几种常见快速成型工艺的比较
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四种常见快速成型技术第一种常见快速成型技术:数控加工技术。
数控加工技术是一种机器控制加工技术,利用计算机及其相应的程序控制生产设备,进行机械加工,使得一次处理能完成的で一台以上的机器工具构成的加工中心,部件在台面上面固定,四个或以上的自动工具装在滑轨上, 根据电脑程序指定的加工参数,自动更换、安装选择夹具,分别做加工工作,从而完成制件定位、撬开、冲孔、攻丝、开槽、铰榫等复杂加工工作。
数控加工技术主要采用机械加工加工,适用于大批量生产或多种多样零件快速、高效率、低成本加工,且图纸精度高、表面光洁度高等。
第二种常见快速成型技术:熔融塑料成型技术。
熔融塑料成型技术首先将原料加工成模板,然后将模板放入机器中,当原料温度到达要求时,机器自动把原料按照设定的温度、时间及力度压入模具内,形成冷却后的成型物体。
这种技术利用塑料的特性,具有效率高,成型精度高,成型时根据原料的特性可以做出不同的加工处理,并且具有强度大,防水,耐高低温的特点,适用于各种塑料制品的快速成型。
第三种常见快速成型技术:射出成型技术。
射出成型技术指在机械压力下将原料熔融输送到射出模具成型模块中,随后由冷却系统冷却,完成制件的快速成型。
这种技术主要用于金属铸件、塑料件等的制造,具有造件精度高,尺寸稳定性好,表面光洁,强度高,厚度一致,成型快,节省材料等优点。
第四种常见快速成型技术:热压成型技术。
热压成型技术是把金属或塑料原料置于型模具内,用压力和热量同时共同作用,使金属和塑料原料发生塑性变形而成型的一种快速成型技术。
该技术采用型模具可以实现造型精度高、制件造型美观,制造完后制件可以免去热处理步骤;并且利用该技术进行多余的金属屑的再生,形成复合制件,极大的降低了制件的生产成本。
快速成形重点知识2011.05.031.快速成型的原理:叠加原理。
2.快速成型建立的理论基础:新材料技术、计算机技术、数控技术、激光技术。
3.四种快速成型工艺的比较如下:4.四种成型工艺的介绍。
(1)液态光敏聚合物选择性固化,光固化成型工艺(SLA).①原理:叠加原理。
②成型系统组成及作用:a激光器→产生激光;b液槽→盛放光敏树脂;c刮刀→保证每层厚度均匀,使新的一层树脂迅速、均匀的涂覆在已固化的层上。
④支撑的作用:a支撑原型件的悬臂或中空结构;b使原型件坚固地黏在底座。
⑤成型所用的材料:液态光敏树脂(由齐聚物、光引发剂、稀释剂组成)(2)薄形材料选择性切割,叠加实体成型工艺(LOM)①原理:叠加原理。
②实质:采用激光束和薄层材料生成任意形状三维物体的方法。
③成型系统组成及作用:a激光器→切割作用;b热压辊→给胶提供能量和施加压力;c可升降工作台→控制成形工件的升降。
④成形的原材料:纸和胶。
⑤对纸的要求:a抗湿性好,保证不会因时间过长而吸水,进而保证在热压过程中不会因水分的损失而变形;b良好的浸润性,保证良好的涂胶能力;c抗拉强度好,保证在加工过程不被拉断;d收缩率小,保证在热压过程不会因水分的损失而变形,剥离性好,稳定性好。
⑥对胶的要求:a良好的热熔稳定性;b在反复的热熔-固化条件下,有好的物理和化学稳定性;c熔融状态下对纸有好的涂挂性和黏结性;d与纸具有足够的黏结强度;e良好的废料剥离分离性能。
⑦涂布工艺:包括涂布形状和涂布厚度。
⑧原型的制作过程主要的两个变形是:热变形和湿变形。
⑨成型所用材料:薄形材料(纸、塑料)、粘结剂(胶)、涂布工艺。
(3)丝状材料选择性熔覆,熔融沉积造型(FDM)①原理:叠加原理。
②成型系统:硬件系统、软件系统、供料系统。
其中供料系统主要有主动辊、从动辊和导向套、压板等。
③支撑结构包括水溶性支撑和易剥离性支撑。
④成型所用材料:低熔点的丝状材料。
(4)粉末材料选择性激光烧结(SLS)①原理:叠加原理。
几种快速成型方式的比较几种常见快速成型工艺的比较在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括:FDM, SLA, SLS, LOM等工艺,而这几种工艺又各有千秋,下面我们在主要看一下这几种工艺的优缺点比较:FDM(fused deposition Modeling)丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材(如工程塑料、聚碳酸酯)加热熔化进而堆积成型方法,简称丝状材料选择性熔覆.原理如下:加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作平面运动,热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,并在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层画出截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料可供选用,如工程塑料;聚碳酸酯、工程塑料PPSF: 以及ABS 与PC的混合料等。
