光固化快速成形是公認的精度最高的快速成形方法,其實質就是將符合用戶要求的模型，無論其具有什么樣的結構，都可以離散成一組二維薄層，對每層進行掃描，層層凝固粘附，最終形成實體原型。它具有制作效率高、材料利用率接近100%的優(yōu)點,能成形形狀特別復雜、特別精細零件.成型零件的精度與很多因素有著必然聯系。

今天我們一起從打印前、打印過程以及后處理三個過程中出現的影響成型件精度的因素進行分析，希望對大家有所幫助。

打印前期數據處理誤差

在打印前，我們通常需要創(chuàng)建3D模型并對前期數據進行處理，這一過程中影響成型件精度的誤差主要體現在STL格式的轉換和輸出及切片處理兩個過程。

1.STL 文件格式轉換誤差

由于3D打印設備只能接受所建模型的外部輪廓信息，只有將設計的三維圖形離散成一系列的二維博片之后才能被識別。而STL 是對CAD 三維模型進行離散三角化處理后得到的模型文件，是用許多小三角形來逼近CAD 三維模型的自由表面形成的，小三角形數量的多少直接影響逼近精度。也就是說精度越高，所用小三角形數量越多。但小三角形數量又不能無限制的增加，因為那樣會造成STL 文件的數據量急劇增加，加大計算機數據處理難度，因此精度不能提的過高。且當模型完全是平面的組合時，不會產生近似誤差；但對于曲面而言，無論精度怎么高，都不可能完全擬合出原始的圖形，所以這種逼近誤差是不可避免的，勢必會對成型件精度造成影響。

2.切片處理誤差

對3D模型進行分層時不可避免地丟失了兩層間的信息，導致原型產生形狀和尺寸上的誤差。層厚越小，誤差越小。但層厚又受精度、制作時間和成本等的影響，并不是越小越好。所以，合理選擇分層厚度有助于減小或消除誤差。當沿切層方向尺寸能被層厚整除時，則沒有誤差。

成型加工誤差

在打印過程中很多因素都會影響成型件精度，主要歸結為設備誤差、樹脂收縮變形誤差、工藝參數選擇誤差幾個方面。

1.設備誤差

影響成型件精度最原始的因素是設備誤差。這種誤差主要是由成型機造成，可以從設計和硬件系統(tǒng)上加以控制，制造設備出廠前進行調整，提高打印件的精度和設備硬件系統(tǒng)的可靠性。設備誤差主要表現在X、Y、Z三個方向上的運動誤差，以及激光束或掃描頭的定位誤差。

（1）工作臺Z 向的運動誤差

工作臺就是托板，通過上下移動來完成最終的零件加工，托班的上下移動是通過絲杠來實現的。所以工作臺的運動誤差直接影響成型件的層厚精度，最終導致Z 方向的尺寸誤差。且成型件的形狀、較大的粗糙度和位置誤差主要是由工作臺的運動直線度誤差導致的。因此，中瑞科技自有的光固化設備采用大理石一體化Z軸升降平臺，最大程度減少工作臺在垂直面內的運動直線度誤差，獲得更高的打印精度。


（2）掃描振鏡偏轉

掃描振鏡系統(tǒng)在掃描過程中，存在著固有掃描唱的幾何畸變，系統(tǒng)本身也存在著線性、非線性誤差及其它誤差，這些誤差會影響振鏡掃描系統(tǒng)在光固化工藝中的激光掃描質量。


2.材料變形的影響

材料形態(tài)的變化對成型件精度有直接影響。在成型過程中，樹脂從液態(tài)到固態(tài)要產生線性收縮和體積收縮。線性收縮在逐層堆積時產生復雜的層間應力，該應力使制件發(fā)生翹曲變形，導致精度喪失；而這種變形的機理又相當復雜，與材料的組分、光敏性、聚合反應的速度均有關。而體積收縮在成型中對零件的翹曲有一定影響，但無直接的定量關系。翹曲主要來自于線性收縮。但翹曲和線性收縮之間確定的量關系并不恒定。故而為了提高精度，就應減小材料的收縮率。除選擇低樹脂收縮率外，還可通過改進材料的配方來降低收縮率。


3.工藝參數選擇誤差

（1）光斑直徑的影響

對于采用紫外光作為光源的光固化成型機，其光斑直徑要比激光的大很多，所以無法將其看作一個光點。實際固化線寬等于在一定掃描速度下實際光斑直徑大小。如果不采用補償，成型件實體部分周邊輪廓大了一個光斑半徑，導致零件的實體尺寸大了一個光斑直徑，使零件出現正偏差，尤其在轉角處還會出現圓角。直接影響成型件的尺寸，如圖所示。

