数据准备对快速成型精度的影响与改进
快速成形制造中误差产生的原因及相应的解决措施
1 引言快速成型技术(Rapid Prototying，RP)是由CAD模型直接驱动，快速制造任意复杂形状的三维物理实体的技术。
快速成型技术的出现赋予了装备制造业快速响应、无模制造和加工信息远程传递制造的新特点，引发了装备制造方法的重大变革回。
经过20余年的发展，快速成型技术从原来的SLA技术先后发展出SLS、LOM、FDM、3DP、LENS等多种成型工艺，并在机械制造、航空航天、军事、医学、考古、艺术以及建筑等领域得到—定程度的应用。
Rapid prototyping technology (Rapid, Prototying, RP) is directly driven by the CAD model, the three-dimensional physical entities rapid manufacturing complex shape technology. The rapid molding technology gives the equipment manufacturing industry of fast response, no mold manufacturing and processing information remote transmission characteristics of manufacturing, caused major changes to equipment manufacturing method. After 20 years of development, the rapid prototyping technology from the original SLA technology has developed the SLS, LOM, FDM, 3DP, LENS and other molding process, and in machinery manufacturing, aerospace, military, medicine, archaeology, art and architecture and other fields have a certain degree of application.目前，快速成型技术面临的一个主要的问题就是表面质量不高，其制件必须经过打磨、抛光等后处理工艺才能满足工业应用的要求。
PCM快速成形工艺精度和表面质量影响因素
来源于：注塑财富网PCM快速成形工艺精度和表面质量影响因素概述RP技术发展到今天，其发展重心已从快速原型(RP)向快速制造(RM－Rapid Manufacturing)及金属零部件的快速制造方向转移，RP领域各种各样的新材料及新工艺不断出现。
RP技术不仅应用于设计过程，而且也延伸到制造领域。
在制造业中，限制产品推向市场时间的主要因素是模具及模型的设计制造时间，RP 是快速设计的辅助手段，而更多的厂家则希望直接从CAD数据制成模具或产品，所以RM技术就尤为令人关注。
RP技术与铸造工艺结合产生的快速铸造(QC－Quick Casting)，是RM的主要研究领域之一。
近几年来，利用快速成形的离散/堆积原理发展起来的直接铸型制造技术，省去了传统工艺的模型，按照铸型 CAD模型(包括浇注系统等工艺信息)的几何信息精确控制造型材料的堆积过程，直接制造铸型，是传统铸造过程的重大变革。
由清华大学研制成功的 PCM(Patternless Casting Modeling)工艺，是将RP理论引进到树脂砂造型工艺中，采用轮廓扫描喷射固化工艺，实现了无模型铸型的快速制造。
PCM工艺是一个包含CAD/CAM、数控、材料、喷射、工艺参数设置及后处理的集成制造过程，可概括为以下3个过程：(1)前处理过程：首先规划和设计铸型，即确定工艺参数、选取最优加工方向、设计浇注系统等，将产品/零件的CAD模型转换成铸型的CAD模型。
然后由铸型CAD数据得到分层截面轮廓数据，再以层面信息产生控制信息。
(2)造型过程：原砂存储及铺砂机构将原砂均匀铺撒在砂箱表面并由压滚压实，喷射装置将树脂和固化剂喷射在每一层铺好压实的型砂上，粘结剂与催化剂发生胶联反应，粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起，其他地方型砂仍为颗粒态干砂。
固化完一层后再粘接下一层，所有层面粘接完之后就可以得到一个三维实体铸型。
(3)后处理过程：清理出铸型中间未固化的干砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型，在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料。
快速成型技术的工作原理
快速成型技术的工作原理快速成型技术（Rapid Prototyping Technology，RPT），也称为快速制造技术（Rapid Manufacturing Technology，RMT），是指采用计算机辅助设计（CAD）、数控加工（CNC）和分层制造技术（SLM）等手段，快速制作出具有复杂内部结构的三维实物模型或器件的一种先进制造技术。
快速成型技术主要包括三个方面的内容：现代制造方式、CAD技术和快速成型技术。
快速成型技术的工作原理是将设计图或CAD模型转为STL文件，再将STL文件通过计算机化控制系统控制加工设备的动作，并以逐层堆积、覆盖、切割、加压等方式将逐层依次进行制造，直至完成所需产品的加工制造。
其具体工作流程如下：1.设计阶段首先，使用计算机辅助设计（CAD）软件将所需产品的三维模型绘制出来。
CAD绘图是快速成型技术的关键环节，决定了产品的实际制造效果和制造成本，需要使用专业的CAD软件进行设计。
2.模型处理阶段CAD设计完成后，需要进行一系列的模型处理。
