用于光固化快速成型的樹(shù)脂消耗量檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光固化快速成型技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于光固化快速成型的樹(shù)脂消耗量檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在光固化快速成型(stereolithography)領(lǐng)域，即俗稱(chēng)的SLA，光固化激光快速成型的機(jī)理是利用液態(tài)光敏樹(shù)脂在紫外激光的照射下吸收光能，然后發(fā)生光聚合反應(yīng)而成型零件的。
[0003]光固化快速成型的基本過(guò)程如下:首先，受控于Z軸的三維工作平臺(tái)位于樹(shù)脂液面上，激光在上面掃描固化出第一層，接著，三維工作平臺(tái)下降一層，樹(shù)脂的液位保持不變，涂層工藝在剛固化的一層上涂上一薄層樹(shù)脂，激光在上面掃描固化出第二層，并與上一層粘結(jié)在一起，如此依次固化出模型的各個(gè)截面，直至制作出整個(gè)模型。在整個(gè)加工過(guò)程中，通過(guò)平衡塊升降控制和激光位移傳感器反饋檢測(cè)液位高度，來(lái)控制液位的穩(wěn)定。光固化快速成型機(jī)工作時(shí)，樹(shù)脂槽液位需始終保持恒定，液位穩(wěn)定的作用為:其一是保證激光到液面的距離不變，始終處于焦平面上，其二是保證每一層鋪涂的樹(shù)脂層厚一致。而引起液位變化的原因有很多，主要有樹(shù)脂的熱脹冷縮、蒸發(fā)、樹(shù)脂固化的體積收縮、Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降引起樹(shù)脂槽容積的變化等等。而上述平衡塊主要是維持液位穩(wěn)定的作用。
[0004]樹(shù)脂消耗量的檢測(cè)主要有兩個(gè)用途，一是通過(guò)對(duì)樹(shù)脂消耗量的檢測(cè)，確立什么時(shí)候應(yīng)該補(bǔ)液，確立補(bǔ)液的最佳時(shí)間和最佳周期；二是通過(guò)檢測(cè)樹(shù)脂消耗量，計(jì)算單個(gè)樣件的準(zhǔn)確成本，了解理論樹(shù)脂消耗量和實(shí)際樹(shù)脂消耗量的關(guān)系，為核算成本提供更好的依據(jù)。目前樹(shù)脂消耗量的檢測(cè)方法一般有如下幾種:(I)通過(guò)稱(chēng)光固化快速成型加工出來(lái)的樣件的質(zhì)量，來(lái)判斷樹(shù)脂消耗量。其缺點(diǎn)是準(zhǔn)確度較差，一般是測(cè)試值比實(shí)際值偏小，主要是樹(shù)脂消耗有蒸發(fā)、固化后部分樹(shù)脂粘在樣件上，需要工藝進(jìn)行后處理，后處理需要用酒精或其它有機(jī)溶劑清洗，這樣會(huì)造成一部分液態(tài)樹(shù)脂的消耗和損失。另外，還需要考慮支撐的重量，在取件過(guò)程中，需要鏟刀鏟件，支撐可能去除得不是很干凈，而支撐是樹(shù)脂消耗量的一個(gè)重要指標(biāo)，這樣也會(huì)造成較大誤差。(2)直接通過(guò)三維模型，如stp、iges、prt等格式的三維模型，利用三維軟件，如proe、solidworks、unigaphics計(jì)算其體積，根據(jù)材料的密度，乘以三維模型的體積，得到其質(zhì)量，再乘以單價(jià)(元/g)計(jì)算出其成本。這只是理論的樹(shù)脂消耗量，但其結(jié)果與實(shí)際有差異。問(wèn)題是未考慮樹(shù)脂收縮、支撐的重量、樹(shù)脂蒸發(fā)、以及固化后部分樹(shù)脂粘在樣件上，清洗時(shí)的損耗，而實(shí)際消耗量會(huì)高過(guò)理論消耗量。(3)將三維.stl格式文件在Magics軟件中加支撐、切片，生成.cli格式文件。通過(guò)對(duì)cli格式文件進(jìn)行體積計(jì)算，可以得到理論的樹(shù)脂消耗量(含支撐)，再乘以材料密度，可得到樹(shù)脂消耗重量。優(yōu)點(diǎn)是，理論質(zhì)量含支撐的重量，缺點(diǎn)是未反應(yīng)實(shí)際的消耗量，只是理論值，未考慮樹(shù)脂的損耗，后處理的損耗等以及實(shí)際激光加工時(shí)樹(shù)脂的消耗量會(huì)有差異。
[0005]上述樹(shù)脂消耗量測(cè)量方法均為理論消耗量，與實(shí)際消耗量存在一定的偏差，因此，需要一種能獲得樹(shù)脂實(shí)際消耗量的檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種用于光固化快速成型的樹(shù)脂消耗量檢測(cè)方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法獲得光固化快速成型中實(shí)際樹(shù)脂消耗量的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種用于光固化快速成型的樹(shù)脂消耗量檢測(cè)方法，所述樹(shù)脂消耗量檢測(cè)方法利用光固化成型裝置來(lái)完成:獲得浸入樹(shù)脂槽內(nèi)的平衡塊在樣件3D打印前和樣件3D打印后浸入液態(tài)樹(shù)脂中的高度差，根據(jù)所述高度差乘以所述平衡塊的截面面積來(lái)計(jì)算出在光固化成型過(