四种常见快速成型技术
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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。
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。
快速成形简介快速成形方法是基于平面离散/堆积的新颖成形方法。
该方法首先在CAD造型系统中获得一个三维CAD 模型或通过测量仪器测取实体的形状尺寸,转化成CAD模型,将模型数据进行处理,沿某一方向进行平面“分层”离散化,然后通过专用的CAM系统(成形机)将成形材料分层进行加工,并堆积成制件。
该技术已在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到良好应用。
目前常见的快速成形技术有以下四种:1、纸叠层成形:(Laminated Object Manufacturing,LOM),该技术主要材料是纸,因此成本较低,但目前已很少应用,在教学环节中常用。
其工艺原理是根据零件分层几何信息切割箔材和纸等,将所获得的层片粘接成三维实体。
其工艺过程是:首先铺上一层箔材,然后用CO,激光在计算机控制下切出本层轮廓,非零件部分全部切碎以便于去除。
当本层完成后,再铺上一层箔材,用滚子碾压并加热,以固化黏结剂,使新铺上的一层牢固地粘接在已成形体上,再切割该层的轮廓,如此反复直到加工完毕,最后去除切碎部分以得到完整的零件。
该工艺的特点是工作可靠,模型支撑性好,成本低,效率高。
缺点是前、后处理费时费力,且不能制造中空结构件。
2、光固化成形:(Stereolithgraphy Apparatus,SLA),SLA技术又称光固化快速成形技术,其原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描,被扫描区域的树脂薄层(约十分之几毫米)产生光聚合反应而固化,形成零件的一个薄层。
工作台下移一个层厚的距离,以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂,进行下一层的扫描加工,如此反复,直到整个原型制造完毕。
由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用,故在工作时只需功率较低的激光源。
此外,因为没有热扩散,加上链式反应能够很好地控制,能保证聚合反应不发生在激光点之外,因而加工精度高),表面质量好,原材料的利用率接近100%,能制造形状复杂、精细的零件,效率高。
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。
机械设计中的快速成型技术有哪些在当今的机械设计领域,快速成型技术正发挥着日益重要的作用。
它为设计师和工程师们提供了一种高效、精确且创新的方法来将概念转化为实际的产品模型。
那么,究竟有哪些常见的快速成型技术呢?首先,我们来谈谈 3D 打印技术。
这是目前应用最为广泛的快速成型技术之一。
它通过逐层堆积材料的方式来构建物体。
常见的 3D 打印材料包括塑料、金属、陶瓷等。
根据不同的技术原理,3D 打印又可以分为熔融沉积成型(FDM)、光固化成型(SLA)、选择性激光烧结(SLS)等多种类型。
熔融沉积成型(FDM)是一种相对简单且成本较低的3D 打印技术。
它将丝状的热塑性材料通过加热喷头挤出,按照预定的路径逐层堆积,形成三维物体。
这种技术适用于制作一些对精度要求不是特别高,但需要快速获得原型的产品,比如简单的机械零件、模型等。
光固化成型(SLA)则利用紫外线激光照射液态光敏树脂,使其逐层固化成型。
由于其能够实现较高的精度和光滑的表面质量,常用于制作具有复杂形状和精细结构的零件,如珠宝模具、医疗器械部件等。
选择性激光烧结(SLS)则适用于打印金属、陶瓷等粉末材料。
激光束按照模型的切片信息有选择地烧结粉末,未被烧结的粉末则起到支撑作用。
这种技术能够制造出具有高强度和良好机械性能的零件。
除了 3D 打印,立体光刻技术(Stereolithography)也是一种重要的快速成型方法。
它使用紫外线激光逐层固化液态光敏树脂,从而构建出三维物体。
与 3D 打印中的光固化成型技术相似,但在精度和细节表现上可能更具优势。
还有一种常见的快速成型技术是分层实体制造(LOM)。
它将薄片材料(如纸、塑料薄膜等)逐层粘结在一起,然后通过激光切割或刀具切割出零件的轮廓。
这种技术的优点是成型速度快,适用于制作大型零件的原型。
数控加工(CNC)虽然不是严格意义上的快速成型技术,但在机械设计中也经常被用于快速制造零件。
通过计算机控制机床对材料进行切削、钻孔、铣削等加工操作,可以获得高精度的零件。
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。
快速成型技术概述现代科学技术的飞速进展,尤其是微电子、计算机、数控技术、激光技术、材料科学的进步为制造技术的变革与进展制造了前所未有的机遇,使得机械制造能够突破传统的制造模式,进展出一项崭新的制造技术一一,快速成型技术。
诞生背景快速成型技术的诞生主要有两方面的缘由:1)市场拉动市场全球化和用户需求共性化为先进制造技术提出了新的要求,随着市场一体化的进展,市场竞争越来越激烈,产品的开发速度成为竞争的主要冲突。
同时用户需求多样化的趋势日益明显,因此要求产品制造技术有较强的敏捷性,在不增加成本的前提下能够以小批量生产甚至单件生产产品。
2)技术推动新技术的进展为快速成型技术的产生奠定了技术基础,信息技术、计算机技术的进展、CAD/CAM技术的进展、材料科学的进展一新材料的消失、激光技术的进展为快速成型技术的产生和进展奠定了技术基础。
