỗn hợp không bị tràn thùng khi hút chân không, chiều cao của thùng chứa được thiết kế để có chiều cao của khuôn 3 ~ 4 lần), chất lỏng hỗn hợp được bơm vào khoang thông qua lỗ rót khuôn. Sau đó, vật chứa được đặt trong hộp chân không, không khí và bọt ẩm trong dung dịch hỗn hợp được loại bỏ ở điều kiện độ chân không 8,5 × 10-6 Pa. Sau khi thông hơi, lấy hộp ra khỏi hộp chân không và lưu hóa nó trong một hộp gia nhiệt điện ở 60 ° C trong 4 giờ. Cuối cùng, sản phẩm lưu hóa được đưa ra khỏi lò, lớp mỏng của khuôn được bóc bằng tay, và phần lồi của cổng được đánh bóng nhẹ bằng giấy nhám để bề mặt cuối phẳng và mịn, và hoàn thiện niêm phong. thu được. Sau khi thử nghiệm, hiệu quả hoạt động của con dấu đạt yêu cầu, được đưa vào sử dụng ngay. Thực tế sử dụng cho thấy khả năng hoạt động của phớt đã đạt đến mức như nguyên kiện.
newmaker.com
3. Kết luận
Công nghệ tạo mẫu nhanh SLA phù hợp để sản xuất các sản phẩm cao su đúc ở nhiệt độ phòng (nhiệt độ thấp) với khối lượng thấp, độ chính xác cao. So với công nghệ truyền thống, chu kỳ sản xuất của nó được rút ngắn từ 60% ~ 70% và giảm chi phí sản xuất.