这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,并可安全地用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
专门开发的针对医用的材料ABS-i: 因为其具有良好的化学稳定性,可采用伽码射线及其他医用方式消毒,特别适合于医用。
FDM快速原型技术的优点是:制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的污染;1次成型、易于操作且不产生垃圾;独有的水溶性支撑技术,使得去除支撑结构简单易行,可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件;原材料以材料卷的形式提供,易于搬运和快速更换。
可选用多种材料,如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等快速原型技术的缺点是:成型精度相对国外先进的SLA工艺较低,最高精度、成型表面光洁度不如国外SLA:成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺的简称,是最早出现的一种快速成型技术。
四种典型的快速成型技术的成型原理一、激光烧结成型原理激光烧结成型(Selective Laser Sintering,简称SLS)是一种快速成型技术,其成型原理是利用激光束对粉末材料进行烧结,逐层堆积形成所需的三维实体。
激光烧结成型的过程主要包括以下几个步骤:首先,利用计算机辅助设计(CAD)软件将待制造的物体进行三维建模,并将模型数据转化为机器能够识别的格式。
然后,将烧结材料粉末均匀地铺在工作台上,使其表面平整。
接下来,利用激光束控制系统,将激光束按照预定的路径和参数扫描在粉末层表面,使其局部熔融烧结。
激光束的能量使粉末颗粒之间发生熔融和烧结,形成一层固体物质。
再次铺上一层新的粉末材料,重复上述步骤,逐层堆积,直至形成整个三维实体。
最后,将成品从未熔融的粉末中清理出来,并进行后续处理,如热处理或表面处理。
激光烧结成型技术具有成型速度快、制作精度高、制造复杂度高等优点。
由于其成型过程中无需使用支撑材料,可以制造出具有复杂内部结构的零件,因此被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
二、光固化成型原理光固化成型(Stereolithography,简称SLA)是一种常见的快速成型技术,其成型原理是利用紫外线激光束对光固化树脂进行逐层固化,最终形成所需的三维实体。
光固化成型的过程主要包括以下几个步骤:首先,利用计算机辅助设计(CAD)软件将待制造的物体进行三维建模,并将模型数据转化为机器能够识别的格式。
然后,将液态光固化树脂均匀地铺在工作台上。
接下来,利用紫外线激光束扫描器,将激光束按照预定的路径和参数照射在树脂表面,使其局部固化。
激光束的能量使树脂中的光敏物质发生聚合反应,从而使树脂由液态变为固态。
再次涂覆一层新的液态光固化树脂,重复上述步骤,逐层固化,最终形成整个三维实体。
最后,将成品从未固化的树脂中清洗出来,并进行后续处理,如烘干或光刻。
光固化成型技术具有成型速度快、制造精度高、制造复杂度高等优点。
四大快速成型工艺和优缺点目前世界上的快速成型工艺主要有以下几种:一、FDM –熔融堆积工艺丝状材料选择性熔覆(Fused Deposition Modeling)快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法,简称FDM。
丝状材料选择性熔覆的原理是,加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动。
热塑性丝状材料(如直径为1.78mm的塑料丝)由供丝机构送至喷头,并在喷头中加热和溶化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料选用,如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。
这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,小型系统可用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。
但仍需对整个截面进行扫描涂覆,成型时间长。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
由于甲基丙烯酸ABS(MABS)材料具有较好的化学稳定性,可采用伽马射线消毒,特别适用于医用。
但成型精度相对较低,不适合于制作结构过分复杂的零件。
FDM快速成型技术的优点是:1、制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的危险。
2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
