维告试hp/www.cyvip.com 飞秒激光双光子聚合三维微细加工技术及系统研发 口陈小亮口任乃飞口王群 摘要:阐述了飞秽激光双光子聚合(TPP)制造三维零件微快速原型技术和成形系统的搭建及其实现的理论基础 分析该技术的两大显著技术优势以及双光子吸收特性、双光子聚合工艺流程、成形材料及双光子触媒的特性,并在此基础 上进行工艺参数影响分析和优化组合,给出初步实聆结果,提出系魷未来发展提升空间。 关键词:飞秒激光双光子吸收光聚合微细加工快速成形 中图分类号:TN249;TN205;TC665文献标识码:A 文章编号:1000-4998(2006)02-0027-04 Abstract: The principle of 3D micro rapid prototyping technology and system with femtosecond laser two-photon induced lymerization is presented. The two technological superiorities of the technology, characters of two-photon absorption, process of two-photon polymerization, characters of material and two-photon initiators are analyzed in detail. The effect of technological pa- rameters and the parameter optimization combination are analyzed and the experimental results Key words: Femtosecond Laser Two-photo Absorption Photopolymerization Micro-fabrication Rapid Prototyping 微快速原型是当今制造领域微细加工技术和快速技术的交叉融合,是当今高精尖技术之 原型技术(RPT两大热点的完美结合,飞秒激光双光 子聚合三维零件微快速原型技术是利用先进设备飞秒团TPP三维零件微快速成形系统搭建 激光( Femtoseconds laser)双光子聚合TPP( Two-Photon 成形系统的加工过程是通过X-Y平面内的光束 Polymerization)的光制造技术融合逐层( Layer-by-Layer)扫描,z方向的进给和不同位置对应的光束加工状态 的方式“重建”物体组件几何模型的思想进行微细加工(光束通断状态和通断时间)来实现光束在X-Y平 以达到数十纳米的高制造精度。它是机械工程学科中面的扫描和Z方向的进给是由压电式工作台实现精 微器件成形与材料科学、计算机科学、激光技术、聚合度20mm,激光通断则靠声光调制器实现,而加工时间 对 CSerialPort类的部分实现函数进行了改造。 程序编译及通信技术主要模块,并已在实践中得到应 ①改造写串口函数 CSerialPort:: WriteToPort()及用,在此基础上实现虚拟现实的数控车削加工系统是 CSerialPort:: Write Char(),通过指定要发送的长度,实今后研究工作的重点。 现ASCI文本和二进制数据发送方式兼容; 参考文献 ②修改 CSerialPort: Init Port()函数的实现增加1宋天麟,王春秀倪俊芳编著数控机床及使用与维护M 对流程控制方式及传输模式设定的处理。 南京:东南大学出版社,2003 发送文件时通过对话框选定文件,先读入缓冲区,2胡伦骏徐兰芳,刘建农编著编译原理M]北京:电子工业 再通过写串口函数进行发送,文件发送是否完成则通 出版社,2002 过 CSerialPort类的 WM- COMM_ TXEMPTY DETECTED3李现勇编著. Visual C++串口通信技术与工程实践(第二 消息来判断。 CSerialPort类是基于多线程的,启动串口 版)[M].北京:人民邮电出版社,2004 通信监测线程后,即开始监测各种串口事件,接收串口4龚建伟,熊光明编著. Visual c++/ Turbo C串口通信编程实 收到字符通过编写 WM COMM RXCHAR消息处理函 战[M].北京:电子工业出版社,2004 数完成,并在函数实现中对是否接收进行了控制。 编辑禾禾) B1结束语 作者单位;苏州大学机电工程学院 虚拟数控车削加工技术是先进制造系统研究的热邮政编码:江苏·215021 点之一,本文依据 FANUC-OTD数控系统,开发了数控收稿日期:2005年9月 \机械制造4卷第498期 206227飞秒激光双光子聚合三维微细加工技术及系统研发 口 陈小亮 口 任乃飞 口 王 群 摘 要：阐述 了飞秒激光双光子聚合 (TPP)制造 三维零件微 快速原 型技 术和 成形 系统的搭建及其 实现 的理论基础 ， 分析该技术的两大显著技 术优 势以及 双光子吸 收特性 、双光子聚合 工艺流程 、成形材料及 双光子触媒的特性 ，并在此基础 上进行工艺参数影响分析和优化组合 ，给 出初 步实验 结果 ，提 出系统未来发展提 升空间。 