主要包括增补模型壳体、提高模型强度、修复模型错误等。
这一阶段的处理对制造成型的质量和效率有直接的影响。
3.数据修复阶段接下来进入数据修复阶段，对CAD绘制过程中的错误进行修复和清理，以确保STL文件的精度和准确性，避免在制造过程中出现数据错乱和失真等问题。
4.切片阶段STL文件经过数据处理后，需要切成非常小的层面，比如0.1mm，这个过程称为切片。
通过这个过程将模型切成多个水平层面形成多个切片。
每层镶嵌在一起就变成了整个模型。
5.加工阶段加工阶段就是将切片依次导入数控加工机中，喷射实现逐层累加和压实，也就是通常所说的“逐层堆叠”过程。
这个过程就是快速成型技术的核心技术。
6.后处理阶段最后的后处理阶段可以将产品进行研磨、喷漆、涂料处理等等。
完成整个产品制造的过程。
总之，快速成型技术极大地缩短了从概念到产品推向市场的时间。
快速成型技术的高效加工和制造过程为设计师提供更好的自由度，可以随意尝试和实验不同的设计方案，以最快的速度推向市场产品。
快速成型技术的心得心得：如何提高成型效率和质量
快速成型技术的心得心得：如何提高成型效率和质量快速成型技术的心得：如何提高成型效率和质量随着科技的不断进步，各种新型加工技术层出不穷。
其中快速成型技术因其快速、高效、精准等优点，在工业设计、医疗、航空航天等领域得到广泛应用。
然而，快速成型技术对成型效率和质量的要求很高，如何提高成型效率和质量成为了制约其应用的主要因素。
本文将从优化设计、材料选择、后处理等多个方面阐述如何提高成型效率和质量。
一、优化设计设计是成型的关键因素。
一个优秀的设计可以在一定程度上缩短成型周期，提高成型质量。
优化设计的具体操作有以下几个方面：1、简化构型。
设计简单的构型可以减少连接点、支撑点，降低成型难度。
如在SLA快速成型技术中，简单的构型可以降低生成的悬空部分，避免出现变形或断裂。
2、优化结构。
结构设计的优化可以经过预测、模拟和试验三个阶段完成。
预测阶段可以使用有限元方法对部件进行静态或动态分析，计算应力和变形。
模拟阶段可以将数字模型导入软件中进行仿真。
试验阶段可以将优化后的设计进行制作和测试。
3、合理放置支撑结构。
在使用部分快速成型技术时，支撑结构的设置至关重要。
任何快速成型技术都需要一定的支撑结构，以保证成型构型的稳定性。
但是，支撑结构太多、太大、太密集会直接影响成型效率和质量。
因此，在设计过程中，合理放置支撑结构是提高成型效率和质量的关键之一。
二、材料选择快速成型技术的材料也是影响成型效率和质量的重要因素。
每种材料都有各自的特点，对成型性能、机械性能、化学性能等指标都有不同的要求。
其中，选择合适的材料是非常关键的。
如果选择了质量低劣的材料，将直接影响成型效率和成型质量。
在选择材料时，应注意以下几点：1、优先考虑适用性。
在原材料不同的情况下，适用于具体快速成型技术的材料不同。
因此，在选材时，首先应考虑应用的快速成型技术。
2、考虑机械性能和化学性能。
材料的机械性能和化学性能是直接影响成型效率和质量的因素。
其中，机械性能受材料在力学中的表现影响，而化学性能则受其在化学中的表现影响。
合肥工业大学快速成型平时习题
1.快速成型工艺过程分为哪三个阶段（P28-P32）前处理：（1）CAD 三维造型（2）数据转换（3）确定摆放位置（4）施加支撑（5）切片分层；原型制作；后处理：主要包括原型的清理、去除支撑、后固化以及必要的打磨等工作。
2.叙述光固化快速成型的原理（P14-P15）光固化快速成型工艺的液槽中盛满液态光敏树脂，氦—镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束，在控制系统的控制下按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描，使被扫描区域的数值薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。
一层固化完毕后，工作台下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再覆上一层新的液态数值，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后进行下一层的扫描加工，新固话的一层牢固地粘贴在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。
3.光固化快速成型的特点（P16）（1）光固化成型的优点1）成型过程自动化程度高。
2）尺寸精度高，可达到±0.1mm3）优良的表面质量4）可以制作结构十分复杂， 尺寸叫惊喜的模型5）可制作具有中空结构的消失型6）制作原型可在一定程度上替代塑料件（2）光固化成型的缺点1）制件较易弯曲2）性能尚不如常用的工业塑料，一般较脆，易断裂。
3）运转及维护费用高4）使用的材料种类较少5）液态树脂有一定的气味和毒性6）通常需要二次固化4.光固化成型有几种常见的固化方式（P47-P53）传统：光固化快速成型工艺，简称SLA微光固化快速成型制造技术，SL -μ基于单光子吸收效应的SL -μ技术&&基于双光子吸收效应的SL -μ技术5.光固化成型的后处理工艺过程（P32）光固化成型的后厨艺主要包括原型的清理、去除支撑、后固化以及必要的打磨等工作。
以某一SLA 原型为例给出其后处理过程1）原型叠层制作结束后，工作台升出液面，停留5~10min2）将原型和工作台网一起斜放晾干，并将其浸入清洗液中。
工艺参数对湖南SLS激光快速成型精度的影响(下)
工艺参数对湖南SLS激光快速成型精度的影响（下）下面继续跟着湖南快速成型华曙高科来了解湖南SLS激光快速成型工艺对成型精度的其他影响吧！预热温度一般来说，粉末在烧结前需要充分预热以达到烧结所需要的温度。