3、可快速构建瓶状或中空零件。
4、原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换。
5、可选用多种材料,如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。
FDM快速原型技术的缺点是:1、精度较低,难以构建结构复杂的零件。
2、垂直方向强度小。
3、速度较慢,不适合构建大型零件。
二、SLA –树脂光固化工艺光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺,简称SLA,也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速成型技术。
几种常见快速成型工艺优缺点比较常见的快速成型工艺包括:激光烧结法(Selective Laser Sintering,SLS)、光固化法(Stereolithography,SLA)、喷墨打印法(Inkjet Printing)、电子束熔化法(Electron Beam Melting,EBM)、热熔沉积法(Fused Deposition Modeling,FDM)等。
下面将逐一比较这些方法的优缺点。
激光烧结法(SLS)是使用激光器将可塑性粉末烧结成所需形状的方法。
其优点包括:1.适用范围广:SLS可以用于各种材料,包括塑料、金属、陶瓷等。
因此,它适用于不同领域的应用,例如制造汽车零件、医疗器械等。
2.生产速度快:SLS可以在短时间内完成复杂形状的成型,节省了生产时间。
3.无需支撑结构:由于激光烧结的方式,SLS制造的零件不需要支撑结构,因此可以制造更为复杂的形状。
但SLS也存在一些缺点:1.成本较高:SLS设备的价格相对较高,且材料也相对较贵,导致成本较高。
2.表面质量较差:SLS制造的零件表面质量一般较差,需要进行后处理才能得到满意的结果。
光固化法(SLA)是使用紫外线激光器将液态光敏物质逐层固化成所需形状的方法。
其优点包括:1.高精度:SLA制造的零件具有较高的精度和细节展现能力。
2.可用材料多样:SLA可以使用不同种类的光敏物质进行成型,例如树脂、陶瓷等。
3.成本相对较低:SLA设备的价格相对较低,且材料成本也较低。
然而,SLA也存在一些缺点:1.制造速度较慢:由于光敏物质需要逐层固化,SLA制造的速度较慢。
2.零件强度较低:SLA制造的零件强度一般较低,不适用于承受大负荷的情况。
喷墨打印法(Inkjet Printing)是使用喷墨头将液态材料逐层喷射成所需形状的方法。
其优点包括:1.制造速度快:喷墨打印法可以较快地完成成型过程。
2.低成本:喷墨打印设备相对成本较低,材料成本也较低。
1.2快速成型技术研究现状和发展趋势1.2.1快速成型技术的分类目前,国内外快速成型技术的成型方法有很多种。
根据使用材料的形态(气态、液态、固态或粉末)和成型机理不同,快速成型有下列几种比较成熟的方法[4,12-14]。
1.立体光刻技术立体光刻成型(Stereo Li thography Apparatus.简称SLA)技术是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的实用化技术。
该技术采用紫外激光束硬化光敏树脂生成三维物体。
在液槽中盛满液态的光敏树脂,树脂可以在紫外激光照射下进行聚合反应,发生相变,由液态变为固态。
成型开始时,工作台下降至液面以下一个层高的距离,在计算机控制下的激光束以预先确定的各个分层截面的轮廓为轨迹逐点快速扫描,被扫描区域固化,从而形成一个固态薄截面。
然后升降机构带动工作台再下降一个层高,其上又覆盖上一层液态树脂,以便进行第二层扫描固化,新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复,直到加工出整个模型。
SLA技术的常用原料是热固性光敏树脂,主要用于制造各种模具和模型等。
还可以通过在光敏树脂中加入其他的材料成型,用制造出的原型代替熔模精密铸造中的蜡模等。
2.分层实体造型分层实体造型(Laminated Object Manufacturing,简称LOM)技术是近年来发展起来的又一种快速成型技术,它是通过对原料纸进行层合与激光切割来形成零件。
这种工艺采用激光器按照CAD分层模型所获得的数据,用激光束将单面涂有热溶胶的薄膜材料或其他材料的箔带切割成预制原型在该层平面的内外轮廓,再通过加热辊加热,使刚刚切好的一层与下面己切割层粘接在一起。
这样通过逐层切割、粘合,最后将不需要的材料剥离,得到预制的原型。
LOM技术常用的材料是纸、金属箔、陶瓷膜、塑料膜等,除了制造模具、模型以外,还可以制造结构件。
但是制件的粘结强度与所选的基材和胶种密切相关,废料的分离比较费时,边角废料多。
3.熔丝沉积造型熔丝沉积造型(Fused Deposition Model ing,简称FDM)技术是采用热熔喷嘴,将半流动的材料按CAD分层数据控制的路径挤压并沉积在指定位置凝固成型,逐层沉积、凝固江南大学硕士学位论文后形成整个原型或零件。
