Die Rapid-Prototyping-Technologie verwendet flüssiges lichtempfindliches Polymer (Epoxidharz oder/und Acrylharz usw.) als Rohmaterial und verwendet ultraviolettes Laserscanning, um eine geschichtete Einheit zu bilden. Stereolithographie-Apparate (SLA) sind eine der Schlüsselausrüstungen für Anwendungen der Rapid-Prototyping-Technologie. Es zeichnet sich durch hohe Produktionsgenauigkeit und hohe Ausnutzung der Rohstoffe aus und kann zur Herstellung hochpräziser Einheiten mit komplexen Formen verwendet werden. Diese Arbeit untersucht die Anwendung der SLA-Rapid-Prototyping-Technologie bei der Herstellung von bei Raumtemperatur vulkanisiertem Silikonkautschuk (RTV-Silikonkautschuk).
1 Technisches Prinzip
Das SLA-Rapid-Prototyping ist in drei Schritte unterteilt: Vorverarbeitung, schichtweise stapelfreies Formen und Nachverarbeitung. Vorverarbeitung ist die CAD-Konstruktion des fertigen Produkts nach den vom Benutzer bereitgestellten Zeichnungen oder Objekten, also die dreidimensionale Modellierung. Wenn möglich, kann ein optisches Scannen oder CT-Scannen des tatsächlichen Objekts durchgeführt werden, um direkt das dreidimensionale Modell des fertigen Produkts zu erhalten und dann das dreidimensionale Modell im STL-Format auszugeben. Datei (dreieckige Patchdatei) und auf dieser Grundlage Schichtverarbeitung (Dicke 0,05~0,5 mm) Schnittverarbeitung und Unterstützungsbearbeitungsverarbeitung (ähnlich dem Hinzufügen von Verarbeitungsvorrichtungen, aber der Träger und die Form werden gleichzeitig gebildet).
Layered Stacking Free Prototyping ist der Kern des Rapid Prototyping, einschließlich Schneiden und Stapeln. Das Prinzip ist in Abbildung 1 dargestellt. Der spezifische Prozess ist: Der Ultraviolett-Laser scannt jeden geschichteten Abschnitt des CAD-Designs Punkt für Punkt, so dass die dünne Harzschicht im gescannten Bereich eine Photopolymerisationsreaktion durchläuft und sich vernetzt und aushärtet; Wenn die dünne Schicht ausgehärtet ist, bewegt sich die Werkbank nach unten, kurz bevor eine neue flüssige Harzschicht auf die ausgehärtete Harzoberfläche gelegt wird, während der Schaber eine horizontale Hin- und Herbewegung ausführt, um den Flüssigkeitsstand zu halten, und dann eine neue Schicht scannen und aushärten; die neu ausgehärtete Harzschicht wird fest mit der vorher ausgehärteten Schicht verbunden. Wiederholen Sie dies, bis der Körper geformt ist. Die SLA-Rapid-Prototyping-Technologie kann verwendet werden, um Harzformen herzustellen, die für die Produktion von hochpräzisen, bei Raumtemperatur (niedriger Temperatur) gegossenen Gummiprodukten in kleinen Stückzahlen geeignet sind.
2. Anwendung bei der Herstellung von RTV-Silikongummidichtungen
2.1 Formenbau:
2.1.1 CAD-Konstruktion
Verwenden Sie zunächst einen Messschieber, einen Innendurchmesser-Mikrometer und einen Außendurchmesser-Mikrometer, um die Größe der beschädigten Gummidichtung und der Installationswelle genau zu messen. Bestimmen Sie je nach Elastizität und Schrumpfung des verwendeten Gummimaterials die Interferenz zwischen dem Dichtungsloch und der Welle auf 0,15 bis 0,2 mm.
Nach Abschluss der Dichtungsvermessung und Kartierung erfolgt die CAD-Konstruktion der Form. Das Prinzip der CAD-Konstruktion besteht darin, die Form mit möglichst wenig Material zu konstruieren. Das CAD-Modell der Gummidichtungsform des laparoskopischen chirurgischen Instruments ist in den Abbildungen 4 und 5 dargestellt (die Stirnflächen der 6 Ausgusslöcher sind als Nichtmontagefläche gleichmäßig verteilt) und die Wandstärke der Formkavität beträgt nur 0,5mm.
