快速成型技术的出现大大减少了陶瓷材料的生产周期以及生产成本,并且人们开始研究结构复杂性能更加优越的陶瓷产品。而且快速成型技术具有传统陶瓷
快速成型技术的出现大大减少了陶瓷材料的生产周期以及生产成本,并且人们开始研究结构复杂性能更加优越的陶瓷产品。而且快速成型技术具有传统陶瓷生产工艺所不具备的优点。主要是其机械化程度高、容易操作、生产效率高并且生产出来的产品的精细程度更加高十分符合当今大生产时代市场对于我们的要求。而且快速成型技术生产出来的陶瓷材料基本可以完美取代传统陶瓷在市场上的应用,并且在生物医疗、航空航天等领域有着更大的需求,总而言之具备良好的市场与发展前景。
1.1.2 立体光刻技术的发展
立体光刻[1](SLA或SL;也称为立体光刻设备,光学制造,光固化或树脂印刷)是3D打印技术的一种形式,用于以逐层方式创建模型,原型,图案和部件的生产。在光聚合作用下,光使分子链链接形成聚合物的过程。这些聚合物构成了三维固体的主体。该领域的研究始于20世纪70年代,但该术语由Chuck Hull于1984年创造,当时他在1986年申请了该过程的专利。立体平版印刷术可用于制造产品原型在早期设计,医疗模型和计算机硬件以及许多其他应用程序。尽管立体光刻技术速度很快,几乎可以生成任何设计,但它的生产成本可能很昂贵。
1.1.3 立体光刻技术的工作原理
立体平版印刷术是一种增材制造工艺,通过将紫外(UV)激光聚焦到光敏聚合物树脂桶上工作。[2]在计算机辅助制造或计算机辅助设计(CAM / CAD)软件[13]的帮助下,UV激光器被用于在光敏聚合物槽的表面上绘制预编程的设计或形状。由于光聚合物对紫外光敏感,所以光敏树脂被光化学固化并形成所需3D物体的单层。[3]然后,构建平台降低一层,并且叶片用树脂重新涂覆罐的顶部。[3]对于设计的每一层重复该过程,直到3D对象完成。完成的部件必须用溶剂清洗,清除表面上的湿树脂材料。[4]
也可以通过使用具有透明底部的容器并将紫外或深蓝聚合激光器向上聚焦到槽底部来将物体“自下而上”打印出来[15]。倒立体平版印刷机通过降低构建平台触摸树脂填充槽的底部开始印刷,然后向上移动一层的高度。然后紫外线激光器通过透明的桶底写入期望部分的最底层。然后该缸被“摇摆”,弯曲并将硬币的底部从硬化的感光聚合物上剥离;硬化的材料从槽底部分离并保持附着到立起的构建平台,并且新的液体光聚合物从部分构建的部件的边缘流入。UV激光器然后写下第二层,并重复该过程。这种自下而上模式的优点是,构建体积可以比槽本身大得多,并且只需要足够的光聚合物来保持构建槽底部连续充满光聚合物。这种方法是桌面SLA打印机的典型特征,而右侧方法在工业系统中更为常见[5]。
立体平版印刷术需要使用附接到升降机平台的支撑结构以防止由于重力引起的挠曲,抵抗来自树脂填充的叶片的侧向压力,或者在自底向上打印的“摇摆摇摆”期间保持新创建的部分。支持通常在CAD模型的准备过程中自动创建,也可以手动完成。在任何一种情况下,打印后都必须手动移除支架。[6]
自20世纪90年代以来,立体平版印刷模型已经用于医学[7],它基于计算机扫描的数据,为患者的各种解剖区域创建精确的三维模型[8]。医学建模涉及首先获取CT,MRI或其他扫描。[10]这些数据由一系列人体解剖结构的横断面图像组成。在这些图像中,不同的组织表现为不同程度的灰色。选择一系列灰度值可以使特定的组织分离。然后选择感兴趣的区域,并选择连接到该灰度值范围内的目标点的所有像素。这使得可以选择特定的器官。这个过程被称为分割。分段数据然后可以被转换成适合于立体光刻的格式。[9]尽管立体平版印刷通常是准确的,但医学模型的准确性取决于许多因素,特别是操作者正确地执行分割。使用立体平版印刷术制作医学模型时可能会出现错误,但这些可以通过练习和训练有素的操作员来避免[10]。