四大快速成型工艺和优缺点目前世界上的快速成型工艺主要有以下几种:一、FDM –熔融堆积工艺丝状材料选择性熔覆(Fused Deposition Modeling)快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法,简称FDM。
丝状材料选择性熔覆的原理是,加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动。
热塑性丝状材料(如直径为1.78mm的塑料丝)由供丝机构送至喷头,并在喷头中加热和溶化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料选用,如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。
这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,小型系统可用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。
但仍需对整个截面进行扫描涂覆,成型时间长。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
由于甲基丙烯酸ABS(MABS)材料具有较好的化学稳定性,可采用伽马射线消毒,特别适用于医用。
但成型精度相对较低,不适合于制作结构过分复杂的零件。
FDM快速成型技术的优点是:1、制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的危险。
2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
3、可快速构建瓶状或中空零件。
4、原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换。
5、可选用多种材料,如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。
FDM快速原型技术的缺点是:1、精度较低,难以构建结构复杂的零件。
2、垂直方向强度小。
3、速度较慢,不适合构建大型零件。
二、SLA –树脂光固化工艺光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺,简称SLA,也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速成型技术。
几种常见快速成型工艺优缺点比较快速成型(Rapid Prototyping)是一种通过快速制造样品或模型的技术,可以帮助制造企业在产品开发的早期阶段快速验证设计概念、减少开发时间和成本,并促进产品创新。
目前市面上有多种常见的快速成型工艺,下面将对几种常见的快速成型工艺的优缺点进行比较。
1. 喷墨沉积打印(Inkjet Deposition Printing)优点:喷墨沉积打印工艺成本较低,操作简便灵活。
可以使用多种材料进行打印,包括塑料、金属和生物材料等。
并且该技术适用于制造大型和复杂结构的零件。
缺点:由于该技术是一种层层堆积的过程,因此表面质量可能不如其他工艺,需要进行后续的加工和表面处理。
另外,一些材料在长期使用后可能会发生疲劳和变形。
2. 选择性激光烧结(Selective Laser Sintering)优点:在选择性激光烧结工艺中,使用激光束将粉末材料烧结在一起,形成所需的零件。
该技术具有高精度、高强度和高表面质量的优点,并且适用于多种材料。
缺点:选择性激光烧结工艺的设备和材料成本较高。
此外,由于热处理过程,可能会产生应力和变形,需要进行后续处理。
3. 光固化(Stereolithography)优点:光固化工艺使用激光或紫外线将光敏树脂层层固化,逐步形成零件。
该技术具有高精度、高表面质量和较低的材料损耗等优点,并且适用于制造复杂的零件。
缺点:光固化工艺需要使用光敏树脂和紫外线辐射设备,成本较高。
此外,成品可能会因为光线照射不均匀而产生表面缺陷。
总的来说,不同的快速成型工艺各有优劣,并且适用于不同的产品开发需求。
制造企业在选择工艺时应根据产品要求和预算来认真评估这些方面,以找到适合自身需求的快速成型工艺。
快速成型(Rapid Prototyping)是一种通过快速制造样品或模型的技术,可以帮助制造企业在产品开发的早期阶段快速验证设计概念、减少开发时间和成本,并促进产品创新。
目前市面上有多种常见的快速成型工艺,下面将对几种常见的快速成型工艺的优缺点进行比较。
FDM丝状材料选择性熔覆(Fused Deposition Modeling)快速原型工艺是一种不依*激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法,简称FDM。
% x% x* G, E: t- l* B. H丝状材料选择性熔覆的原理室,加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动。