2.1.2 Umformen
Nach Abschluss der CAD-Konstruktion der Form wird die 3D-Modelldatei im STL-Format auf die Rapid-Prototyping-Maschine SLA übertragen und das lichtempfindliche Harz SPR-3010 zum Formen verwendet (die Formel lautet: Bisphenol-A-Epoxidharz 83, ethoxyliertes Hexandioldiacrylat 17 , 1,4-Methylcyclohexandivinylether 4.8, Diarylhexafluoroarsenat Schwefel-Zinn-Salz 7.2, Benzoindimethylether 4.8) Wasserbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, Dimensionsstabilität und Zähigkeit sind gut, Hohe Festigkeit, breiter Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich und kann in die Produktion von Autoteilen, Luftfahrtteilen und medizinischen Geräten.
Verwenden Sie die Datenverarbeitungssoftware RPData, um zu bestimmen, dass das Formmodell flach auf dem Arbeitstisch mit dem Anschnitt nach oben platziert wird, und dann wird das 3D-Modell in Schichten mit einer Schichtdicke von 0,2 mm geschnitten, sodass die Dreiecks-Patchdatei in eine 2D-Datei umgewandelt wird Schicht. Die Gliederungsinformationen des Stücks. Um das Verziehen und Verformen der Form während des Abformprozesses zu verhindern und die Stabilität des Formenbaus zu gewährleisten, muss auch die Stützkonstruktion des Modells durchgeführt werden. Danach wurden 10 Uniformierungsarbeitstische gemäß den beiden Spezifikationen der Formen hergestellt. Führen Sie abschließend die RPBuild-Produktionssoftware aus, d. h. schalten Sie den Laser ein und stellen Sie den Arbeitsflüssigkeitsstand auf Null, führen Sie ein schichtweises Laserscannen und Verfestigen und Stapeln durch, um die Formenherstellung abzuschließen. Die SLA-Rapid-Prototyping-Prozessparameter dieser Dichtungsform sind: Harztemperatur 30℃, Laserleistung 160 mW, Laserwellenlänge 355 nm, Lichtintensität 1,9 x 100000 cd, Füllscangeschwindigkeit 2200 mm. s-1, Füllvektorabstand 0,1 mm. Die Formgebungsform wird mit Aceton gewaschen, um Fett und Träger zu entfernen, und schließlich wird die Formgebungsform unter einer Ultraviolettlampe 2 Stunden lang bestrahlt, um weiter zu vernetzen und zu härten.
2.2 Herstellung von Dichtungen
Zum Gießen der Dichtungen des laparoskopischen chirurgischen Instruments wird ein Zweikomponenten-Additiv-RTV-Silikonkautschuk verwendet. Die Formel der Komponente A ist: Lichtterminiertes Polydimethylsiloxan 100, Weißruß 6,3, Bleioxid 12,5, Methylsilikonöl 6,3; die Formel der Komponente B ist: Ethylsilikat 119, Zinndialkyldisulfat 6.3. Nachdem die Komponenten A und B im Verhältnis 10:1 gleichmäßig vermischt sind, gießen Sie die Mischung langsam in einen Behälter, der in 20 Rapid-Prototyping-Formen platziert wurde (um ein Überlaufen der Mischung beim Vakuumieren zu verhindern, muss die Höhe der Behälter ist so ausgelegt, dass er die Höhe der Form 3 - 4 mal beträgt), wird die gemischte Flüssigkeit durch das Gießloch der Form in die Kavität eingespritzt. Danach wurde der Behälter in eine Vakuumbox gestellt und Luft- und Feuchtigkeitsblasen in der gemischten Lösung wurden unter der Bedingung eines Vakuumgrades von 8,5 × 10 –6 Pa entfernt. Nach dem Entlüften den Behälter aus der Vakuumbox nehmen und vulkanisieren 4 Stunden in einer Elektroheizbox bei 60°C. Schließlich wird das vulkanisierte Produkt aus dem Ofen genommen, die dünne Schicht der Form wird von Hand abgezogen und der konvexe Teil des Angusses wird mit Sandpapier leicht poliert, um die Endfläche flach und glatt zu machen, und die fertige Dichtung ist erhalten. Nach der Prüfung entspricht die Leistung der Dichtung den Anforderungen und sie wurde sofort in Betrieb genommen. Die praktische Anwendung zeigt, dass die Leistung der Dichtung das Niveau des Originalzubehörs erreicht hat.
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3 Fazit
Die SLA-Rapid-Prototyping-Technologie eignet sich für die Herstellung von hochpräzisen, bei Raumtemperatur (niedriger Temperatur) gegossenen Gummiprodukten in kleinen Stückzahlen. Im Vergleich zur herkömmlichen Technologie wird der Produktionszyklus um 60 % ~ 70 % verkürzt und die Produktionskosten gesenkt.