快速成型技术就是在这样的社会背景下在80年月后期产生于美国并快速扩展到欧洲和日本。
由于即技术的成型原理突破了传统加工中的塑性成形(如锻、冲、拉伸、铸、注塑加工等和切削成形的工艺方法,可以在没有工装夹具或模具的条件下快速制造出任意简单外形又具有肯定功能的三维实体原型或零件,因此被认为是近二十年来制造技术领域的一次重大突破。
基本原理与特征快速成型技术是一种将原型(或零件、部件)的几何外形!结构和所选材料的组合信息建立数字化描述模型,之后把这些信息输出到计算机掌握的机电集成制造系统进行材料的添加、加工,通过逐点、逐线、逐面进行材料的三维堆砌成型, 再经过必要的处理,使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求,实现快速!精确地制造原型或实际零件、部件的现代化方法。
快速成型技术的特征为:(1)可以制造出任意简单的三维几何实体;(2)CAD模型直接驱动;(3)成形设施无需专用夹具或工具;(4)成形过程中无人干预或较少干预;快速成型技术的优势(1)响应速度快:与传统的加工技术相比,RP技术实现了CAD模型直接驱动, 成形时间短,从产品CAD或从实体反求获得数据到制成原型,一般只需要几小时至几十个小时,速度比传统成型加工方法快得多"这项技术尤其适于新产品的开发,适合小批量、简单(如凹槽、凸肩和空心嵌套等)、异形产品的直接生产而不受产品外形简单程度的限制,还改善了设计过程中的人机沟通,使产品设计和模具生产并行,从而缩短了产品设计、开发的周期,加快了产品更新换代的速度,大大地降低了新产品的开发成本和企业研制新产品的风险。
速成形与快速模具制造随着现代制造业的快速发展,传统的模具制造方式已经无法满足市场的需求了。
速成形和快速模具制造成为了新型的制造技术,以其快速、高效、低成本、高质量的特点在现代工业制造中得到了广泛的应用。
一、速成形技术速成形技术,又称为快速成型制造,是一种利用数字化加工技术,在计算机辅助下,采用逐层堆叠的方式对物体进行快速成型的技术。
在此过程中,使用的主要材料是光敏感材料、熔融金属或塑料等,通常又称之为快速制造技术。
针对不同的应用领域,速成形技术主要分为以下几种:1.光固化快速成型技术光固化快速成型技术,简称SLA快速成型技术,是利用光敏性聚合物制作成型件的方法。
该技术需要先将计算机模型进行分层处理,然后通过喷头让光固化材料精确地喷出,逐层堆叠,最终形成立体的零部件。
2.熔融沉积快速成型技术熔融沉积快速成型技术,简称FDM技术,是采用熔融式ABS、PLA等材料,通过利用计算机控制的喷头,将熔化的塑料材料逐层沉积到一起,精确地制作出显微组件,并通过拼接的方式形成具有完整结构的工件。
3.熔融金属快速成型技术熔融金属快速成型技术,简称DMLS技术,是通过合金或金属材料喷射到热点区域,使其熔化形成熔化层,然后通过控制喷头位置逐渐建立3D 几何结构。
最终,采用该技术可制造出由钛合金或不锈钢等金属材料制成的组件和零件。
二、快速模具制造技术快速模具制造技术主要是针对成型模具的快速制造需求而开发的。
与传统工艺相比,快速模具工艺具有快速成型、高效、低成本、高质量等优势,因此在电子、家电、汽车、医疗和航天等行业广受欢迎。
常见的快速成型模具制造技术种类有以下几种:1.电火花加工法快速成型模具制造技术中,电火花加工法是最古老也是最基础的技术。
它采用的原理是高频电火花的腐蚀作用,可以在短时间内快速切削出各种复杂形状的模具,具有制造速度快、精度高、加工表面光洁度高等优点。
2.粉末冶金成型技术粉末冶金成型技术是一种将粉末原料通过冷压成型、保护性烧结等工序制作成3D打印模板的技术。
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。
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塑料薄片。
然后,工作台下降一层薄片的高度,以固化的塑料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,新固化的一层牢固的粘结在前一层上,如此重复不已,知道整个产品成型完毕。
最后升降台升出液体树脂表面,即可取出工件,进行清洗和表面光洁处理。
光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件,能直接得到塑料产品。
主要用于概念模型的原型制作,或用来做装配检验和工艺规划。
它还能代替腊模制作浇铸模具,以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模,使目前较为成熟的快速原型工艺。
SL A快速原型技术的优点是:1、成形速度较快。
2、系统工作相对稳定。
3、尺寸精度较高,可确保工件的尺寸精度在0.1m m(但,国内SL A精度在0.1——0.3mm之间,并且存在一定的波动性)。
4、表面质量较好,工件的最上层表面很光滑,侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平;比较适合做小件及较精细件。
5、系统分辨率较高。
SL A快速原型的技术缺点:1、需要专门实验室环境,维护费用高昂。
2、成型件需要后处理,二次固化,防潮处理等工序。
2、光敏树脂固化后较脆,易断裂,可加工性不好;工作温度不能超过100℃,成形件易吸湿膨胀,抗腐蚀能力不强。
3、氦-镉激光管的寿命仅3000小时,价格较昂贵。
同时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。
4、且光敏树脂对环境有污染,使皮肤过敏。
5、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委都能可*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粉末材料选择性烧结(Sel ected La ser Sint ering)是一种快速原型工艺,简称SLS。
