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

 

Изобретение может быть испольэовано дпя изготовления моделей линейных или прессовых форм в условиях единичного производства.-Цель изоб26 ретения - увапичение производительности труда за счет сокращения времени изготовления модели. Подложка, совершая колебаьшя, перемещается приводом из крайнего верхнего поло/лсеьшя вниз к дну реактора. Пьезоэлектрический датчик контактирует с подложкой. Компаратор 29 непрерывно сравнивает пиковое значение сигнала датчика. От дна реактора к подложке растет затвердевший слой, в момент смыкания нескольких слоев пиковое значение датчика превышает опорное и при достиже1ши порогового уровня компаратора 29 вырабатывается импульс , которым формирователь кода 30 вызывает программу ЭВМ 31 управ ления процессом. Подложка с присоединенным слоем перемещается вверх, а затем В1ШЗ. Разность ходов соответствует выбранной толщине слоя. 2 с.п. ф-лы. 2 ил. а « СЛ С tm to «xl Oi 00 c«JU

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3881294/24-10 (22) 01,04.85 (46) 15.12.86. Бюп. № 46 (71) Витебский технологический институт легкой промышленности (72) В.И.Горюшкин, В.И.Толокольников, А.Г.Василевский, А.С.Богатенко и Д.Н.Свирский (53) 621.72 (088.8) (56) Кодама. Метод автоматического изготовления трехмерных пластмассовых моделей из фотоотверждающегося полимера. — Приборы для научных исследований, !981, № 11> с. 178-182. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДЕЛЕИ И

ФОРМ ИЗ, ФОТООТВЕР)КДАЮЩЕГОСЯ ПОЛИМЕРА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для изготовления моделей линейных или прессовых форм в условиях единичного производства. -Цель . иэоб„,ЯО„„1277058 д1 (50 4 G 03 F 7/16, В 22 С 7/00 ретения — увеличение производительности труда за счет сокращения вр емени из готовления: модели. Подложка, совершая колебания, перемещается приводом из крайнего верхнего поло. -. ения вниз к дну реактора. Пьезоэлектрический датчик контактирует с подложкой. Компаратор 29 непрерывно сравнивает пиковое значение сигнала датчика, От дна реактора к подложке растет затвердевший слой, в момент смыкания нескольких слоев пиковое значение датчика превышает опорное и при достижении порогового уровня компаратора 29 вырабатывается импульс, которым формирователь кода

30 вызывает программу ЭВМ 31 управ ления процессом. Подложка с присоединенным слоем перемещается вверх, а затем вниз. Разность ходов соответствует выбранной толщине слоя.

2 с.п. ф-лы. 2 ил.

1277058

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления моделей литейных или прессовых форм в условиях единичного и мелкосерийного 5 производства, Целью изобретения является увеличение производительности труда путем сокращения времени изготовления модели и повышение точности и ка1О чества моделей, На фиг.l схематически изображено устройство для изготовления моделей и форм из фотоотверждающегося полимера, на фиг,2 — блок-схема системы

15 контроля момента смыкания слоев.

Устройство состоит из вертикально расйоложенного реактора 1, дно котор ого изготовлено иэ мат ериала, прозрачного для ультрафиолетового излучения, Реактор неподвижно при-; креплен к станине 2. Над реактором соосно с ним расположен магнитострикционный ультразвуковой вибратор, состоящий из корпуса З„обмотки 4 возбуждения 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 KpoHIJI тейн 14 соединен с кареткой 15 привода подложки. Каретка совершает поступательное перемещение в вертикальной плоскости на колонне 16 и приводится 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 иэ источника ультрафиолетового излучения 21, оптической системы 22 и затвора 23. Между дном реактора и затвором установлена мас- 5в 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, I

Дпя повьппения производительности и устранения деформации слоев, толщина слоевых срезов принимает два значения. Первое значение h1 (фиг.1) берется миьг мальным, так как с уменьшением толщины затвердения фотополимера скорость полимериэации возрастает по нелинейной зависимости. Без применения специальных приемов минимальная толщина слоя определяется условиями заполнения фотополимером зазора между дном реактора и подложкой или нижней поверхностью изготовленного элемента модели, который прикреплен к подложке, а также величиной дискреты и точностью привода перемещения подлол:ки. Большинство фотополимеров имеют вязкость порядка 10000-100000 сПз, поэтому запол,нение зазоров меньше 0,1 мм самотеком невозможно.