guò)程中消耗樹(shù)脂的體積，根據(jù)所述消耗樹(shù)脂的體積乘以樹(shù)脂的密度即計(jì)算出樹(shù)脂消耗量；其中，獲得所述高度差的具體步驟為:首先，在樣件3D打印前，確定三維工作平臺(tái)及平衡塊的初始電氣零位，調(diào)節(jié)所述平衡塊使所述樹(shù)脂槽內(nèi)的液態(tài)樹(shù)脂高度為設(shè)定值，所述設(shè)定值可以為3D打印正常工作的液位高度，調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，記錄平衡塊的坐標(biāo)并且記為初始坐標(biāo)值；再次，樣件3D打印完成后，使所述三維工作平臺(tái)恢復(fù)到初始電氣零位，再次調(diào)節(jié)平衡塊使液態(tài)樹(shù)脂高度穩(wěn)定到所述設(shè)定值，穩(wěn)定后再次記錄平衡塊的坐標(biāo)并且記為完成坐標(biāo)值；最后，將所述初始坐標(biāo)值和所述完成坐標(biāo)值求差得出所述高度差。
[0008]優(yōu)選的，所述電氣零位是指所述光固化成型裝置中與所述平衡塊相連的滑塊上的開(kāi)關(guān)擋片觸發(fā)零位開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)時(shí)。
[0009]優(yōu)選的，所述平衡塊的坐標(biāo)具體獲得辦法為:所述光固化成型裝置中的控制器記錄所述電氣零位，然后根據(jù)電機(jī)從所述電氣零位轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)記錄為絕對(duì)坐標(biāo)，根據(jù)所述絕對(duì)坐標(biāo)來(lái)計(jì)算平衡塊的坐標(biāo)。
[0010]優(yōu)選的，所述平衡塊的坐標(biāo)具體獲得辦法為:通過(guò)在光固化成型裝置中設(shè)置直線(xiàn)編碼器，將讀數(shù)頭安裝在與所述平衡塊相連的滑塊上，將所述直線(xiàn)編碼器與所述光固化成型裝置中的控制器相連。
[0011]優(yōu)選的，所述樹(shù)脂槽內(nèi)的液態(tài)樹(shù)脂高度通過(guò)設(shè)置在所述樹(shù)脂槽上的液位傳感器檢測(cè)。
[0012]如上所述，本發(fā)明的用于光固化快速成型的樹(shù)脂消耗量檢測(cè)方法，具有以下有益效果:采用本方法得到的樹(shù)脂消耗量為實(shí)際消耗，準(zhǔn)確度高，可以準(zhǔn)確實(shí)測(cè)出每個(gè)作件的做件成本，成本的價(jià)格較為可靠，為3D打印服務(wù)的報(bào)價(jià)提供了極大的幫助。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1顯示為光固化成型裝置示意圖。
[0014]圖2顯示為本發(fā)明中樹(shù)脂槽內(nèi)液位調(diào)節(jié)流程圖。
[0015]圖3顯示為平衡塊浸入液態(tài)樹(shù)脂內(nèi)的示意圖。
[0016]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0017]I固定架
[0018]2電機(jī)
[0019]31上限位開(kāi)關(guān)
[0020]32零位開(kāi)關(guān)
[0021]33下限位開(kāi)關(guān)
[0022]4滑塊
[0023]41開(kāi)關(guān)擋片
[0024]5連接板
[0025]6平衡塊
[0026]7液位傳感器
[0027]8樹(shù)脂槽
[0028]9三維打印工作平臺(tái)
[0029]SI ?S5步驟
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0031]請(qǐng)參閱圖1至圖3。須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書(shū)中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0032]本發(fā)明提供一種用于光固化快速成型的樹(shù)脂消耗量檢測(cè)方法，樹(shù)脂消耗量檢測(cè)方法利用光固化成型裝置來(lái)完成。本光固化成型裝置為現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置，在此只介紹與本檢測(cè)方法相關(guān)的結(jié)構(gòu)部分:如圖1所示，光固化成型裝置包括:盛放樹(shù)脂用的樹(shù)脂槽8，架設(shè)在樹(shù)脂槽8上的固定架1，用于完成三維打印的三維打印工作平臺(tái)9，帶動(dòng)三維打印工作平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)的Z軸升降機(jī)構(gòu)，Z軸升降機(jī)構(gòu)安裝在上述固定架I上，以及調(diào)節(jié)樹(shù)脂槽8內(nèi)液態(tài)樹(shù)脂液位高度的平衡塊6，該平衡塊6通過(guò)連接板5與滑動(dòng)設(shè)在上述固定架I上的滑塊4相連，該滑塊4與Z軸升降機(jī)構(gòu)里的電機(jī)2相連，電機(jī)2帶動(dòng)滑塊4上下運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)平