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一下。
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小时冷却,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,未经烧结的粉末基本可自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,故可用于制作EDM电极、直接制造金属模以及进行小批量零件生产。
SLS快速原型技术的优点是:1、与其他工艺相比,能生产较硬的模具,有直接金属型的概念。
2、可以采用多种原料,包括类工程塑料、蜡、金属、陶瓷等。
3、零件的构建时间较短,可达到1i n/h高度。
4、无需设计和构造支撑。
SL S快速原型技术缺点是:1、需要专门实验室环境,维护费用高昂。
2、在加工前,要花近2小时的时间将粉末加热到熔点以下,当零件构建之后,还要花5-10小时冷却,然后才能将零件从粉末缸中取出。
3、成形件强度和表面质量较差,精度低。
表面的粗糙度受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。
4、零件的表面多孔性,为了使表面光滑必须进行渗蜡等后处理。
在后处理中难于保证制件尺寸精度,后处理工艺复杂,样件变型大,无法装配。
5、需要对加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性,加工的成本高。
6、该工艺产生有毒气体,污染环境。
LO M箔材叠层实体制作(Lami nat ed Ob jec t Man ufactu ring)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C AD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X和Y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,尺寸精度较高,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。
LO M快速原型技术的优点是:1、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,所以这是一个高速的快速原型工艺。
常用于加工内部结构简单的大型零件及实体件。
2、无需设计和构建支撑结构。
LOM快速原型技术的缺点是:1、需要专门实验室环境,维护费用高昂。
2、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,其他箔材商在研制开发中。
3、表面比较粗糙,工件表面有明显的台阶纹,成型后要进行打磨;且纸制零件很容易吸潮,必须立即进行后处理、上漆。
4、难以构建精细形状的零件,即仅限于结构简单的零件。
5、由于难以(虽然并非不可能)去除里面的废料,该工艺不宜构建内部结构复杂的零件。
6、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。
几种快速成型技术的优缺点优点:FDM熔融沉积成型(1) 成形材料种类较多,成形样件强度好,能直接制作ABS塑料;(2)尺寸精度较高,表面质量较好,易于装配;(3) 材料利用率高;(4) 操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
SL A光固化成型(1) 成形速度极快,成形精度、表面质量高;(2) 适合做小件及精细件。
SL S选择性激光烧结(1) 有直接金属型的概念,可直接得到塑料、蜡或金属件;(2) 材料利用率高;造型速度较快。
LO M分层实体制造(1) 成形精度较高;(2)只须对轮廓线进行切割,制作效率高,适合做大件及实体件;(3) 制成的样件有类似木质制品的硬度,可进行一定的切削加工。
缺点:FDM熔融沉积成型(1) 成形时间较长;(2)做小件和精细件时精度不如SLA。
SL A光固化成型(1) 成形后要进一步固化处理;(2)光敏树脂固化后较脆,易断裂,可加工性不好;(3) 工作温度不能超过100℃,成形件易吸湿膨胀,抗腐蚀能力不强。
SL S选择性激光烧结(1) 成形件强度和表面质量较差,精度低。
(2) 在后处理中难于保证制件尺寸精度,后处理工艺复杂,样件变型大,无法装配。
LOM分层实体制造(1) 不适宜做薄壁原型;(2)表面比较粗糙,工件表面有明显的台阶纹,成型后要进行打磨;(3) 易吸湿膨胀,成形后要尽快表面防潮处理;(4) 工件强度差,缺少弹性。
设备购置费用:FD M熔融沉积成型:低廉SLA光固化成型:高昂SLS选择性激光烧结:高昂LO M分层实体制造:中等维护和曰常使用费用及发展趋势:FD M熔融沉积成型不使用激光,维护简单,运行费用低。
飞速发展SL A光固化成型激光器有损耗,光敏树脂价格昂贵,运行费用很高。
稳步发展SLS选择性激光烧结激光器有损耗,材料利用率高,原材料便宜,运行费用居中。
稳步发展LO M分层实体制造激光器有损耗,材料利用率很低,运行费用较高。
渐趋淘汰无人值守LO M和S LS使用的CO2激光器是依*热量对成形材料进行切割和融化的,因此在机构发生机械故障时(如:传动失灵,激光器无法自动关闭等),有发生火灾的可能,因此工作时必需有专人值守。
SL A的紫外光激光器是利用光敏树脂对紫外光敏感凝固的特性进行成形,不产生高热;FDM的热压喷头温度远低于成形材料的燃点;因此SLA和FDM在安全性方面可实现无人值守。