几种快速成型方式的比较
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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。
成型的方法有哪些
成型的方法有很多种,以下是常见的几种:
1. 压力成型:包括压铸、注塑、挤压等。
通过将熔化的塑料、金属或其他材料注入到模具中,以压力使其成型。
2. 热压成型:利用高温软化塑料,使其在模具中受热并形成所需形状。
常见的热压成型方法有热压胶模成型、热压吹塑成型等。
3. 吹塑成型:将加热的塑料颗粒注入到气密的模具中,通过压力使其膨胀、贴附在模具壁上,然后冷却硬化,最后取出成型的制品。
4. 真空吸塑成型:将加热的塑料片放置在模具上,然后抽出模具内的空气,使塑料片贴附在模具表面上,冷却后取出成型的制品。
5. 旋转成型:将加热的塑料放置在模具中,然后旋转模具使塑料在模具内均匀分布并粘附在模具壁上,最后冷却硬化取出。
6. 粉末冶金成型:将金属粉末放置在模具中,然后以压力或烧结的方法使其固化成形。
7. 焊接成型:通过焊接两个或多个零件,形成所需的形状。
除此之外,还有许多其他的成型方法,如水压成型、拉伸成型、橡胶成型等,不同的材料和工艺需要选择适合的成型方法。
1前言快速成型(Rapid Prototyping)是上世纪80年代末及90 年代初发展起来的高新制造技术,是由三维CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。
它集成了CA D技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,是先进制造技术的重要组成部分。
由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加,因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件,极大地提高了生产效率和制造柔性。
与传统制造方法不同,快速成型从零件的CAD几何模型出发,通过软件分层离散和数控成型系统,用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。
通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合,已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段,在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。
2 快速成型的基本原理快速成型技术采用离散/堆积成型原理,根据三维CAD模型,对于不同的工艺要求,按一定厚度进行分层,将三维数字模型变成厚度很薄的二维平面模型。
再将数据进行一定的处理,加入加工参数,产生数控代码,在数控系统控制下以平面加工方式连续加工出每个薄层,并使之粘结而成形。
实际上就是基于“生长”或“添加”材料原理一层一层地离散叠加,从底至顶完成零件的制作过程。
快速成型有很多种工艺方法,但所有的快速成型工艺方法都是一层一层地制造零件,所不同的是每种方法所用的材料不同,制造每一层添加材料的方法不同。
快速成型的基本原理图快速成型的工艺过程原理如下:(1)三维模型的构造:在三维CAD设计软件中获得描述该零件的CAD文件。
一般快速成型支持的文件输出格式为STL模型,即对实体曲面做近似的所谓面型化(Tessellation)处理,是用平面三角形面片近似模型表面。
以简化CAD模型的数据格式。
便于后续的分层处理。
由于它在数据处理上较简单,而且与CAD系统无关,所以很快发展为快速成型制造领域中CAD系统与快速成型机之间数据交换的标准,每个三角面片用四个数据项表示。
快速成型典型工艺的比较快速成型简称RP。
是由三维CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。
它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,是先进制造技术的重要组成部分。
它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加,因而可以在不同模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件,极大的提高了生产效率和制造柔性。
快速成型典型工艺包括:1.光固化法。
2.选择性激光烧结(SLS激光快速成型)。
3.熔融沉积成型。
4.分层实体制造。
5.三维印刷法。
与传统制造方法不同,快速成型从零件的CAD几何模型出发,通过软件分层离散和数据成型系统,用激光束或其他方法将材料堆积而形成的实体零件。
湖南华曙高科专业人员给大家分析快速成型工艺方法的优缺点。
优点:1.光固化成型:成型速度快、自动化程度高、尺寸精度高、可成形任意复杂形状、材料的利用率接近100%、成型件强度高。
2.分层实体制造:无需后固化处理和支撑结构、原材料价格便宜,成本低。
3.选择性激光烧结:制造工艺简单、柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜、成本低、材料利用率高、成型速度快。
4. 熔融沉积成型:成型材料种类多、成型件强度高、精度高、表面质量好、易于装配、无公害、可在办公室环境下进行。
5. 三维打印技术:成型速度快、成型设备便宜。
缺点:1.光固化成型:需要支撑结构、成型过程发生物理和化学变化、容易翘曲变形、原材料有污染、需要固化处理、且不便进行。
2.分层实体制造:不适宜做薄壁原型、表面比较粗糙\成型后需要打磨、易吸湿膨胀、工件强度差、缺少弹性、材料浪费大、清理废料比较困难。
3.选择性激光烧结:成型件的强度和精度较差、能量消耗高、后处理工艺复杂、样件的变形较大。
4. 熔融沉积成型:成型时间较长、需要支撑、沿成型轴垂直方向的强度比较弱。
5. 三维打印技术:一般需要后序固化、精度相对较低。
本文由湖南华曙高科手板模型小编整理完成。
四种常见快速成型技术FDM丝状材料选择性熔覆(Fus ed Dep osi tion Mod eling)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。
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1.78m m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(M AB S)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。
FD M快速原型技术的优点是:1、操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
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。
4、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、可选用多种材料,如可染色的A BS和医用A BS、PC、PP SF等。