因为在一定的工作条件下，仅依靠激光能量来烧结粉末将是困难的，而且由于粉末的传热特性不高，仅依赖于激光能量来烧结，烧结时间将大大延长。
所以在 SLS 加工中经常采用预热措施。
预热是一个重要的过程，没有预热或预热不当，将会使成形时间增加，所成形件的性能低，零件精度差，甚至烧结过程完全不能进行。
预热的另一个重要作用是减少成形的收缩和翘曲，有利于成形过程的顺利进行和提高成型件的质量。
湖南SLS激光快速成型华曙高科指出，烧结过程要求预热温度达到玻璃化温度以下 3℃-5℃，这也就要求粉床温度的不均匀度必须控制在一定的范围内。
温度场的均匀性对成型质量有很大的影响，均匀的温度场可以提供均匀质量和性能的成型件，预热温度对成形件质量的影响主要表现在两个方面，一个是成形件的机械性能，第二方面是成形件的尺寸精度和形状精度。
另一方面如果一个成形平面的不同部位预热温度不同，那么成形零件在这些地方成形将会引起不同的烧结程度，也就会引起不同的收缩非均匀的收缩将会引起严重的成形层翘曲，使得成形零件的形状精度较差，而且不同部位存在不同的收缩，也使得收缩的补偿和尺寸控制变得很困难。
采取合理的温控策略控制烧结过程中粉末的预热温度是解决翘曲问题最直接最有效的手段。
湖南SLS激光快速成型华曙高科认为对粉末材料进行预热是非常必要的。
这可以减小因烧结成型时受热在工件内部产生的热应力，防止其出现翘曲和变形，提高成型精度。
合理的预热温度不能太高，也不能太低，一般来说，预热温度越接近粉末材料的软化点，制件的烧结效果就越好。
影响快速成型SLA精度的因素
图1 不同精度的STL 文件格式表示 （2） 分层厚度的影响 分层切片是以STL 文件为基础，确定分层方向后，用 一簇垂直于分成方向的平行平面与STL 文件模型截， 所得到的截面与模型实体的交线就是每一薄层的轮廓 与实体信息。平行平面间的距离就是分层厚度，也就 是成型叠加时的单层厚度。由于每一切片层间存在距 离，因此切片不仅破坏了模型表面的连续性，而且不
机 械
影响快速成型SLA精度的因素
二：影响精度的因素
1：前处理
（1）STL 文件的影响 STL 是对CAD 三维模型进行离散三角化处理后得到的模型 文件，这种文件格式是用许多小三角形来逼近CAD 三维模 型的自由表面形成的，小三角形数量的多少直接影响逼近 精度。也就是说精度越高，所用小三角形数量越多。但小 三角形数量又不能无限制的增加，因为那样会造成STL 文 件的数据量急剧增加，加大计算机数据处理难度，因此精 度不能提的过高。且当模型完全是平面的组合时，不会产 生近似误差；但对于曲面而言，无论精度怎么高，都不可 能完全拟合出原始的图形，所以这种逼近误差是不可避免 的，势必会对成型件精度造成影响，如图1 所示。
机 械
影响快速成型SLA精度的因素
3：后处理
光固化成型完成后，需将成型件取下并去除支撑，对于固化 不完全的零件还需进行二次固化。固化完成后还需进行抛光、 打磨和表面处理等，这都将对成型件精度造成一定的影响， 比如： （1）成型件在支撑去除后可能要有形状及尺寸的变化，破 坏已有的精度。所以在支撑设计时应选择合理的支撑结构， 既能起到支撑作用又方便去除，且在允许的范围内尽量减少 支撑。 （2）由于温度、湿度等环境的变化，零件成型后可能会继 续变形并导致误差。并且由于成型工艺或工件本身结构工艺 性等方面的原因，成型件内会存在残余应力，由于时效的作 用全部或部分地消失，也会导致误差。因此，设法减小成型 过程中的残余应力有利于提高零件的精度。
提高快速成型制件精度方法研究
(1)斜切法w
斜切法是指切片的方向不是固定沿着竖直方 向，而是沿着外轮廓的切线方向。采用斜切法要求 喷头能随时摆动，从而对对工作台运动系统提出 更高要求，目前数控技术完全可以满足此要求。
(2)采用自适应分层的方法
自适应分层，即以不同的层厚对零件模型进 行分层，层片的厚度随着零件表面的几何特征变 化。一般来说，当零件表面曲率较小时，采用用户 给定的最大层厚分层，以减少层片数目，提高加工 效率;当零件表面曲率大时，层片采用较小值，以 提高表面精度。模型表面的法向量与堆积平面的 夹角值大时，为提高精度,应采用较小的层厚;其 夹角值小时，为提高效率，应采用较大的层厚。
3.1.1三角化近似形成的尺寸误差
从本质上看，用有限的小三角形面逼近CAD
模型表面，是原始模型的一阶近似，类似于二维平 面上用直线逼近曲线。如果原型的几何模型完全 由直线边组成，则只要增加三角面的数目可保证STL格式拟合绝对准确，没有几何误差。否则，存 在几何误差，其几何误差常用弦差s来控制，弦差s指的是近似三角形的轮廓边与曲面之间的径向 距离，如图5(a)所示。如图5(b)、(c)所示，为对一 个半径为60mm的球体进行三角化近似，弦差s越小则精度越高，但三角形面片数目增多。在图5
提高快速成型制件精度方法研究
彭安华w，张剑峰％王其兵1
(1.淮海工学院工程训练中心，江苏连云港222005;2.扬州大学机械工程学院，江苏扬州225009)
摘要:提高快速成型制件质量是快速成型技术研究的热点。快速成型制件的的误差分为尺寸误差、形状误 差和表面粗糙度。在熔融堆积成形制造中，形状误差有翘曲变形、台阶效应等形式。产生误差的原因有原理性误 差、材料收缩引起的误差、工艺参数引起的误差及设备误差等。分析了各种快速成型制件误差产生的原因，提出减 小误差的方法。
熔融沉积快速成型工艺成型精度的影响因素及对策
熔融沉积快速成型工艺成型精度的影响因素及对策快速成形技术(Rapid Prototyping and Manufacturing, RP&M)，又称快速原型制造技术，是继数控技术之后制造业的又一次重大革命。
它能以最快的速度将设计思想物化为具有一定结构和功能的三维实体，低成本制作产品原型甚至零件，非常适合当代市场竞争的需要。
因为该技术对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用，所以自问世以来，已经在制造业、工业设计、文化艺术、建筑工程以及医疗卫生等领域得到了广泛的应用，并由此产生了一个新兴的技术领域。
