第6章 快速成型制造的几种典型工艺及后处理
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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。
《逆向工程与快速成型技术》课程标准一、基本信息1.课程地位:逆向工程与快速成型技术是“模具设计与制造专业”的一门专业选修课程,通过本课程学习,学生应掌握逆向工程的基本概念和技术体系,了解学科发展趋势;掌握面向实物样件的数字化、数据处理、模型重建与评价的基本理论与技术;培养学生建立面向机电产品的逆向工程方法论,初步掌握一种支持逆向工程的应用软件工具。
2.课程任务:本课程教学任务是使学生认识逆向工程与正向设计的关系,掌握逆向工程的设计思路;掌握几种快速原型制造工艺,具备面向实物样件的数字化、数据处理、模型重建与评价的基本理论与技术的能力。
3.课程衔接:《数控加工工艺与编程》、《UG设计基础》、《CAD制图》、《三维扫描与逆向建模》等课程。
三、课程目标本课程目的是使学生掌握逆向工程的基本概念和技术体系,了解学科发展趋势;掌握面向实物样件的数字化、数据处理、模型重建与评价的基本理论与技术;培养学生建立面向机械产品的逆向工程方法论,初步掌握一种支持逆向工程的应用软件工具。
四、课程理念1.课程设计原则:围绕专业知识、能力与素质矩阵,根据本课程教学内容,结合后续课程及工程技术岗位的需要,优化课程教学内容,分解课程知识与能力模块,以实施理论与实践双融合教学为理念,借助课堂精讲(或精品课程平台、工厂实际操作视频),完成课程理论知识的教学,以实验设计和生产问题解决形式(课内训练、课外作业)实现动手能力训练。
通过“教、学、做、评一体化”完成该课程教学。
2.课程内容结构:(1)课程项目学习安排:课内以项目讨论学习为主,过课堂教学和应用实践等多个环节,使学生掌握快速成型与快速制模的理论原理、技术方法和工程应用,为今后从事相关领域的科学技术研究,解决工程实际问题奠定坚实的基础。
通过实验,了解逆向工程中原始数据的采集方法和应注意的问题;掌握三维结构光扫描装置的基本操作和相关知识元;掌握Geomagic软件的基本操作。
了解快速成型的原理及其与传统加工工艺的区别;了解不同快速成型方式的优点、缺陷和应用范围。
快速成型后处理综述作者:王英博来源:《中国教育技术装备》2011年第24期摘要光固化快速成型是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法。
对后处理部分的必要性、工艺流程、专业设备进行叙述,并对成型精度产生的影响进行分析。
关键词快速成型;后处理;工艺流程中图分类号:TH161+.5 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2011)24-0116-021 前言快速成型制造(Rapid Prototype Manufacturing,简称RPM)技术是20世纪后期起源于美国,并很快发展起来的一种先进制造技术,由计算机辅助设计(CAD)、反求工程(RE)、快速成型(RP)和快速制模(RT)技术在信息互联网支持下,形成一套快速制造系统的技术[1]。
RPM技术采用(软件)离散/(材料)堆积的原理,制造零件通过离散获得堆积的顺序、路径、限制和方式,通过堆积材料“叠加”起来形成三维实体。
RPM技术的过程包括CAD模型建立、前处理(如生成STL文件格式,将模型分层切片)、快速原型过程和后处理(去除支架、清理表面、固化处理)等4个步骤[2]。
2 快速成型原件后处理的必要性光固化快速成型(SL)技术是基本叠加成型思想其中的一种新型技术[3]。
由于成型机理的影响,光固化原型表面不可避免地存在台阶效应,当原型表面为倾斜面或球型面时,倾斜角α越小,台阶效应的影响越明显。
特别是将光固化快速原型应用于模具制作、熔模铸造等方面时,原型表面质量直接影响到最终产品的表面质量;当SL快速原型作为二次翻模使用时,如果对原型表面的台阶效应不做处理就用作模型,原型表面的台阶效应将会复制在模具上,那么最终的产品将会有相同的台阶表面,产品表面质量很难保证。
因此,提高SL原型表面精度在光固化成型技术的应用尤为重要。
目前提高光固化原型表面精度主要通过两个方面来实现:对快速成型机的控制(前处理)和原型的后处理(机械加工)。
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。