热塑性丝状材料(如直径为1.78mm的塑料丝)由供丝机构送至喷头,并在喷头中加热和溶化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。
& E% _. q$ |3 Z( R% ~: h这种工艺方法同样有多种材料选用,如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。
这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,小型系统可用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。
但仍需对整个截面进行扫描涂覆,成型时间长。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
由于甲基丙烯酸ABS(MABS)材料具有较好的化学稳定性,可采用加码射线消毒,特别适用于医用。
但成型精度相对较低,不适合于制作结构过分复杂的零件。
FDM快速原型技术的优点是:- D* r/ u5 G: B; m1、操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
- @6 l- F0 B7 V/ M K2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
2 a% z5 `0 J- J( K+ C' @3、尺寸精度较高,表面质量较好,易于装配。
可快速构建瓶状或中空零件。
$ x' y; a5 w3 u5 z4、原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换。
5、材料利用率高。
6 \# e6 ^( W* K) h: t/ g5 E& A/ K6、可选用多种材料,如可染色的ABS和医用ABS、PC、PPSF等。
几种常见的快速成型技术一、FDM丝状材料选择性熔覆(FusedDeposi tionModeli ng)快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法,简称FDM。
丝状材料选择性熔覆的原理室,加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动。
热塑性丝状材料(如直径为1.78mm的塑料丝)由供丝机构送至喷头,并在喷头中加热和溶化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料选用,如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。
这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,小型系统可用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。
但仍需对整个截面进行扫描涂覆,成型时间长。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
由于甲基丙烯酸ABS(MABS)材料具有较好的化学稳定性,可采用加码射线消毒,特别适用于医用。
但成型精度相对较低,不适合于制作结构过分复杂的零件。
FDM快速原型技术的优点是:1、制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的危险。
2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
3、可快速构建瓶状或中空零件。
4、原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换。
5、原材料费用低,一般零件均低于20美元。
6、可选用多种材料,如可染色的A BS和医用ABS、PC、PPSF等。
FDM快速原型技术的缺点是:1、精度相对国外SLA工艺较低,最高精度0.127mm。
2、速度较慢。
二、SLA光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereo litho graph y)原理的一种工艺,简称SLA,也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
四大快速成型工艺和优缺点立体光刻是一种基于光敏物质对紫外线(UV)的敏感性实现的快速成型工艺。
它的工作原理是在涂盖物的表面照射紫外线来固化物质。
立体光刻的优点包括制造过程完全由计算机控制,高精度和高分辨率,可以制造复杂形状和结构,不受材料特性限制。
然而,立体光刻也有一些缺点,例如制造过程较为缓慢,制造尺寸有限,不能直接制造金属等材料。
选择性激光烧结是一种基于激光束的局部烧结过程实现的快速成型工艺。
它的工作原理是使用激光束照射粉末材料,瞬间加热并烧结粉末颗粒。
选择性激光烧结的优点包括高精度和高分辨率,制造速度较快,可以制造复杂形状和结构,可以使用多种材料。
