La technologie de prototypage rapide utilise des polymères photosensibles liquides (résine époxy ou/et résine acrylique, etc.) comme matières premières et utilise le balayage laser ultraviolet pour former une entité en couches. L'appareil de lithographie stéréo (SLA) est l'un des équipements clés pour l'application de la technologie de prototypage rapide. Il présente les caractéristiques d'une grande précision de production et d'un taux d'utilisation élevé des matières premières, et peut être utilisé pour fabriquer des entités de haute précision aux formes complexes. Ce travail explore l'application de la technologie de prototypage rapide SLA dans la fabrication de joints en caoutchouc de silicone vulcanisé à température ambiante (caoutchouc de silicone RTV).
1 Principe technique
Le prototypage rapide SLA est divisé en trois étapes : pré-traitement, moulage sans empilement en couches et post-traitement. Le pré-traitement est la conception CAO du produit fini selon les dessins ou les objets fournis par l'utilisateur, c'est-à-dire la modélisation en trois dimensions. Si possible, un balayage optique ou un balayage CT de l'objet réel peut être effectué pour obtenir directement le modèle tridimensionnel du produit fini, puis sortir le modèle tridimensionnel au format STL. Fichier (fichier de patch triangulaire), et sur cette base, couche (épaisseur 0,05 ~ 0,5 mm) traitement de tranche et traitement d'édition de support (similaire à l'ajout de montages de traitement, mais le support et le moule sont formés en même temps).
Le prototypage sans empilement en couches est au cœur du prototypage rapide, y compris la découpe et l'empilage. Le principe est illustré à la figure 1. Le processus spécifique est le suivant : le laser ultraviolet numérise chaque section en couches de la conception CAO point par point, de sorte que la couche mince de résine dans la zone numérisée subit une réaction de photopolymérisation et se réticule et durcit ; lorsque la couche mince est polymérisée, l'établi se déplace vers le bas, juste avant de placer une nouvelle couche de résine liquide sur la surface de résine polymérisée, tandis que le grattoir effectue un mouvement alternatif horizontal pour maintenir le niveau de liquide, puis numérisez et polymérisez une nouvelle couche ; la couche de résine nouvellement durcie est fermement liée à la couche durcie précédente. Répétez cette opération jusqu'à ce que le corps soit formé. La technologie de prototypage rapide SLA peut être utilisée pour fabriquer des moules en résine, qui conviennent à la production de produits en caoutchouc coulés à faible volume et haute précision à température ambiante (basse température).
2. Application à la fabrication de joints en caoutchouc silicone RTV
2.1 Fabrication de moules :
2.1.1 Conception CAO
Tout d'abord, utilisez un pied à coulisse, un micromètre de diamètre intérieur et un micromètre de diamètre extérieur pour mesurer avec précision la taille du joint en caoutchouc endommagé et de l'arbre d'installation. Selon l'élasticité et le rétrécissement du matériau en caoutchouc utilisé, déterminez que l'interférence entre le trou du joint et l'arbre est de 0,15 à 0,2 mm.
Après avoir terminé l'enquête sur le joint et la cartographie, la conception CAO du moule est effectuée. Le principe de la conception CAO est de construire le moule avec le moins de matière possible. Le modèle CAO du moule à joint en caoutchouc de l'instrument chirurgical laparoscopique est illustré sur les figures 4 et 5 (les faces d'extrémité des 6 trous de coulée sont uniformément réparties en tant que surface de non-assemblage), et l'épaisseur de la paroi de la cavité du moule est seulement 0,5 mm.
2.1.2 Formage
Après avoir terminé la conception CAO du moule, le fichier modèle 3D au format STL est transféré vers la machine de prototypage rapide SLA, et la résine photosensible SPR-3010 utilisée pour le moulage (la formule est : résine époxy bisphénol A 83, diacrylate d'hexanediol éthoxylé 17 , 1,4-méthylcyclohexane divinyl éther 4.8, diaryl hexafluoroarsenate soufre sel d'étain 7.2, benjoin dimethyl éther 4.8) résistance à l'eau, résistance chimique, stabilité dimensionnelle et ténacité sont bonnes, haute résistance, large plage de température et d'humidité applicable, et peut être utilisé dans la production de pièces automobiles, de pièces d'aviation et d'équipements médicaux.
Utilisez le logiciel de traitement de données RPData pour déterminer que le modèle de moule est placé à plat sur la table de travail avec la porte vers le haut, puis le modèle 3D est découpé en couches avec une épaisseur de tranche de 0,2 mm, de sorte que le fichier de patch triangulaire soit converti en un fichier 2D couche. Les informations générales de la pièce. Afin d'éviter le gauchissement et la déformation du moule pendant le processus de moulage et d'assurer la stabilité de la fabrication du moule, la conception du support du modèle doit également être réalisée. Après cela, 10 tables de travail d'uniformisation ont été produites selon les deux spécifications des moules. Enfin, exécutez le logiciel de production RPBuild, c'est-à-dire allumez le laser et mettez à zéro le niveau de liquide de travail, effectuez un balayage laser couche par couche, une solidification et un empilement pour terminer la production de moules. Les paramètres du processus de prototypage rapide SLA de ce moule d'étanchéité sont : s-1, espacement vectoriel de remplissage 0. 1mm. Le moule de formage est lavé avec de l'acétone pour éliminer la graisse et le support, et enfin le moule de formage est irradié sous une lampe ultraviolette pendant 2 heures pour réticuler et durcir davantage.
2.2 Fabrication de scellés
Le caoutchouc de silicone RTV de moulage par addition à deux composants est utilisé pour couler les joints de l'instrument chirurgical laparoscopique. La formule du composant A est : polydiméthylsiloxane à terminaison légère 100, noir de carbone blanc 6,3, oxyde de plomb 12,5, huile de méthylsilicone 6,3 ; la formule du composant B est : silicate d'éthyle 119, disulfate de dialkyle d'étain 6.3. Une fois les composants A et B mélangés uniformément dans un rapport de 10:1, versez lentement le mélange dans un récipient qui a été placé dans 20 moules de prototypage rapide (afin d'éviter que le mélange ne déborde du récipient lors de l'aspiration, la hauteur du récipient est conçu pour être la hauteur du moule 3 ~ 4 fois), le liquide mélangé est injecté dans la cavité à travers le trou de coulée du moule. Par la suite, le conteneur a été placé dans une boîte à vide, et les bulles d'air et d'humidité dans la solution mélangée ont été éliminées dans les conditions d'un degré de vide de 8,5 × 10-6 Pa. Après ventilation, sortez le conteneur de la boîte à vide et vulcanisez le dans une boite chauffante électrique à 60°C pendant 4 heures. Enfin, le produit vulcanisé est sorti du four, la fine couche du moule est décollée à la main et la partie convexe de la porte est légèrement polie avec du papier de verre pour rendre la surface d'extrémité plate et lisse, et le joint fini est obtenu. Après les tests, les performances du joint répondent aux exigences et il a été immédiatement mis en service. L'utilisation pratique montre que les performances du joint ont atteint le niveau des accessoires d'origine.
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3 Conclusion
La technologie de prototypage rapide SLA convient à la production de produits moulés en caoutchouc moulés à faible volume et haute précision à température ambiante (basse température). Par rapport à la technologie traditionnelle, son cycle de production est raccourci de 60% ~ 70% et le coût de production est réduit.