（3）掃描速度的影響

掃描速度是指紫外光束掃描二維層片時的線速度。其大小與光敏樹脂的固化深度有關。掃描速度越低，樹脂吸收的能量越多，固化深度就越深，固化程度越高。尤其在靠近成型件邊緣處，掃描速度較低，且由于存在掃描方向的變換，有一定時間的滯留，因此邊緣處常會出現過固化現象。但掃描速度也不能一味的追求低，過低的掃描速度使各層樹脂固化速度太快，影響各層制件的連接，同樣會造成制件的翹曲。而當掃描速度較高時，樹脂不能吸收足夠的能量使其固化，或固化深度不夠，使得工件相鄰層間粘合力變小，出現層間的粘貼不牢靠及滑移。

（4）掃描間距的影響

掃描間距是指紫外光束掃描二維區(qū)域時相鄰掃描線之間的距離。在掃描固化過程中，層面是由若干固化線組成的，相鄰線條相互嵌入成為一體。掃描間距的大小決定了同一層內相鄰固化線間的嵌入程度和掃描線的數目。掃描間距較大時，掃描線的數目較少，相鄰固化線見得嵌入程度也較少，則會出現鋸齒效應，嚴重影響成型件的表面質量。當掃描間距大于固化線寬時線條之間間會出現液態(tài)樹脂填充的空隙，使整個成型件破壞。掃描間距較小時，固化相同面積要求的掃描次數增加，固化線的數目較多，能量過高，后面掃描線的收縮變形將對已固化部分產生影響，易使成型件產生收縮和翹曲，甚至開裂。所以掃描間距的選擇應該兼顧制作精度、強度以及成型件效率的要求。

后處理誤差

光固化零件成型后，需將成型件取出并進行后處理，處理包括：去除支撐、對于固化不完全的零件進行二次固化、拋光、打磨、和表面處理等。這些過程都將對成型件精度造成一定的影響。比如：

（1）成型件在支撐去除后可能有形狀及尺寸的變化，破壞已有的精度。所以在支撐設計是應選擇合理的支撐結構，既能起到支撐作用又方便去除，且在允許范圍內盡量減少支撐。

（2）由于溫度、環(huán)境等環(huán)境的變化，零件成型后可能會繼續(xù)變形導致誤差。并且由于成型工藝或零部件本身結構工藝性等方面的原因，成型件內會存在殘余應力，由于時效的作用全部或者部分的消失，也會導致誤差。

（3）成型件在曲面上可能會存在因分層制造引起的小臺階、小缺陷或尺寸不精確等問題，不能滿足用戶需求。因此，要進行經一部的打磨、修補、拋光和噴丸等處理，其中任一處理過程出現問題，都會對成型件的精度產生影響。

文章轉載自：中瑞3d打印

光固化快速成形是公認的精度最高的快速成形方法,其實質就是將符合用戶要求的模型，無論其具有什么樣的結構，都可以離散成一組二維薄層，對每層進行掃描，層層凝固粘附，最終形成實體原型。它具有制作效率高、材料利用率接近100%的優(yōu)點,能成形形狀特別復雜、特別精細零件.成型零件的精度與很多因素有著必然聯系。

今天我們一起從打印前、打印過程以及后處理三個過程中出現的影響成型件精度的因素進行分析，希望對大家有所幫助。

打印前期數據處理誤差

在打印前，我們通常需要創(chuàng)建3D模型并對前期數據進行處理，這一過程中影響成型件精度的誤差主要體現在STL格式的轉換和輸出及切片處理兩個過程。

1.STL 文件格式轉換誤差

由于3D打印設備只能接受所建模型的外部輪廓信息，只有將設計的三維圖形離散成一系列的二維博片之后才能被識別。而STL 是對CAD 三維模型進行離散三角化處理后得到的模型文件，是用許多小三角形來逼近CAD 三維模型的自由表面形成的，小三角形數量的多少直接影響逼近精度。也就是說精度越高，所用小三角形數量越多。但小三角形數量又不能無限制的增加，因為那樣會造成STL 文件的數據量急劇增加，加大計算機數據處理難度，因此精度不能提的過高。且當模型完全是平面的組合時，不會產生近似誤差；但對于曲面而言，無論精度怎么高，都不可能完全擬合出原始的圖形，所以這種逼近誤差是不可避免的，勢必會對成型件精度造成影響。

2.切片處理誤差

對3D模型進行分層時不可避免地丟失了兩層間的信息，導致原型產生形狀和尺寸上的誤差。層厚越小，誤差越小。但層厚又受精度、制作時間和成本等的影響，并不是越小越好。所以，合理選擇分層厚度有助于減小或消除誤差。當沿切層方向尺寸能被層厚整除時，則沒有誤差。

成型加工誤差

在打印過程中很多因素都會影響成型件精度，主要歸結為設備誤差、樹脂收縮變形誤差、工藝參數選擇誤差幾個方面。

1.設備誤差

影響成型件精度最原始的因素是設備誤差。這種誤差主要是由成型機造成，可以從設計和硬件系統(tǒng)上加以控制，制造設備出廠前進行調整，提高打印件的精度和設備硬件系統(tǒng)的可靠性。設備誤差主要表現在X、Y、Z三個方向上的運動誤差，以及激光束或掃描頭的定位誤差。