1 FDM工艺的发展工业界越来越多的采用快速成型技术来进行产品开发，据调查，现在常用的几种类型的成型机在实际应用中具备各自的优点，而目前国际销售市场上，占份额最大的是基于FDM的快速原型设备(占43%)，这种设备有小巧、价格低廉、应用材料范围广泛、可直接制成工业产品的优点，在企业设计之中有着广泛的应用，图1所示是使用FDM成型机制作的模型照片。
图1 FDM工艺制作的手机外壳和花瓶模型成型精度是快速成型技术在工业应用中的关键问题之一，也是RP研究的重点，本文总结了大量的模型制作实践过程中的成型精度影响因素，并提出相应的对策。
2 FDM成形过程中精度的影响因素分析及相应对策2.1 CAD模型离散化过程中的两重精度损失采用STL文件格式的三角面片来近似逼近CAD模型，这一网格化过程给模型情度带来一重损失：分层后的层片文件采用CLI格式用线段近似逼近曲线引起另一重精度损失。
针对这两种文件表示格式引起的精度损失，我们只能靠寻求更优的CAD借口数据标准来提高精度、减少损失，如现在有些学者已经着手研究用STEP标准替代STL标准来进行模型的表示，可以借鉴推广。
2.2材料收缩性能引起的尺寸误差FDM系统所用材料为热塑性材料(如石蜡、ABS等)，成形过程中材料会发生两次相变过程:一次是由固态丝状受热熔化成熔融状态；另一次是由熔融状态经过喷嘴挤出后冷却成固态。
激光烧结快速成型件的精度分析及改进措施
激光烧结快速成型件的精度分析及改进措施一、前言快速成形技术（RapidPrototyping&Manufacturing,缩写为RP）是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术.是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总称，其基本过程是：首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、CAD模型），然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形机成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。
1.1快速成型技术其特点1.可以制造任意复杂的三维几何实体。
由于采用离散／堆积成型的原理．它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加，可实现对任意复杂形状零件的加工。
越是复杂的零件越能显示出RP技术的优越性此外，RP技术特别适合于复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的零件。
2.快速性。
通过对一个CAD模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息。
从几个小时到几十个小时就可制造出零件，具有快速制造的突出特点。
3.高度柔性。
无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的制造过程，快速制造工模具、原型或零件。
4.快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两大先进目标．即材料的提取（气、液固相）过程与制造过程一体化和设计（CAD）与制造（CAM）一体化。
5.与反求工程（Reverse Engineering）、CAD技术、网络技术、虚拟现实等相结合，成为产品决速开发的有力工具。
二、数据处理误差2.1格式转换误差CAD模型的STL格式转换即是用三角形面片逼近实际模型表面，转换为所谓的事实上的标准文件格式。
STL文件的精度等级不同，所产生的转换误差也不同。
STL文件的精度是指用STL格式拟合最大允许误差。
FDM工艺参数对制件精度影响的实验研究
第17卷第1期2008年3月淮海工学院学报(自然科学版)Journal of Huaihai Institute of Technology(Nat ural Science Edition)Vol.17 No.1Mar.2008 文章编号:167226685(2008)0120021204FDM工艺参数对制件精度影响的实验研究彭安华1,2,张剑峰2,张江林2(1.淮海工学院工程训练中心,江苏连云港 222005;2.扬州大学机械工程学院,江苏扬州 225009)摘 要:精度和效率是制约快速成型技术发展的瓶颈,如何提高快速成型制件的精度已成为快速成型技术研究的热点问题之一。
快速成型制件产生误差的因素有原理性误差、设备误差、工艺误差及材料收缩引起的误差。
阐述了FDM工艺中丝材的粘结机理,通过实验着重分析了各工艺参数(温度、层厚、速度、线宽补偿、延迟时间)对成型工艺过程的影响及对成型制件精度的影响。
关键词:熔融堆积成型;工艺参数;粘结;精度中图分类号:T Hl64;T G37 文献标识码:AExperimental R esearch into the Influence of T echnical Parameterson Parts PrecisionPEN G An2hua l,2,ZHAN G Jian2feng2,ZHAN G Jiang2lin2(1.Engineering Training Center,Huaihai Institute of Technology,Lianyungang222005,China;2.Institute of Mechanical Engineering,Yangzhou University,Yangzhou225009,China)Abstract:As p recision and efficiency are