Второе значение а2 (фиг.1) принимают только те слои, которые не вписываются в конфигурацию предыдущего слоя. В этом случае его толщину увеличивают, Все остальные слои имеют толщину Ы . Численное значение а2 определяют расчетом на растяжение, из условия отсутствия деформации при отрыве слоя от дна реактора, и на изгиб, когда слой находится во взвешенном состоянии в фотополимере, а затем округляют до числа, кратного минимальной толщине слоя или дискрете перемещения подложки, После изготовления масок, количество которых определяется числом отличающихся формой среза, приступают к изготовлению модели. Подложку 7, погруженную в фото-. полимер и совершающую колебания с ультразвуковой частотой, перемещают! 277058 к дну реактора до образования слоя фотополимера выбранной толщины.

На пьезоэлектрический датчик 8, контактирующий с подложкой 7, действует сила присоединенной массы, кото- 5 рой является выращиваемая модель, и сила вязкого сопротивления фотополимера. Значение результирующей силы меняется с каждым выращенным слоем, так как с каждым слоем меняется масса элемента, присоединенного к подложке, а при изменении площади сече— ния слоевого среза — соответственно и сила вязкого сопротивления, !(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- 20 ложки принимается за опорный; запоминается и непрерывно сравнивается с текущим значением сигнала датчика.

Одна из масок помещается под дно реактора, и производится экспониро- 25 вание фотополимера ультрафиолетовым излучением.

Слой !3, затвердевающий от дна реактора 1, увеличивается в толщине и касается подложки 7 или предыдуще- щ 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- 40 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- 50 гося промежутка, чему также способствует колебание подложки. При опускании вниз фотополимер вытесняется из зазора, в результате чего получается слой заданной толщины. При .необходимости производится смена масок. Таким образом процесс повторяет-, ся до полного изготовления модели

У стройство для осуществления способа работает следующим образом.

Порция жидкого фотсотверждающегося полимера подается в реактор 1.

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 реактор помещается 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 сигналя датчика 8 превышает опорное и при достижении порогового уровня компаратора 29 вырабатывается импульс, которым формирователь кода 30 вызывает прîrpамму ЗBM 31 управления процессом.

Затвор 23 перекрывает световой поток. Подложка, с присоединенным слоем ускоренно перемещается вверх на 0,5 мм, а затем вниз на 0,45 мм.

Разность ходов (0,05 мм1 соответстaver выбранной толщине слоя, При достижении подложкой нижнего положения 3В!! 3! осуществляеч сброс амплитудных детекторов 26 и 27 в исходное состояние. В амплитуднъп детектор

27 записывается новое значение опорного сигнала, производится смена маски 24, и открывается затвор 23 источника ультрафиолетового излучения, Далее цикл работы устройства повторяется, !

277058

Формула изобретения

Составитель А.Добрыднев

Редактор Э. Слиган Техред 13. Кадар Корректор М.Самборская

Заказ 6665/4O Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие., г. Ужгород, ул. Проектная, 4, ! 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, 1О отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности изготовления моделей, осуществляют дополнительное колебание подложки с ультразвуковой частотой, 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- 25 рафиолетового излучения с затвором, набор масок и управляющую ЭВМ, связанную своим выходом с осветителем и 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, подключенйый к блоку контроля смыкания слоев, который содержит усилитель сигнала датчика, выход которого соединен с входом первого амплитудного детектора и первым входом ключевого каскада, выход которого подсоединен к входу второго амплитудного детектора, второй вход ключевого каскада объединен с входом второго амплитуд" ного детектора и одним из входов компаратора, а второй вход компаратора подсоединен к выходу первого амплитудного детектора а выход компаратора последовательно соединен с блоком формирования кода, выход которого подсоединен к входу управляющей ЗВМ.