用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法

摘要

本发明公开的用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法，具体按照以下步骤实施：1）先由计算机将零件3D模型进行分层处理，得到零件模型的各截面数据；2）由图形发生器根据计算机提供的零件模型的各截面数据，生成零件各截面的光学数字视图掩模；3）利用计算机将生成的零件各截面的光学数字视图掩模划分成若干个水平方向栅格样式视图掩模或若干个垂直方向栅格样式视图掩模，上一层零件截面采用水平方向的栅格样式视图掩模，则当前层零件截面采用垂直方向的栅格样式视图掩模；4）采用二次交错曝光固化的方法制作零件原型。本发明的面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法在制作零件原型时，可减小固化变形，提高了制作精度。

说明书

技术领域

本发明属于制造方法技术领域，涉及一种用于面曝光快速成形系统的二 次交错曝光方法。

背景技术

快速成型技术是一种先进制造技术，它采用材料累加成型的原理，并根 据零件的三维CAD模型，可直接制作出三维实体零件，是一种极富生命力 的新技术。

面曝光快速成形技术是近年来发展起来的一种快速成形技术，其原理 是：零件的三维模型经切层后，切层数据存储为能生成零件截面形状的视图 文件，由该文件驱动视图发生器，在树脂表面形成相应的视图，以该视图为 掩模，实现对树脂的选择性固化。其优点是：整层曝光时间短，成型速度快， 成型效率高，可使用非激光光源及系统造价低。已授权的国家发明专利，其 专利号为ZL200810150338.X，发明名称为“基于反射型液晶光阀的光固化 快速成型装置及成型方法”就公开了一种典型的面曝光快速成形技术。

由于面曝光快速成形技术在制作零件原型的过程中，对整个光敏树脂通 过一次曝光实现零件截面的选择性固化，整层树脂在由液态向固态转化过程 中会产生明显的变形，当截面尺寸较大时，变形尤为明显，这会严重影响到 制件的精度。迄今为止，尚未见到有关通过改变曝光模式减小变形的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方 法，利用该曝光方法在制作零件原型时，可减小固化变形，提高了制作精度。

本发明所采用的技术方案是，用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光 方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、先由计算机将零件3D模型进行分层处理，得到零件模型的各 截面数据；

步骤2、经步骤1处理后，由图形发生器根据计算机提供的零件模型的 各截面数据，生成零件各截面的光学数字视图掩模；

步骤3、利用计算机将步骤2中生成的零件各截面的光学数字视图掩模 划分成若干个水平方向栅格样式视图掩模或若干个垂直方向栅格样式视图 掩模，相邻两层零件截面采用不同的方向的栅格样式视图掩模，即上一层零 件截面采用水平方向的栅格样式视图掩模，则当前层零件截面采用垂直方向 的栅格样式视图掩模；

步骤4、采用二次交错曝光固化的方法制作零件原型。

本发明的特点还在于，

步骤3中划分的栅格的宽度范围为0.01mm～20mm。

步骤4具体按照以下步骤实施：

步骤4.1、利用经步骤3划分好栅格样式的视图掩模对液态光敏树脂进 行曝光固化，形成零件当前截面的光固化树脂层；

步骤4.2、经步骤4.1，液态光敏树脂供给装置在零件已经固化的光固化 树脂层上附着一层液态树脂，接着由树脂槽中的升降工作台带动正在制作的 零件下降到下一层，为下一层光固化树脂层附着液态树脂，直到所有零件截 面的光固化树脂层都附着了液态树脂；