t he bottlenecks t hat rest rain t he develop ment of rapid prototyping technology(RP T),t he enhancement of p recisio n has become one of t he focuses in t he st udies on RP T.Factors which produce errors in f used deposition modeling(FDM)may in2 clude p rinciples,equip ment,process and co nt raction of ABS materials.The adhesive mechanism in FDM p rocess is elaborated in t his paper.Besides,t he influence of different technical parame2 ters o n t he FDM process and part s precisio n is analyzed,including temperat ures,layer t hickness, velocity,compensation of linear widt h and deferment time.K ey w ords:FDM;technical parameters;adhesion;precision0 引言熔融堆积成型(f used deposition modeling, FDM)是快速成型制造中应用较广泛的一种工艺方式。
快速成型技术的数据处理
4.3.3 二维层片数据格式
1.SLC格式
SLC格式是Materialise公司为获取快速成型三维模型分层 切片后的数据而制定的一种存储格式。是CAD模型的2.5维 的轮廓描述，它由Z方向上的一系列逐步上升的横截面组成， 这些横截面由内、外边界的轮廓线围合成实体。
5. STL文件的优势
（1）文件生成简单。几乎所有的CAD软件皆具有输出STL文件的功能， 同时还可以控制输出的精度。 （2）适用对象广泛。几乎所有三维模型都可以通过表面三角网格化生 成STL文件。 （3）分层算法简单。STL文件数据结构简单，分层算法也相对简单得多。 （4）模型易于分割。当零件很大，难以在成型机上一次成型时，就需 要将零件模型分割成多个较小的部分，进行分别制造，而分割STL模型 相对简单得多。 （5）接口通用性好。能被几乎所有的快速成型设备所接受，已成为行 业公认的快速成型数据接口标准。
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2. STL文件的格式
STL文件有文本（ASCII）和二进制（BINARY）两种格式。 （1）文本（ASCII）格式
该格式使用四个数据项表示一个三角形面片信息单元facet，即三角形三个 顶点坐标，以及三角形面片指向实体外部的法向量坐标。改格式的特点是易于 人工识别及修改，但因该格式的文件占用空间太大，目前仅用来调试程序。 ASCII格式的语法如下：
• 误差越小，所需的三角形面片数量越多，形成的三维实体就 越趋近于理想实体的形状。但精度的提高会使STL文件变大， 同时分层处理的时间将显著增加，有时截面的轮廓会产生许 多小直线段，不利于轮廓的扫描运动，导致表面不光滑且成 型效率降低。
• 所以，从CAD软件输出STL文件时，选取的精度指标和控制参 数应根据CAD模型的复杂程度以及快速成型精度要求的高低进 行综合考虑。
快速成型制件精度的影响因素分析_刘杰
摘要：光固化快速成型技术是国内外公认的一种应用前景最为广阔、技术最成熟、发展最迅速、研究最深 入的成型方法。它不仅具有制造周期短、材料利用率接近 100%的优点还可以成型复杂、精密零件，且快速 可靠、无污染、制造成本低。但用该方法制成的零件的精度却一直难以提高，严重地困扰着整个制造业， 限制了该技术的实际应用和推广。本文着重对快速成型的工艺过程中的前处理、成型加工和后处理工序中 影响成型精度的因素进行了分析，即包括：数据前处理阶段的 STL 文件格式转换和分层厚度，成型加工阶 段的设备误差、材料变形、光斑直径、扫描速度、扫描间距，还有后处理阶段的去除支撑、残余应力和环 境因素对成型制件的影响。并提出了一些减少误差、提高精度的措施。 关键词：光固化；制件精度；影响因素；
图1
不同精度的 STL 文件格式表示
而消除这种误差的方法就是直接从 CAD 中产生制造数据，但实际应用中尚未达到这一 步。所以，只能在 CAD 模型进行 STL 文件转换时，根据工艺条件和制件精度要求恰当地选 取精度参数值来减小这一误差，而这往往取决于经验。 1.2 分层厚度的影响 分层切片是以 STL 文件为基础，确定分层方向后，用一簇垂直于分成方向的平行平面 与 STL 文件模型相截，所得到的截面与模型实体的交线就是每一薄层的轮廓与实体信息。 平行平面间的距离就是分层厚度， 也就是成型叠加时的单层厚度。 由于每一切片层间存在距 离，因此切片不仅破坏了模型表面的连续性，而且不可避免地丢失了两层间的信息，导致原 型产生形状和尺寸上的误差。图 2 所示零件尺寸为：m=4.26mm， n=55.83mm，Z 为分层堆 积方向。若分层厚度Δ d=0.10mm 时，制作的零件尺寸 m=4.20mm ，误差为 0.06mm ， n=55.8mm，误差为 0.03mm；当分层厚度Δd=0.05mm 时，制作的零件尺寸 m=4.25mm，误 差为 0.01mm，n=55.85mm，误差为 0.02mm。由此可见，层厚越小，误差越小。但层厚又受 精度、制作时间和成本等的影响，并不是越小越好。本例中，当层厚Δd=0.03mm 时，此时 制作零件尺寸 m=4.26mm，n=55.83mm，误差均为零。所以，合理选择分层厚度有助于减小 或消除误差。当沿切层方向尺寸能被层厚整除时，则没有误差。