FDM快速原型技术的缺点是:1、做小件或精细件时精度不如SLA,最高精度0.127mm。
2、速度较慢。
SL A敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereo litho gra phy)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。
在树脂液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。
1前言快速成型(Rapid Prototyping)是上世纪80年代末及90 年代初发展起来的高新制造技术,是由三维CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。
它集成了CA D技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果,是先进制造技术的重要组成部分。
由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加,因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件,极大地提高了生产效率和制造柔性。
与传统制造方法不同,快速成型从零件的CAD几何模型出发,通过软件分层离散和数控成型系统,用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。
通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合,已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段,在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。
2 快速成型的基本原理快速成型技术采用离散/堆积成型原理,根据三维CAD模型,对于不同的工艺要求,按一定厚度进行分层,将三维数字模型变成厚度很薄的二维平面模型。
再将数据进行一定的处理,加入加工参数,产生数控代码,在数控系统控制下以平面加工方式连续加工出每个薄层,并使之粘结而成形。
实际上就是基于“生长”或“添加”材料原理一层一层地离散叠加,从底至顶完成零件的制作过程。
快速成型有很多种工艺方法,但所有的快速成型工艺方法都是一层一层地制造零件,所不同的是每种方法所用的材料不同,制造每一层添加材料的方法不同。
快速成型的基本原理图快速成型的工艺过程原理如下:(1)三维模型的构造:在三维CAD设计软件中获得描述该零件的CAD文件。
一般快速成型支持的文件输出格式为STL模型,即对实体曲面做近似的所谓面型化(Tessellation)处理,是用平面三角形面片近似模型表面。
以简化CAD模型的数据格式。
便于后续的分层处理。
由于它在数据处理上较简单,而且与CAD系统无关,所以很快发展为快速成型制造领域中CAD系统与快速成型机之间数据交换的标准,每个三角面片用四个数据项表示。
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。
快速成型技术的种类
快速成型技术是一种通过计算机辅助设计和制造的方法,可以快速制造出复杂的三维模型。
这种技术已经被广泛应用于各种领域,包括汽车、医疗、航空航天等。
本文将介绍几种常见的快速成型技术。
1. 光固化技术
光固化技术是一种通过紫外线或激光束将液态光敏树脂固化成固体的方法。
这种技术可以制造出非常精细的模型,适用于制造小型零件和精密零件。
光固化技术的优点是制造速度快,精度高,但成本较高。
2. 熔融沉积技术
熔融沉积技术是一种通过将熔融材料喷射到建模平台上,逐层堆积成三维模型的方法。
这种技术适用于制造大型零件和复杂零件。
熔融沉积技术的优点是制造速度快,成本低,但精度较低。
3. 熔融层压技术
熔融层压技术是一种通过将熔融材料喷射到建模平台上,然后用热压力将其压缩成固体的方法。
这种技术适用于制造大型零件和复杂零件。
熔融层压技术的优点是制造速度快,成本低,精度高。
4. 粉末烧结技术
粉末烧结技术是一种通过将金属或陶瓷粉末喷射到建模平台上,然后用激光束或电子束将其烧结成固体的方法。
这种技术适用于制造金属和陶瓷零件。
粉末烧结技术的优点是制造速度快,成本低,精度高。
快速成型技术已经成为现代制造业中不可或缺的一部分。
随着技术的不断发展,这些技术将会越来越成熟,应用范围也会越来越广泛。
快速成型技术快速成型技术简介快速成型技术(Rapid Prototyping Technology-RPT)属于先进制造技术范畴机械工程学科非传统加工工艺(或称为特种加工)是将CAD、CAM、、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集成的一种全新制造技术。
它通过叠加成型方法可以自动而迅速地将设计的三维CAD模型转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零件。
与传统的制造方法相比,它具有生产周期短,成本低的优势,并且可以灵活地改变设计方案,实现柔性生产,在新产品的开发中具有广阔的应用前景。
目前世界上投入应用的快速成形的方法有十多种,主要包括立体印刷(SLA-StereoLithgraphy Apparatus)、分层实体制造(LOM-Laminated obxxxxject Manufacturing)、选择性激光烧结(SLS—Selective Laser Sintering)、熔化沉积制造(FDM-Fused Deposition Modeling)、固基光敏液相(SGC-Solid Ground Curing)等方法。
其中选择性激光烧结(SLS)技术具有成型材料选择范围宽、应用领域广的突出优点,得到了迅速发展,正受到越来越多的重视。
SLS方法具有以下的优点:由于粉末具有自支撑作用,不需另外支撑;材料广泛,不仅包括各种塑料材料、蜡和覆膜砂,还可以直接生产金属和陶瓷零件。
且材料可重复使用,利用率高。
快速成型技术工作原理使用CO2 激光器烧结粉末材料(如蜡粉、PS粉、ABS粉、尼龙粉、覆膜陶瓷和金属粉等)。
成型时先在工作台上铺上一层粉末材料激光束在计算机的控制下按照截面轮廓的信息对制件实心部分所在的粉末进行烧结。
一层完成后工作台下降一个层厚再进行下一层的铺粉烧结。
如此循环,最终形成三维产品。
快速成型技术应用选择性激光烧结快速成型(Selective Laser Sintering Rapid Prototyping) 技术(简称SLS技术)由于具有成型材料选择范围宽、应用领域广的突出优点,得到了迅速的发展,正受到越来越多的重视。
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。
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。
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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。