步骤4.3、从第一层树脂层开始起，对同一层树脂层进行两次曝光固化， 两次曝光固化之间有时间间隔，再对不同树脂层进行曝光固化：

第一次曝光固化时：只对不相邻且只间隔一个栅格的所有栅格进行曝 光；

第二次曝光固化时：只对第一次曝光时未曝光的所有栅格进行曝光；

对不同树脂层进行曝光时，相邻两层树脂层采用不同方向的划分栅格样 式进行曝光：

若上一层树脂层采用水平方向的栅格曝光时，当前树脂层采用垂直方向 的栅格曝光；

相反，若上一层树脂层采用垂直方向的栅格曝光时，当前树脂层采用水 平方向的栅格曝光；

从第一层开始起，按照以上要求，完成所有树脂层的曝光固化，即完成 对整个零件的光固化快速成型。

步骤4.3中两次曝光固化之间的时间间隔范围为：0.01秒～200秒。

本发明的有益效果在于：

本发明的用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法将面曝光快速 成形技术用在零件制作过程中，采用二次交错曝光固化一层光敏树脂时，分 两次曝光，由于两次曝光之间具有一定的时间间隔，使首次曝光固化后的树 脂有收缩过程，减小了整层固化树脂的内应力；采用本发明的方法可显著提 高面曝光快速成形技术的制作精度。

附图说明

图1是在树脂表面形成的视图掩模被划分成水平方向栅格样式的示意 图；

图2是在树脂表面形成的视图掩模被划分成垂直方向栅格样式的示意 图；

图3采用本发明的用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法制作零 件原型时，相邻截面层采用不同方向的划分栅格样式进行曝光的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法，具体按照以下 步骤实施：

步骤1、先由计算机将零件3D模型进行分层处理，得到零件模型的各 截面数据；

步骤2、经步骤1处理后，由图形发生器根据计算机提供的零件模型的 各截面数据，生成零件各截面的光学数字视图掩模；

步骤3、利用计算机将步骤2中生成的零件各截面的光学数字视图掩模 划分成若干个水平方向（行）栅格样式视图掩模或若干个垂直方向（列）栅 格样式视图掩模，如图1及图2所示，相邻两层零件截面采用不同的方向的 栅格样式视图掩模，如图3所示，即若上一层零件截面采用水平方向的栅格 样式视图掩模，则当前层零件截面采用垂直方向的栅格样式视图掩模；

其中栅格的宽度可相同，也可不同，栅格的宽度范围为0.01mm～20mm；

步骤4、采用二次交错曝光固化的方法制作零件原型：

步骤4.1、利用经步骤3划分好栅格样式的视图掩模对液态光敏树脂进 行曝光固化，形成零件当前截面的光固化树脂层；

步骤4.2、经步骤4.1，液态光敏树脂供给装置在零件已经固化的光固化 树脂层上附着一层液态树脂，接着由树脂槽中的升降工作台带动正在制作的 零件下降到下一层，为下一层光固化树脂层附着液态树脂，直到所有零件截 面的光固化树脂层都附着了液态树脂；

步骤4.3、从第一层树脂层开始起，对同一层树脂层进行两次曝光固化， 两次曝光固化之间有时间间隔，时间间隔范围为：0.01秒～200秒；

第一次曝光固化时：只对不相邻且只间隔一个栅格的所有栅格进行曝 光；如图1所示，若对垂直方向栅格曝光时，仅对图1中所有标注“1”的 区域进行曝光，或仅对图1中所有标注“2”的区域进行曝光，但每次曝光 时只能出现以上两种区域中的一种区域；如图2所示，若对水平方向的栅格 曝光时，仅对图2中所有标注“3”的区域进行曝光，或仅对图2中所有标 注“4”的区域进行曝光，但每次曝光时只能出现以上两种区域中的一种区 域；

第二次曝光固化时：只对第一次曝光时未曝光的所有栅格进行曝光；即： 若第一次曝光时采用垂直方向的栅格时，如图1所示，仅对第一次曝光时图 1中未曝光区域进行曝光；若第一次曝光采用水平方向栅格时，如图2所示， 仅对第一次曝光时图2中为曝光的区域进行曝光；

对不同树脂层进行曝光时，相邻两层树脂层采用不同方向的划分栅格样 式进行曝光，如图3所示：具体曝光方式为：

若上一层树脂层采用水平方向的栅格曝光时，当前树脂层采用垂直方向 的栅格曝光；

相反，若上一层树脂层采用垂直方向的栅格曝光时，当前树脂层采用水 平方向的栅格曝光；

从第一层开始起，按照以上要求，完成所有树脂层的曝光固化，即完成 对整个零件的光固化快速成型。

本发明的用于面曝光快速成形系统的二次交错曝光方法采用行列交错 曝光的方法制作零件原型，可以较小之间的变形，提高制作精度。