快速成型技术及其向产品化生产发展所面临的技术问题
快速成型技术及其向产品化生产发展所面临的技术问题快速成型技术问世以来，已实现了相当大的市场，发展非常迅速。
人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。
该技术通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段结合，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。
1快速成型技术的优点1）快速成型作为一种使设计概念可视化的重要手段，计算机辅助设计零件的实物模型可以在很短时间内被加工出来,从而可以很快对加工能力和设计结果进行评估。
2)由于快速成型技术是将复杂的三维型体转化为两维截面来解决，因此，它能制造任意复杂型体的高精度零件，而无须任何工装模具。
3）快速成型作为一种重要的制造技术，采用适当的材料,这种原型可以被用在后续生产操作中以获得最终产品。
4）快速成型操作可以应用于模具制造，可以快速、经济地获得模具。
5）产品制造过程几乎与零件的复杂性无关，可实现自由制造，这是传统制造方法无法比拟的。
2快速成型的基本原理基于材料累加原理的快速成型操作过程实际上是一层一层地离散制造零件。
为了形象化这种操作，可以想象一整条面包的结构是一片面包落在另一片面包之上一层层累积而成的。
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，区别是制造每一层的方法和材料不同而已。
2. 1快速成型的一般工艺过程原理2。
1.1三维模型的构造在三维CAD设计软件(如Pro/E\UG\SolidWorks\SolidEdge等）中获得描述该零件的CAD文件。
目前一般快速成型支持的文件输出格式为5TL模型，即对实体曲面近似处理，即所谓面型化(Tessallation）处理，是用平面三角面片近似模型表面。
这样处理的优点是大大地简化了GAD模型的数据格式，从而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准标准，每个三角面片用4个数据项表示，即3个顶点坐标和法向矢量，而整个CAD模型就是这样一组矢量的集合。
材料成型过程中的精度控制与提升研究
材料成型过程中的精度控制与提升研究在现代制造业中，材料成型是一项关键的工艺过程。
无论是金属加工、塑料制品还是陶瓷制造，精度控制都是至关重要的。
精度的提升可以直接影响产品的质量和性能，因此，对于材料成型过程中的精度控制与提升的研究具有重要意义。
首先，我们需要了解材料成型过程中的精度控制的意义。
精度控制的目标是确保产品的尺寸、形状和表面质量符合设计要求。
在制造过程中，精度控制可以避免产品的尺寸偏差，确保产品的互换性和可靠性。
此外，精度控制还可以提高产品的性能，如提高材料的强度、硬度和耐磨性等。
在材料成型过程中，精度控制的关键是控制材料的变形和收缩。
材料在成型过程中会发生变形，这是由于应力和温度的作用导致的。
因此，精度控制的关键是控制材料的应力和温度分布。
通过合理的工艺参数选择和优化，可以减小材料的变形和收缩，从而提高产品的精度。
在金属加工中，精度控制的研究主要集中在成形工艺的优化和模具设计上。
成形工艺的优化包括选择合适的成形方法和工艺参数，以及优化材料的热处理过程。
模具设计的关键是设计合理的结构和几何形状，以减小材料的变形和收缩。
此外，还可以采用先进的数控加工技术和在线测量技术，提高产品的精度。
在塑料制品制造中，精度控制的研究主要涉及熔融流动和冷却过程的模拟和优化。
塑料在熔融流动过程中会发生变形和收缩，因此，通过合理的模具设计和熔融流动模拟，可以减小塑料制品的变形和收缩，提高产品的精度。
此外，还可以采用先进的注塑机和模具加热系统，提高产品的熔融流动和冷却控制。
在陶瓷制造中，精度控制的研究主要涉及成型工艺和烧结过程的优化。
陶瓷在成型和烧结过程中会发生变形和收缩，因此，通过合理的成型工艺和烧结工艺的优化，可以减小陶瓷制品的变形和收缩，提高产品的精度。
此外，还可以采用先进的成型设备和烧结设备，提高产品的成型和烧结控制。
总之，材料成型过程中的精度控制与提升研究对于现代制造业具有重要意义。
通过合理的工艺参数选择和优化，以及先进的设备和技术的应用，可以减小材料的变形和收缩，提高产品的精度。
浅谈3D打印的误差分析
浅谈3D打印的误差分析【摘要】本文从理论上介绍3D打印的基本原理，并系统的分析了成型的前期数据处理、成型加工过程和后处理三个阶段各因素对成型精度的影响。
同时，提出了改进成型制件精度的措施和方法，对快速成型技术的发展有一定的指导意义。
【关键词】快速成型；成型精度；工艺参数0.引言3D打印与传统的制造业去除材料加工技术不同，其遵循的是加法原则。
首先设计出所需零件的三维模型，然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片；再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。
目前基于分层制造原理，将三维造型转化为二维轮廓信息叠加造型的快速加工方法，其成型制件的精度与很多因素有关。
1.前期数据处理误差在成型制件建模完成之后，需要将其进行数据方面的转换，目前被应用最多的就是STL格式文件，主要是用小三角面片来近似的逼近任意曲面模型或实体模型，能够较好的简化CAD模型的数据格式，同时在之后的分层处理时，也能够较好的获取每层截面轮廓上的相对于模型实体上的点。
1.1 STL格式化引起的误差STL格式文件的实质就是用许多细小的空间三角形面来逼近还原CAD实体模型，其主要的优势就在于表达清晰，文件中只包括相互衔接的小三角形面片的节点坐标和其外法向量。