然而,选择性激光烧结也有一些缺点,如制造尺寸有限,制造过程对材料要求较高,设备和材料成本较高。
喷墨打印是一种类似于常见的办公打印机的工作原理,通过控制喷头喷射液体材料的位置来逐层制造物体。
喷墨打印的优点包括制造速度快,可以制造较大尺寸的物体,可以使用多种材料。
然而,喷墨打印也有一些缺点,如分辨率和精度较低,难以制造具有复杂内部结构的物体,材料选择有限。
快速切割是一种使用高速运动的加工工具来从固态原材料中切割和剥离物质,以逐层制造物体的快速成型工艺。
快速切割的优点包括制造速度快,可以制造较大尺寸的物体,可以使用多种材料。
然而,快速切割也有一些缺点,如分辨率和精度较低,不能制造具有复杂内部结构和曲面的物体,材料的剥离容易引起损伤。
总的来说,每种快速成型工艺都有其独特的优点和缺点,适用于不同的制造需求和材料要求。
根据具体的应用场景和要求,可以选择合适的快速成型工艺来实现快速、高效和精确的制造。
几种快速成型方式的比较
几种常见快速成型工艺的比较
在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括:FDM, SLA, SLS, LOM等工艺,而这几种工艺又各有千秋,下面我们在主
要看一下这几种工艺的优缺点比较:
FDM(fused deposition Modeling)丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材(如工程塑料、聚碳酸酯)加热熔化进而堆积成型方法,简称丝状材料选择性熔覆.
原理如下:加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作平面运动,热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头,并在喷头中加热和熔化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层画出截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料可供选用,如工程塑料;聚碳酸酯、工程塑料PPSF: 以及ABS 与PC的混合料等。
这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,并可安全地用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
专门开发的针对医用的材料ABS-i: 因为其具有良好的化学稳定性,可采用伽码射线及其他医用方式消毒,特别适合于医用。
FDM快速原型技术的优点是:
制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的污染;1次成型、易于操作且不产生垃圾;独有的水溶性支撑技术,使得去除支撑结构简单易行,可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件;
原材料以材料卷的形式提供,易于搬运和快速更换。
可选用多种材料,如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等
快速原型技术的缺点是:成型精度相对国外先进的SLA工艺较低,最高精度、成型表面光洁度不如国外
SLA:成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺的简称,是最早出现的一种快速成型技术。
在树脂槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。
成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的树脂薄片。
然后,工作台下降一层
薄片的高度,以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖,以便进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢粘结在前一层上,如此重复不已,直到整个产品成型完毕。
最后升降台升出液体树脂表面,取出工件,进行清洗、去处支撑、二次固化以及表面光洁处理等。
光敏树脂选择性固化快速成型技术适合于制作中小形工件,能直接得到树脂或类似工程塑料的产品。
主要用于概念模型的原型制作,或用来做简单装配检验和工艺规划。
快速原型技术的优点是:
表面质量较好;、
成型精度较高,精度在0.1mm(国内精度在0.1-0.3 之间,并且存在很大的波动性);
系统分辨率较高。
SLA的技术缺点:
需要专用的实验室环境,成型件需要后处理,比如:二次固化,防潮处理等工序。
、尺寸稳定性差,随着时间推移,树脂会吸收空气中的水分,导致软薄部分的翘曲变形,进而极大地影响成型件的整体尺寸精度;
氦镉激光管的寿命仅 30小时,价格较昂贵,由于需对整个截面进行扫描固化,成型时间较长,因此制作成本相对较高。
可选择的材料种类有限,必须是光敏树脂。