（1）工作臺Z 向的運動誤差

工作臺就是托板，通過上下移動來完成最終的零件加工，托班的上下移動是通過絲杠來實現的。所以工作臺的運動誤差直接影響成型件的層厚精度，最終導致Z 方向的尺寸誤差。且成型件的形狀、較大的粗糙度和位置誤差主要是由工作臺的運動直線度誤差導致的。因此，中瑞科技自有的光固化設備采用大理石一體化Z軸升降平臺，最大程度減少工作臺在垂直面內的運動直線度誤差，獲得更高的打印精度。


（2）掃描振鏡偏轉

掃描振鏡系統(tǒng)在掃描過程中，存在著固有掃描唱的幾何畸變，系統(tǒng)本身也存在著線性、非線性誤差及其它誤差，這些誤差會影響振鏡掃描系統(tǒng)在光固化工藝中的激光掃描質量。


2.材料變形的影響

材料形態(tài)的變化對成型件精度有直接影響。在成型過程中，樹脂從液態(tài)到固態(tài)要產生線性收縮和體積收縮。線性收縮在逐層堆積時產生復雜的層間應力，該應力使制件發(fā)生翹曲變形，導致精度喪失；而這種變形的機理又相當復雜，與材料的組分、光敏性、聚合反應的速度均有關。而體積收縮在成型中對零件的翹曲有一定影響，但無直接的定量關系。翹曲主要來自于線性收縮。但翹曲和線性收縮之間確定的量關系并不恒定。故而為了提高精度，就應減小材料的收縮率。除選擇低樹脂收縮率外，還可通過改進材料的配方來降低收縮率。


3.工藝參數選擇誤差

（1）光斑直徑的影響

對于采用紫外光作為光源的光固化成型機，其光斑直徑要比激光的大很多，所以無法將其看作一個光點。實際固化線寬等于在一定掃描速度下實際光斑直徑大小。如果不采用補償，成型件實體部分周邊輪廓大了一個光斑半徑，導致零件的實體尺寸大了一個光斑直徑，使零件出現正偏差，尤其在轉角處還會出現圓角。直接影響成型件的尺寸，如圖所示。

（3）掃描速度的影響

掃描速度是指紫外光束掃描二維層片時的線速度。其大小與光敏樹脂的固化深度有關。掃描速度越低，樹脂吸收的能量越多，固化深度就越深，固化程度越高。尤其在靠近成型件邊緣處，掃描速度較低，且由于存在掃描方向的變換，有一定時間的滯留，因此邊緣處常會出現過固化現象。但掃描速度也不能一味的追求低，過低的掃描速度使各層樹脂固化速度太快，影響各層制件的連接，同樣會造成制件的翹曲。而當掃描速度較高時，樹脂不能吸收足夠的能量使其固化，或固化深度不夠，使得工件相鄰層間粘合力變小，出現層間的粘貼不牢靠及滑移。

（4）掃描間距的影響

掃描間距是指紫外光束掃描二維區(qū)域時相鄰掃描線之間的距離。在掃描固化過程中，層面是由若干固化線組成的，相鄰線條相互嵌入成為一體。掃描間距的大小決定了同一層內相鄰固化線間的嵌入程度和掃描線的數目。掃描間距較大時，掃描線的數目較少，相鄰固化線見得嵌入程度也較少，則會出現鋸齒效應，嚴重影響成型件的表面質量。當掃描間距大于固化線寬時線條之間間會出現液態(tài)樹脂填充的空隙，使整個成型件破壞。掃描間距較小時，固化相同面積要求的掃描次數增加，固化線的數目較多，能量過高，后面掃描線的收縮變形將對已固化部分產生影響，易使成型件產生收縮和翹曲，甚至開裂。所以掃描間距的選擇應該兼顧制作精度、強度以及成型件效率的要求。

后處理誤差

光固化零件成型后，需將成型件取出并進行后處理，處理包括：去除支撐、對于固化不完全的零件進行二次固化、拋光、打磨、和表面處理等。這些過程都將對成型件精度造成一定的影響。比如：

（1）成型件在支撐去除后可能有形狀及尺寸的變化，破壞已有的精度。所以在支撐設計是應選擇合理的支撐結構，既能起到支撐作用又方便去除，且在允許范圍內盡量減少支撐。

（2）由于溫度、環(huán)境等環(huán)境的變化，零件成型后可能會繼續(xù)變形導致誤差。并且由于成型工藝或零部件本身結構工藝性等方面的原因，成型件內會存在殘余應力，由于時效的作用全部或者部分的消失，也會導致誤差。

（3）成型件在曲面上可能會存在因分層制造引起的小臺階、小缺陷或尺寸不精確等問題，不能滿足用戶需求。因此，要進行經一部的打磨、修補、拋光和噴丸等處理，其中任一處理過程出現問題，都會對成型件的精度產生影響。

文章轉載自：中瑞3d打印