用来近似逼近的三角形数量将直接影响着实体的表面精度，数量越多，则精度越高，但是三角形数量太多即过高的精度要求，会造成文件内存过大，增加数据处理时间。
所以应在精度范围内选择合理的离散三角形数量。
当用建模软件输出STL格式文件时都需要确定精度，也就是模拟原模型的最大允许误差。
当表面为平面时将不会产生误差，如果表面为曲面时，误差则将不可避免的存在。
目前，为了得到准确的实体截面轮廓线，应用较多的就是采用CAD直接切片法，该方法可以从根本上消除由STL格式而造成的截面轮廓误差，同时也能够有效的消除格式转换造成的精度误差。
SLS快速成型技术误差综合分析与提高_杨军惠
从事选择性激光烧结仿生人骨的研究； 电话： 15809240710； E-mail：yanghui2001334202 @
的误差和边界表述不当造成的误差[2]。 1.1 CAD 模型 STL 格式拟合形成的误差
扫 描 方 式 的 选 择 直 接 影 响 SLS 加 工 层 面 上 的温度场分布和成型区的扫描顺序, 对制件翘曲 变形有十分重要的影响。 如果对同一点的激光扫
（a） 顺序往返直线扫描
③
④
②
① （b） 分区扫描
（c） 环形扫描
（d） 分形扫描
图 4 几种扫描方式示意图 Fig.4 The schematic diagram of several scanning mode
化结合起来, 将能更大程度上减少分层切片的数 据误差。
2 加工工艺误差
造成加工工 艺误差的因 素较多，SLS 工艺 中 的烧结参数主要有预热温度、 激光功率、 扫描速 度、扫描间隔、扫描路径以及层厚等，而且各因素 对此误差的影响差别很大， 同时各因素之间也相 互关联、 相互制约。 影响零件表面粗糙度的参数 主要是扫描间隔和层厚； 而对于零件的尺寸精度 和形状精度来说, 则是几个因素综合作用的结果。 2.1 粉末预热温度对误差的影响
由于激光加热时, 粉末温度突然升高使之与 周围粉末之间产生一个较大的温度梯度, 易导致 翘曲变形。 对粉末进行预热有利于减少激光照射 的粉末与其周围粉末之间的温度梯度从而可以改 善制件的翘曲变形[6]。 如果预热温度太低，由于粉层 冷却太快，熔化颗粒之间来不及充分润湿和互相扩 散、流动，烧结体内留下大量空隙，导致烧结深度和 密度大幅度下降， 成形件质量因此受到很大的影 响。 随着加热温度的提高，粉末材料导热性能变好 同时低熔点有机成分液相数增加，有利于其流动扩 散和润湿， 可以得到更好的层内烧结和层间烧结， 使烧结深度和密度增加，从而提高成形质量。 但是，
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据 国家 消 防部 门的 统计 资 料显 示 ， 电气 火 灾 呈 逐 年上 升趋 势 ， 电气 火 灾 占总 火 灾数 的 比例 也在 快 速 上 升， 电 因 气 火 灾 造成 的损 失在 火 灾 总损 失 的４ ％ 上 ， 海 经 济发 ０以 沿 达 地 区建 筑 电气 火 灾数甚 至 达 到 该省 火灾 总起 数 的７％ ０ 成 型 系 统接 受 的信 息 是 三 维 模 型 经 过 近似 处理 而 得 到 的 ＳＬ Ｔ 格式 文 件 ，这 种 文件 本 身存 在 误 差 ，再 经 分层 近似 又
１ １ Ｔ 格 式 化 误 差 ． Ｓ Ｌ
１ ３ 零件 位 置 放 置 误 差 ． 放 置 误 差 是 指对 于 带有 曲面 的零 件 ，加 工 时 零件 的
放置 方 向不 同 ，会 形 成 不 同 的误 差 。放 置 方 向 的选 择 对
Ｓ Ｌ 数 据 文 件 的 内容 是 将 三 维 实体 的表 面 三 角化 ， Ｔ 并 将 其 顶 点 信 息 和 法 矢有 序 排 列 起 来 而 生 成 的 一种 二 进
２ Ｈ ｂ ｉ Ｗ ｔ ｒ Ｃ ｎ ｅ ｖ ｎ ｙ ａ ｄ Ｈ ｄ ｏ ｏ ｅ ｕ ｖ ｙ ａ ｄ Ｄ ｓ ｇ Ｉ ｓ ｉ ｕ ｅ Ｓ ｉ ｉ ｚ ｕ ｎ ， Ｃ ｉ ａ ０ ０ ８ ｅ ｅ ａ ｅ ｏ ｓ ｒ ａ ｃ ｎ ｙ ｒ ｐ ｗ ｒ Ｓ ｒ ｅ ｎ ｅ ｉ ｎ ｎ ｔ ｔ ｔ ， ｈ ｊ ａ ｈ ａ ｇ ｈ ｎ ５ ０ １
摘
石家 庄
０ ０８ ５０ １
要 结合 建筑 物火 灾 的发 生 ，从设计 、施工 、用 电管 理等 方面 分 析 电气火 灾发 生 的原 因 ，并对 防范措 施进 行 探
讨 。并针 对其 危 害性 ，提 出预 防 电气火 灾 的具体 措施 及对 策 ， 以减少 国家 和 人 民生命 财产 的损 失 。 关键 词 电气 火灾 ；接 地 故障 ； 电气产 品 ；防范 措施 中图 分类 号 ：Ｔ８ Ｕ５ 文献 标识 码 ：Ｂ 文章 编号 ： １７ ８Ｘ ２ １） 卜Ｏ １— ２ ６ 卜４９ （０ １２ １２ ０
１ ２ 分 层 处 理 误 差 ．
精度、制作时间、制作成本之间选择最优的放置方式 。
分 层处理是指在选 定制作方 向后 ，需对 Ｓ Ｌ Ｔ 格式文
件 进 行 一 维 离 散 ， 从而 获 取 每 一 薄 层 截 面轮 廓 及 实体 信
２ 改进 措施
１ ）软 件 从Ｃ Ｄ 型 到 切 片 的 直接 转 换 。现 有 的快 速 Ａ模
