1 引言

快速成型是制造技術的一次飛躍，它從成型原理上提出一個全新的思維模式，為制造技術的發展創造了一個新的機遇。現已開發出了許多快速成型技術，如光固化成型(SL)、粉末燒結成型(SLS)、層疊法成型(LOM)、熔積成型(FDM)等多達十余種工藝方法。其中光固化成型(SLA)在尺寸精度、表面光潔度、精細結構的加工性方面有著其它快速成型工藝所無法比擬的優勢，是所有快速成型中制造精度較高的一種成形方法，但是，如果不能合理地優化制作參數，會大大降低制件原始尺寸精度并導致制件的翹曲變形、起皮等缺陷，甚至徹底損壞制件。

筆者曾按客戶要求，采用SLA工藝制作快速成型制件，當制件制作完成后，在去除支撐后發現制件底部出現翹曲變形，底部平面變成類似拋物線形狀，如圖1所示。

我們在調整填充掃描速度和輪廓掃描速度的同時對其它制作參數進行了嘗試性的調整。

2試驗過程

2.1第一次試驗

分析:由于原來制作情況一直較好，這次制件底部變形，且制件較硬，考慮可能是制件底部平面較大，光敏樹脂過固化，制件內部產生的應力較大引起的制件應力變形。

措施:在原來參數的基礎上，將涂鋪前等待時間和涂鋪后等待時間加長，讓制作有足夠的時間釋放應力，具體參數如下:

激光功率:350mW(以下同);填充掃描速度:5100mm/s
填充向量間距:0.lmm;支撐掃描速度:3400mm/s
輪廓掃描速度:4100mm/s;
涂鋪前等待時間和涂鋪后等待時間總計:22s(原來為7s)
結果:制件和原參數制作的基本一致，底部變形情況沒有改變

2.2第二次試驗

分析:跟據第一次制作情況，加長涂鋪前等待時間和涂鋪后等待時間不能完全釋放制件應力。

措施:增加填充向量間距，減少單位面積樹脂接收的能量，避免過固化，減少制件內應力。由于填充向量間距增加了50%，為保證樹脂完全固化，在提高填充向量間距同時降低了填充掃描速度和輪廓掃描速度，具體參數如下:

填充掃描速度:4700mm/s;填充向量間距:0.15mm
支撐掃描速度:3400mm/s;輪廓掃描速度:3700mm/s
涂鋪前等待時間和涂鋪后等待時間總計:22s

結果:底部變形情況得以解決.但底部平面出現了條狀起皮現象。如（圖2）。

2.3第三次試驗

分析:第二次制作的制件較軟，判斷為增加填充向量后，制件欠固化。
措施:降低填充向量間距，具體參數如下:
填充掃描速度:4700mm/s;填充向量間距:0.13mm
支撐掃描速度:3400mm/s;輪廓掃描速度:3700mm/s
涂鋪前等待時間和涂鋪后等待時間總計:22s
結果:與第二次制件基本一致，但起的皮較第二次細。

2.4第四次試驗

分析:第三次制作的制件頂部較硬，考慮起皮是否與制件成型過程中擺放力向有關。
措施:改變制件制作過程中的擺放方向，將制件沿Z軸旋轉45度，其它參數不變
結果:還是有起皮現象。起皮與制件制作過程中擺放方向無關，如圖3

2.5第五次試驗

分析:雖然制件頂部較硬，但底部較軟，判斷為制件底部欠固化
措施:繼續降低填充掃描速度和輪廓掃描速度，具體參數如下:
填充掃描速度:4400mm/s ;填充向量間距:0.13mm
支撐掃描速度:3100mm/s;輪廓掃描速度:3400mm/s
涂鋪前等待時問和涂鋪后等待時問總計:22s
結果:底部平面起皮現象基本消失，制件很硬，底部又出現翹曲變形

2.6第六次試驗

分析:增加填充向量間距不能很好解決問題。現在減小填充向量問距，增加掃描重疊量，尋找合適的制作參數。
措施:減小填充向量間距，增加填充掃描速度和輪廓掃描速度，具休參數如下:
填充掃描速度:7500mm/s;填充向量間距:0.05mm
支撐掃描速度:4800mm/s;輪廓掃描速度:6500mm/s
涂鋪前等待時間和涂鋪后等待時間總計:13s.
結果:底部平面沒有起皮、變形，但制件發黃，很硬，制件已經過固化。

2. 7第七次試驗

第六次制件形狀和尺寸都較好，但制件過固化，很硬。采取增加填充向量間距的措施，具體參數如下:
填充掃描速度:7500mm/s;填充向量間距:0.07mm
支撐掃描速度:2500mm/s;輪廓掃描速度:6500mm/s
涂鋪前等待時間和涂鋪后等待時間總計:8s。
結果:制件形狀完好和尺寸精度在公差范圍內，且硬度比較合適

3工藝探討

試驗完成后，我們發現激光光斑的形狀不是理想的圓形，而是橢圓形的，結合對制件參數的調整的制作過程及制件制作情況，我們可以發現制件起皮現象與參數填充向量間距有密切的關系:

在理想的激光光斑和適合填充向量間距的情況，激光光斑成型一個正方形輪廓時，激光光斑點及運動軌跡如圖4所示，兩條掃描路徑有一定的重疊量，保證整個面粘結在一起;在理想激光光斑和過大的適合填充向量間距的情況F，激光光斑點及運動軌跡如圖5，沒有重疊量，整個面不能良好粘結在一起，將出現起皮現象;在激光光斑形狀不理想情況下，激光光斑點及運動軌跡如圖6所示。按理想的激光光斑形狀所給的填充向量間距，對于不理想的激光光斑來說已經不能保證有足夠的重疊量，也將出現起皮的現象。

4結論

這次制件起皮的原因是由于成型設備激光發生器不穩定，使得激光光斑形狀發生變化，使得實際需要的填充向量間距變小，而我們按理想激光光斑形狀所給的填充向量間距已經大于實際需要的間距，所以產生了如圖6所示的情況，激光光斑掃描路徑重疊量不夠，導致制件起皮。這次試驗也讓我們對制作參數有了進一步的了解，將這次試驗過程記錄下來，希望能給同行個有益的借鑒。