Способ изготовления моделей и форм из фотоотверждающегося полимера и устройство для его осуществления

(50 4 С 03 В 22 С 7 И АВТОРСК в одит ельения вреПодложка,щается произокращели е увелнчени а за счет ретени тн мени из сов ерша товления колебап ерем верх ии его поло- Пьезоктирует с из краинего и и Толокольников,гатенко еа ор к конт епрерывно е сигнала а чени подложк еактора киий слой,ме х слоев пиково опорноуровняся им(54)ФОРМИ УСТ(57) ОДЕЛЕИ И СЯ ПОЛИМЕРА СТВЛЕНИЯ ь испольоделей лив условиях ель, иэобкода 1 управпри со едиверх, а соответэовано нейных единич оя. олщине СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗО СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Витебский технологичетитут легкой промьппленности(56) Кодама.изготовлениявых моделейполимера.следований,(088,8)Метод автоматического трехмерных пластмассоиз фотоотверждающегося Приборы для научных ис,11 с. 178-182. ОСОБ ИЗГОТОВПЕНИЯ М,ФОТООТВЕРЖЦАЮЩЕГОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕобретение может бьшдля изготовления мили прессовых формного производства,.Ц.жеьпя вниз к дну электрический дат подложкой. Компар сравнивает пиково датчика, От дна р растет затвердев смыкания нескольк значение датчика и при достижении компаратора 29 вь превышаетпороговограбатываермнрователамму ЭВМПодложкамешается всть ходов пульс, которым ф 30 вызывает прог ления процессом. ненным слоем пер з атем вниз, Р аз н ствует выбранной 2 с.п. ф-лы, 2 илИзобретение относится к литейномупроизводству и может быть использовано для из готовления моделей литейных или прессовых форм в условиях единичного и мелкосерийного 5производстваЦелью изобретения является увеличение производительности труда путем сокращения времени изготовлениямодели и повышение точности и ка 1 Очества моделей,На Фиг.1 схематически изображеноустройство для изготовления моделейи форм из фотоотверждающегося полимера, на фиг,2 - блок-схема системы15контроля момента смькания слоев.Устройство состоит из вертикально расйоложенного реактора 1, днокоторого изготовлено иэ материала,прозрачного для ультрафиолетовогоизлучения, Реактор неподвижно прикреплен к станине 2. Над реакторомсоосно с ним расположен магнитострикционный ультразвуковой вибратор,состоящий из корпуса 3 обмотки 4возбуждения и сердечника 5. К нижнему торцу сердечника параллельно дну реактора через демпфирующую прокладку 6 крепится подложка 7, которая поджимает пъезоэлектрический датчик 8, помещенный в проточку на торце сердечника, С нижней плоскостью подложки сцепляется изготавливаемая модель, состоящая из элементов 9-12 с различными формами слоевых срезов, От дна реактора растет текущий слой 13. Корпус вибратора через кронштейн 14 соединен с кареткой 15 привода подложки. Каретка совершает поступательное перемещение в верти кальной плоскости на колонне 16 иприводится в движение силовым шаговым двигателем 17 через редуктор 18, ходовой винт 19 и гайку 20, соединенную с кареткой. Снизу под дном реактора смонтирован узел осветителя, состоящий из источника ультрафиолетового излучения 21, оптической системы 22 и затвора 23, Между дном реактора и затвором установлена мас ка 24, создающая световой поток в соответствии с Формой слоевого среза,Блок контроля момента смыкания слоев (фиг,2) состоит из усилителя сигналов датчика 25, амплитудных 55 детекторов 26 и 27 с ключевым каскадом 28 на входе, подключенных к усилителю, а выходами - к компаратору 29, причем выход детектора 27 соединен с ключевым каскадом 28 формирователя кода 30 и управляющей ЭВМ 31.Способ осуществляют следующим образом.Выбирают направление разбивки модели на слоевые срезы и порядок их отверждения. Направление разбивки определяют минимальным числом сечений, отличающихся конфигурацией, а порядок отверждения - отсутствием навесных элементов, Затем выбирают шаг секущих плоскостей, которые разбивают чертеж модели на слоевые срезы,Дпя повышения производительности и устранения деформации слоев, толщина слоевых срезов принимает два значения, Первое значение Ь 1Фиг.1) берется миьгмальным, так как с уменьшением толщины затвердения фотополимера скорость полимеризации возрастает по нелинейной зависимости. Безприменения специальных приемов минимальная толщина слоя определяетсяусловиями заполнения фотополимеромзазора между дном реактора и подложкой или нижней поверхностью изготовленного элемента модели, которыйприкреплен к подложке, а также величиной дискреты и точностью приводаперемещения .подложки. БольшинствоФотополимеров имеют вязкость порядка 10000-100000 сПз, поэтому запол,нение зазоров меньше 0,1 мм самотеком невозможно.Второе значение ь 2 (Фиг,11 принимают только те слои, которые невписываются в конфигурацию предыдущего слоя. В этом случае его толщинуувеличивают, Все остальные слои имеют толщину Ы . Численное значение42 определяют расчетом на растяжение,из условия отсутствия деформации приотрыве слоя от дна реактора, и наизгиб, когда слой находится во взвешенном состоянии в Фотополимере, азатем округляют до числа, кратногоминимальной толщине слоя или дискрете перемещения подложки,После изготовления масок, количество которых определяется числом слоев, отличающихся Формой слоевого среза, приступают к изготовлению модели. Подложку 7, погруженную в фото- полимер и совершающую колебания с ультразвуковой частотой, перемещаютк дну реактора до образования слоя фотополимера выбранной толщины.