由这类树脂制成的工件在大多数情况下都不能进行耐久性和热性能试验,且光敏树脂对环境有污染,使皮肤过敏。
需要设计工件的支撑结构,以便确保在成型过程中制作的每一个结构部位都能可靠定位,支撑结构需在未完全固化时手工去除,容易破坏成型件。
SLS:(Slected laser sintering)粉末材料选择性烧结是一种快速原型工艺,简称粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料(塑料粉等与粘结剂的混合粉)进行选择性烧结,是一种由离散点一层层堆集成三维实体的快速成型方法。
粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料(塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等)进行选择性烧结,是一种由离散点一层层对集成三维实体的工艺方法。
在开始加工之前,先将充有氮气的工作室升温,并保持在粉末的熔点以下。
成型时,送料筒上升,铺粉滚筒移动,先在工作平台上铺一层粉末材料,然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结,使粉末溶化继而形成一层固体轮廓。
第一层烧结完成后,工作台下降一截面层的高度,在铺上一层粉末,进行下一层烧结,如此循环,形成三维的原型零件。
最后经过5-10时冷却,即可从粉末缸中取出零件。
未经烧结的粉末能承托正在烧结的工件,当烧结工序完成后,取出零件。
粉末材料选择性烧结工艺适合成型中小件,能直接的到塑料、陶瓷或金属零件,零件的翘曲变形比液态光敏树脂选择性固化工艺要小。
但这种工艺仍需对整个截面进行扫描和烧结,加上工作室需
要升温和冷却,成型时间较长。
此外,由于受到粉末颗粒大小及激光点的限制,零件的表面一般呈多孔性。
在烧结陶瓷、金属与粘结剂的混合粉并得到原型零件后,须将它置于加热炉中,烧掉其中的粘结剂,并在孔隙中渗入填充物,其后处理复杂。
粉末材料选择性烧结快速原型工艺适合于产品设计的可视化表现和制作功能测试零件。
由于它可采用各种不同成分的金属粉末进行烧结、进行渗铜等后处理,因而其制成的产品可具有与金属零件相近的机械性能,但由于成型表面较粗糙,渗铜等工艺复杂,所以有待进一步提高。
快速原型技术的优点
与其他工艺相比,能生产较硬的模具。
可以采用多种原料,包括类工程塑料、蜡、金属、陶瓷等。
零件的构建时间较短,可达到高度。
无需设计和构造支撑。
快速原型技术缺点是有激光损耗,并需要专门实验室环境,使用及维护费用高昂。
需要预热和冷却,后处理麻烦;成型表面粗糙多孔,并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。
需要对加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性,加工成本高。
成型过程产生有毒气体和粉尘,污染环境。
LOM (Laminated Object Manufacturing) 箔材叠层实体制作快速原型技术是薄片材料叠加工艺,简称LOM。
箔材叠层实体制作是根据三维模型每个截面的轮廓线,在计算机控制下,发出控制激光切割系统的指令,使切割头作方向的移动。
供料机构将地面涂有热溶胶的箔材(如涂覆纸、涂覆陶瓷箔、金属箔、塑料箔材)一段段的送至工作台的上方。
激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用二氧化碳激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线,并将纸的无轮廓区切割成小碎片。
然后,由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。
可升降工作台支撑正在成型的工件,并在每层成型之后,降低一个纸厚,以便送进、粘合和切割新的一层纸。
最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。
然后取出,将多余的废料小块剔除,最终获得三维产品。
叠层实体制作快速原型工艺适合制作大中型原型件,翘曲变形较小,成型时间较短,激光器使用寿命长,制成件有良好的机械性能,适合于产品设计的概念建模和功能性测试零件。
且由于制成的零件具有木质属性,特别适合于直接制作砂型铸造模。
快速原型技术的优点是,
成型速度较快,由于只需要使激光束沿着物体的轮廓进行切割,无需扫描整个断面,所以成型速度很快,
无需设计和构建支撑结构。
快速原型技术的缺点是:有激光损耗,并需要专门实验室环境,维护费用高昂;
可实际应用的原材料种类较少,尽管可选用若干原材料,例如纸、塑料、陶土以及合成材料,但目前常用的只是纸,其他箔材尚在研制开发中;
必须进行防潮处理,纸制零件很容易吸湿变形,所以成型后必须立即进行树脂、防潮漆涂覆等后处、难以构建形状精细、多曲面的零件,仅限于结构简单的零件
废料去除困难,所以该工艺不宜构建内部结构复杂的零件。
当加工室的温度过高时常有火灾发生。
因此,工作过程中需要专职人员职守。