基于SLA的汽车维修收纳工具增材制造技术应用

摘要：随着我国汽车保有量的持续增长，汽车行业的发展日新月异，这也使得汽车维修行业的竞争日益激烈。被视为第三次工业革命重要标志的增材制造技术，正逐步应用于汽车维修领域。本文在对SLA增材制造技术原理分析基础之上，结合汽车维修领域的发展情况，对汽车维修收纳工具的制造过程进行梳理，分析了汽修领域收纳工具应用SLA增材制造技术加工的可行性，旨在改善汽车维修环境，促进汽车维修行业的健康快速发展。

关键词：增材制造技术;SLA;收纳工具

0  引言

汽车维修企业的健康发展有赖于快速高效的售后服務。近年来，增材制造技术（Additive Manufacturing，AM）以其生产工序简单、无需模具、制造成本低、生产效率高、产品灵活等特点迅速进入大众视野，也为汽车维修行业的快速发展带来了新思路和新挑战[1-2]。

1  SLA增材制造技术概述

液态光敏树脂选择性固化工艺（Stereo Lithography Apparatus，SLA）是增材制造领域的一个重要方向，其主要采用液态光敏树脂原料，通过计算机辅助设计软件或逆向工程技术设计出的三维数字模型，利用离散化程序对模型切片处理，再依照拟定扫描路径照射至光敏树脂表面，分层扫描固化叠加成三维零件原型的一种制造方式[3]。

SLA工作原理是：通过计算机控制一定波长和强度的紫外激光束（如λ=325nm），在偏振镜作用下持续按预定零件各分层截面的轮廓形状对液态树脂材料逐一扫描，被扫描区域的树脂薄层在光聚合固化反应下形成零件的一个薄层截面。继而升降平台带动平台下降一层高度，利用刮板在已固化好的树脂表面层上再均匀敷上新一层液态树脂并刮平，重复扫描并固化，使得新固化层牢固粘接在上一层中，如此循环反复直至完成整个零部件的固化成型，得到整个实体模型，工作原理如图1所示。

SLA技术优势主要有：①由于支撑材料为石蜡，支撑结构经过加热处理可以完全去除，并能够制造任意几何形状的复杂零件;②由于光敏树脂材料液态状态下流动性能好、打印分层薄，成型模型表面质量好、精度高，原材料利用率接近100%;③由于紫外激光每次可以移动覆盖至整个台面，打印效率高。

2  基于SLA的汽车维修收纳工具的制造

汽车维修领域中，需要用到各种形式的维修工具，维修工具的有序摆放与整理是汽修人员高效率完成维修作业的有效保障，数量庞大、形状各异的维修工具收纳便成为汽修人员亟待解决的现实问题。本研究尝试利用增材制造技术，制作出满足汽修车间6S标准操作规范的维修收纳工具，提高维修效率与质量，促进高标准职业素养的养成。

本研究以基于SLA的内六角扳手收纳工具制造为例，探讨增材制造技术在汽车维修工具收纳领域的应用。SLA增材制造从数字模型到成形实体的过需要经历三维模型构建、面化处理、切片处理、截面加工与叠加、后处理五个工艺阶段。其工艺流程如图2所示。

①三维模型构建。增材制造系统只能够识别计算机构建的产品三维模型方能进行切片处理，现阶段常用三维模型构建方法有两种：一是利用计算机辅助软件设计产品三维模型;二是利用逆向工程方法对已有产品进行三维扫描重构。本研究采用CAD软件进行内六角扳手收纳工具模型构建，能够收纳2mm、2.5mm、3mm、4mm和5mm五种型号的内六角扳手，如图3所示。

②三维模型面化处理。产品模型中若干不规则自由曲面无法避免，制造前需对其进行近似处理以便于后续数据工作。目前增材制造领域的准标准接口文件格式是STL，它是利用一系列小三角面片来拟合原自由曲面模型，实现了三维模型面化处理。

③三维模型切片处理。增材制造工艺是按层截面轮廓进行加工，制造前需以三维模型高度方向为基准，每隔一定间距进行切片处理以提取各截面轮廓信息。切片层的轮廓线形式和切片厚度决定了零件制造精度和成型效率，层厚越小，成型精度越高，但成型时间也越长，本模型成型精度为0.15mm。

④截面加工与叠加。获得切片截面轮廓信息基础上，SLA增材制造系统中的激光扫描系统在水平面内依照计算机指令进行截面轮廓扫描，对液态光敏树脂进行固化，底层截面支撑粘附在工作台上。每层截面成形后，工作台下降一个层厚使光敏树脂均匀涂抹于已成形层面上，光束按照新一层截面数据进行固化成形，并与前一层面相堆积粘结，依次逐层扫描固化叠合，最终得到实体原型。

⑤后处理。零件成型完成后，从工作台上分离，用酒精/丙酮清洗，利用刀片去除支撑。为了获得良好的机械性能，在后固化箱内进行二次固化。处理后的模型如图4所示。

模型制造完成后，装入五种型号的内六角扳手，可满足实际维修工具的收纳要求，效果良好，如图5所示。

3  结束语

本文以内六角扳手收纳工具制造为例，探讨了SLA增材制造的技术特点及制造步骤，生产结果表明，该方法打印出的汽车维修收纳工具可满足实际使用要求。只需要利用计算机，便能够实现物体设计及生产，后勤保障部门的物资存储将演变成设计数据信息的存储，能够更直接有效节约存储空间，降低运营成本，同时维修更加的方便快捷，提高企业的工作效率，进而全面促进汽修行业的发展与完善。

参考文献：

[1]叶园，陈晓航.基于FDM的汽车维修工具3D打印技术研究[J].山东工业技术，2016（19）：219-220.

[2]赵林.计算机辅助3D打印技术在汽车加工中的应用[J].内燃机与配件，2019（11）：233-234.

[3]潘海文，韩亚东.光固化成形工艺的发展及应用[J].苏州市职业大学学报，2018，29（01）：32-34.

课题项目：福建省教育厅中青年教师教育科研项目（JAT170946）;全国交通运输职业教育教学指导委员会2019年交通运输职业教育科研项目（2019A09）。

作者简介：吕翱（1990-），男，讲师，硕士，主要从事汽车机电维修、增材制造技术研究。