На пьезоэлектрический датчик 8, контактирующий с подложкой 7, действует сила присоединенной массы, кото рой является выращиваемая модель, и сила вязкого сопротивления фотополимера. Значение результирующей силы меняется с каждым выращенным слоем, так как с каждым слоем меняется мас О са элемента, присоединенного к подложке, а при изменении площади сечения слоевого среза - соответственно и сила вязкого сопротивления, 1(аждому присоединенному слою соответствует 15 другое, отличное от предыдущего, амплитудное значение сигнала датчика 8, которое остается постоянным до момента смыкания слоев, Поэтому сигнал датчика в момент опускания под ложки принимается за опорный; запоминается и непрерывно сравнивается с текущим значением сигнала датчика.Одна из масок помещается под дно реактора, и производится экспониро вание фотополимера ультрафиолетовым излучением.Слой 13, затвердевающий от дна реактора 1, увеличивается в толщине и касается подложки 7 или предыдуще го слоя 12, При смыкании слоев амплитуда резко возрастает по сравнению с опорной. Сигнал рассогласования, выделяемый элементом сравнения через схему управления с помощью затвора 23, перекрывает световой поток и включает привод перемещения подложки. Для устранения влияния вязкости и получения слоев с минимальной тол щиной, равной дискрете привода перемещения подложки, подложка с присоединенным слоем или частью выращенной модели совершает возвратно-поступальное движение вверх (прямой 45 ход и вниз (обратный ход), Разность ходов равна толщине слоя. При ускоренном перемещении подложка вверх идет быстрее, что способствует быстрому заполнению обраэовавше гося промежутка, чему также способствует колебание подложки. При опускании вниз фотополимер вытесняется из зазора, в результате чего получается слой заданной толщины. При 55 необходимости производится смена масок, Таким образом процесс повторяет-, ся до полного изготовления модели. Устройство для осуществления способа работает следующим образом.Порция жидкого фотсотверждающегося полимера подается в реактор Подложка 7, совершая колебания с частотой сердечника вибратора 5, перемещается шаговым приводом из крайнего верхнего положения вниз к дну реактора до образования между дном реактора и подложкой слой фотополимера, по толщине равному, например, дискрете привода. На входы компаратора 29 с амплитудных детекторов 26 и 27 поступает выделенное пиковое зна-. чение"сигнала датчика 8, которым амплитудный детектор 27 по каналу обратной связи, воздействующей на ключевой каскад 28, переводится в режим храпения значения этого сигнала, и который является опорным при изготовлении данного слоя, Таким образом, компаратор 29 непрерывно сравнивает пиковое значение сигнала датчика 8, выделенное детектором 26, и опорный сигнал детектора 27, Под реакторпомещается маска 24, и открывается затвор 23. Параллельный световой поток с высокой однородностью освещенности в сечении, сформированный оптической системой, воздействует через маску и дно реактора на фотополимер. От дна реактора к подложке начинает расти затвердевший слой 13. В момент смыкания слоев 12 и 13 пиковое значение сигнала датчика 8 превышает опорное и при достижении порогового уровня компаратора 29 вырабатывается импульс, которым формирователь кода 30 вызывает программу ЗВМ 31 управления процессом. Затвор 23 перекрывает световой поток. Подложка 7 с присоединенным слоем ускоренно перемещается вверх на 0,5 мм, а затем вниз на 0,45 мм. Разность ходов (0,05 мм 1 соответствует выбранной толщине слоя, При достижении подложкой нижнего положения ЗВМ 3 осуществляеч сброс амплитудных детекторов 26 и 27 в исходное состояние. В амплитудньп детектор 2 записывается новое значение опорного сигнала, производится смена маски 24 и открывается затвор 23 источника ультрафиолетового излучения, Далее цикл работы устройства повторяется,1277058 20 Составитель А.ДТехред 13, Кадар рыднев Корректор МеС Редакт ская аж 4 енно еннй -35,Заказ 6665/40 Ти ВНИИПИ Государст по делам изобре 113035, Москва,Подписнокомитета СССРоткрытийаушская наб д. 4/ оизводственно-полиграфическое предприятие., г. Ужгород, ул. Проектная, 4,Формула изобретения 1, Способ изготовления моделей и форм из фотоотверждающегося полимера, включающий периодическое освещение фотополимера, контактирующего с подложкой, через сменные маски и дискретное вертикальное перемещение подложки на величину слоевых срезов, 10 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения производительности и точности изготовления моделей, осуществляют дополнительное колебание подложки с ультразвуковой часто той, измеряют амплитуду этого колебания и при ее изменении осуществляют вертикальное возвратно-поступательное дискретное перемещение под- . ложки.2, Устройство для изготовления моделей и форм иэ фотоотверждающегося полимера, содержащее реактор, подложку, шаговый привод вертикального перемещения подложки, источник ульт рафиолетового излучения с затвором, набор масок и управляющую ЭВМ, связанную своим выходом с осветителеми шаговым приводом, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности изготовляемой модели,оно дополнительно содержит вибратор,соединенный с шаговым приводом перемещения подложки, при этом подложка скреплена с вибратором через пьезоэлектрический датчик, подключенйыйк блоку контроля смыкания слоев, который содержит усилитель сигналадатчика, выход которого соединен свходом первого амплитудного детектора и первым входом ключевого каскада, выход которого подсоединен квходу второго амплитудного детектора, второй вход ключевого каскадаобъединен с входом второго амплитуд"ного детектора и одним из входовкомпаратора, а второй вход компаратора подсоединен к выходу первогоамплитудного детектора, а выходкомпаратора последовательно соединенс блоком формирования кода, выходкоторого подсоединен к входу управляющей ЗВМ,