关键词：飞秒激光 双光子吸收 光聚合 微细加工 快速成形 中图分类号：TN249iTN205；TG665 文献标识码 A 文章编号：1000—4998(2006)02—0027—04 Abstract：The principleof3D micro··rapid prototyping technology and system withfemtosecond lasertwo—·photon induced polymerizationispresented． Thetwotechnologicalsuperioritiesofthetechnology，charactersoftwo—photonabsorption，processof two—photonpolymerization，charactersofmaterialandtwo—photon initiatorsareanalyzed indetail． Theeffectoftechnologicalpa— rametersandtheparameteroptimizationcombinationareanalyzedandtheexperimentalresultsgiven． Thefuturedevelopmentdime— tionisproposed． K ey W ords：Fem tas econdLaser Two-photoAbsorption Photopolym erization M icro-fabrication RapidProtot3ping 微 快 速 原 型 是 当 今 制 造 领 域 微 细 ；~n-r-技 术 和 快 速 原型技 术 (RPT)两 大 热 点 的完 美 结合 ，飞 秒 激 光双 光 子聚合三 维零件 微快 速 原型 技术是 利用 先进 设备 飞秒 激 光 (Femtoseeondslaser)双 光 子 聚 合 TPP(Two．Photon Polymerization)的光 制 造 技 术 融 合 逐 层 (Layer，by—Layer) 的方 式 “重建 ”物 体组件 几何 模 型 的思想 进行 微细加 工 以达 到 数 十纳米 的高 制 造精 度 。它是 机 械工 程 学科 中 微器 件成 形 与材 料 科 学 、计 算 机科 学 、激 光 技术 、聚合 技术 的交叉 融合 ，是 当今 高精 尖技 术之 一 。 Ⅱ TPP三维零件微快速成形系统搭建 成形 系 统 的加工 过 程是 通过 X—Y平 面 内的光束 扫描 ，z方 向的进 给 和不 同位 置 对 应 的 光束 加 工 状态 (光束 通 断 状态 和通 断 时 间 )来 实 现 。光 束 在 一】，平 面 的扫描 和 z方 向的进 给 是 由压 电式 工作 台实现 ，精 度 20nm，激 光 通 断 则 靠 声 光 调 制 器 实 现 ，而 加 工 时 间 对 CSerialPort类 的 部 分 实 现 函 数 进 行 了 改 造 。 ① 改 造 写 串 口 函数 CSerialPort：：WfiteToPo~()及 CSer／alPort：：WriteChar()，通 过 指 定 要 发 送 的 长 度 ，实 现 ASCII文本 和二 进制 数据 发送 方式兼 容 ； ② 修 改 CSerialPort：：InitPort()函数 的 实现 ，增加 对流程控 制方 式及传 输 模式设 定 的处理 。 发送 文件 时通 过对 话框 选定 文件 ，先 读入缓 冲 区 ， 再 通 过写 串 口函数 进行 发 送 。文 件 发送 是 否完 成 则通 过 CSerialPort类 的 wM_!：OMM_TXEMvrY_DETECTED 消 息来 判 断 。CSerialPort类 是 基 于 多线 程 的 ，启 动 串 口 通 信 监 测 线 程 后 ，即 开 始 监 测 各 种 串 口事 件 ，接 收 串 口 收 到 字符 通 过 编 写 WM_COMM_RXCHAR消 息处 理 函 数 完 成 ，并 在 函数 实 现 中对 是 否 接 收 进 行 了控 制 。 日 结束语 虚 拟 数 控 车 削 加 工 技 术 是 先 进 制 造 系 统 研 究 的 热 点 之 一 ，本 文 依 据 FANUC一0TD数 控 系 统 ，开 发 了 数 控 机械制造44卷 498 程 序 编 译 及 通 信 技 术 主 要 模 块 ，并 已 在 实 践 中 得 到 应 用 ，在 此基 础 上 实 现虚 拟 现 实 的 数控 车 削加 工 系统是 今 后 研 究 工 作 的 重 点 。 参 考 文 献 1 宋天麟，王春秀，倪俊芳编著．数控机床及使用与维护【M】． 南京：东南大学出版社，2003 2 胡伦骏，徐兰芳。刘建农编著．编译原理 【M】．北京 ：电子工业 出版社，2002 3 李现勇编著．Visualc++串口通信技术与工程实践(第二 版)【M】．北京 ：人民邮电出版社，2004 4 龚建伟，熊光明编著．VisualC++／TurboC串El通信编程实 践 [M】．北京 ：电子工业 出版社．2004 △ (编 辑 禾 禾 ) 作 者 单 位 ：苏 州 大 学机 电 工 程 学 院 邮 政 编 码 ：江 苏 -215021 收 稿 日期 ：2005年 9月 2006 ／2 画 维普资讯 http://www.cqvip.com