Ａｂｓ ａ ｔ Ｃ ｍｂｉ ｇ ｔｒ ｃ ｏ ｎ ｗｉ ｂ ｔｈ ｕｉｌ ｎｇ ｄｉ ｆｉ ｓ ａｎ ａｎ ｙｓｉ ｏ ｆｉ ｃ ｓ ｆ ｍ ｄ ｓｉ ｎ， ｃ ｓｔ ｕｃ ｏｎ ｒｅ ， ｄ ａｌ ｓ ｆ ｒｅ ａｕ ｅｓ ｒｏ ｅ ｇ ｏｎ ｒ ｔｉ ， ｅｌ ｔ ｃ ｐ ｗｅ ｍａ ａｇ ｍ ｔ ｔ ｅ ａ ｒ ｈａ ａ ｅｃ ｒｉ ａｌ ｏ ｒ ｎ ｅ ｅｎ ， ｈ ｐ ｐｅ ｓ ｄｉ ｃ ｓ ｏ ｏ ｉ ｐ ｅｖ ｎｔ ｖ ｍ ａｓ ｒｅ Ｆｏ ｔ ｅ ａ ｇｅ ｓ ｓ ｕｓ ｉ ｎ ｎ ｔｓ ｒ ｅ ｉ ｅ ｅ ｕ ｓ ｒ ｈ ｄ ｎ ｒ ｏｆ ｈ ａｂ ｖ ｔ ｅ ｏ ｅ， ｔ ｅ ｐ ｃｉ ｃ ｈ ｓ ｅ ｆｉ ｍｅ ｕ ｅｓ ｏ ｒｅ ｅ ｅｌ ｃ ｒｉ ａｌ ｆ ｒ ａ ｄ ｏ ｎｔ ｒ ａｓ ｒ ａｒ ｐ ｐ ｅ ， ａｓ ｒ ｔ ｐ ｖ ｎｔ ｅ ｔ ｃ ｉ ｅｓ ｎ ｃ ｕ ｅ ｍｅ ｕ ｅｓ ｅ ｒｏ ｏｓ ｄ ｉ ｏ ｅ ｔ ｒｅ ｕｃ ｔ ｎ ｎ ｒｄ ｒ ｏ ｄ ｅ ｈｅ ａｔｉ ａｌ ｎ ｐ ｏｐ ｅ’ ｓ ｏ ｏ ｌｉ ｅ ｎｄ ｒｏ ｅ ｙ． ｏｎ ａ ｄ ｅ ｌ ｌ ｓｓ ｆ ｆ ａ ｐ ｐ ｒｔ Ｋ ｗｏ ｄｓ ｅｙ ｒ ｅｌ ｃ ｒｉ ａｌ ｅ ｔ ｃ ｆｉ ｒｅ： ｇ ｏ ｎｄ ａ ｔ： ｅ ｅ ｒｉ ｌ ｒ ｕ ｆ ｕｌ ｌ ｃｔ ｃａ ｐｒ ｄ ｔｓ： ｐ ｃ ｕｔ ｏ ｏ ｕｃ ｒｅ ａ ｉ ｎｓ
会 产 生 误 差 。 如果 成 型机 能 接 受 三 维 实体 模 型信 息 ，直
２ １年 ７ 下 第 ２期 （ 第２ ３ ） ０１ 月 １ 总 ４期
１２ １
魏 刘 ： 筑 气 灾 因 防 措 欣 冬 建 电火 原 及 范施
霜 技术在线 ห้องสมุดไป่ตู้
建筑 电气火 灾原 因及 防范措施
魏 欣 刘 冬
ｌ河 北省南水北调工程建设管理局
石家 庄
０ ０ ３ ５ ０５
２河 北省水利水 电勘测设计研 究院
制 信 息 ，但 从 本 质上 是用 有 限 的小 三 角 面 片 的组 合 来 逼
快速原型的分层处理 、制作精度 、制作时间、成本有重
要影 响 。如 图１ 所示 ，生产 制 作 一个 圆柱 ，零件 放 置 方式 分为 ：水 平 放 置 、 竖 直放 置 和 倾 斜 放 置 。 扫描 平 面 为 长 方形 和 圆形 ，不 同的 放置 方 式将 会 生 成 不 同 的 误差 。水 平 放 置 ：扫 描 平 面 为 长方 形 ，截 面 为 圆 形 。 竖 直放 置 ：
灾 ； 类 是 电气 火 灾 ， 电气设 备 在 运 行 中产 生 的热 量、 二 即
８ ％ 随着火 灾 总数 的增加 ， 年 电气 火 灾的 次数也 在快 速 ０。 每 上 升。 下面着 重论述 建筑 电气 火 灾原 因及防 范措施 。
１ 建筑 电 气火 灾原 因 的分析
１ １接地故障 引起 的火 灾 ．
放置、倾斜放置 、竖直放置 。本例中竖直放置 的圆柱没
有 误 差 。不 同 的放 置 方 式 会 影 响 零 件 的加 工 高 度 ，进 而
影响零件加工 的时间，对成本产生很大 的影响 。在生产
时 ，根 据 零 件 的实 际 情 况 选 择 不 同 的放 置 方 式 ，对 制 作
影响产品的最终精度 。
扫 描 平 面 为 圆 形 ，截 面 为长 方 形 。倾斜 放 置 ：扫 描 平 面 为 长 方 形 ，截 面 为椭 圆 。产 生 误 差 从 大 到 小依 次为 水 平
近Ｃ Ｄ 型 表 面 ，是 原始 模 型 的一 阶近 似 ，不可 能 完全 表 Ａ模
达 原 始 设 计 的 意 图… 。小三 角 面 片 数量 的 多少 直 接 影 响
近似逼 近的精度 ，精度要求越高，选取的三角面片应该
越 多 。Ｓ Ｌ Ｔ 数据 格 式 文件 的数 据 量越 大 ，后续 数据 处理 的
运 算 量 也就 越 大 ，可 能 超 出快 速成 型 系列 所 能 接 受 的 范 围 。而 且 在 表 达 截 面 轮 廓 时 会产 生 许 多小 线 段 ， 不 利 于 激光 头 的扫 描 运 动 ，导 致 生 产 效率 下 降和 零 件 表 面 不 光 滑 。 由Ｃ Ｄ 型 到 生 成 Ｓ Ｌ 件 就 已经形 成 的偏 差 ，进 而 Ａ模 Ｔ文
随 着 中国 经济 的腾 飞 ， 筑 业 有 了飞速 发 展 ， 三 产 建 第 业 的兴 起 、 层 建 筑 的 增 多、 修 工 程 的普及 ， 灾 隐 患 高 装 火 也 随 之 增 多 。 筑 物 发 生 火 灾 的原 因 有 两 类 ： 类 是 有 建 一 关人 员 的 防火 意 识 较 差 ， 源 管理 不 善 ， 用不 慎 引起 火 火 使
接 地 故 障 指 带 电 导 体 与 水 管 钢 管 、 设 备 金 属 外 壳 的接 触 短 路 。接 地 故 障 比较 隐蔽 ，不 易 发 觉 ， 也 比较 复
电火 花 或 电弧 直 接 引起 火 灾 和 爆 炸 （ 线 路 、 如 电动 机 、 电
炉、照 明器 具 、 座 、 关 等设 备均可 能 引起 火 灾 ）。 插 开
杂 ，故接 地故 障起 火 的危 险性较 大 。 按照规范， 民用 建 筑 电气 接 地 一 般 采 用 Ｔ － — 接 地 ＮＣＳ 系统 ， 即零 线 在 进 户处 做 重 复 接 地 ， 户后零 线 （ 线 ） 入 Ｎ 和 保 护 接 地 线 （ Ｅ ） 开 敷 设 ， 插 座 和人体 易接 触 外 壳 Ｐ线 分 在
德州 职业 技术学院 山东德州 ２ ３ ０ ５００
娼 萑
图 １ 位置 放置 误差
息 。切 片 方 向 及 厚度 的选 择 对 快 速 原 型 的精 度 、制 作 时 间 、成 本 有 重 要 影 响 。切 片 的过 程 是通 过 一簇 垂 直 于 制 作 方 向 的平 行平 面 与Ｓ Ｌ 式文 件 模 型相 截 ，所 得 到 的截 Ｔ格 面 与 模 型 实 体 的 交线 就 是 各 薄 层 的 轮廓 与 实体 信 息 。平 行 平 面 之 间 的距 离就 是 分 层 厚 度 ， 也就 是 成 型 叠 加 时 的 单层 厚度 。 由于每 一切 片层 之 间存在 距 离 ，因此切 片 不 仅 破 坏 了模 型表 面 的连 续 性 ，而且 不可 避 免 地 丢 失 了两
切 片层 间 的信 息 、导 致原 型产 生形 状和 尺寸 上 的误差 。
成型工艺的数据处理部分入手，对 影响快速成型件精度
的 因素进 行探 讨和 分析 ，并提 出一 些提 高精 度 的措施 。
１前期数据准备对成型件精度的影响
前 期数 据 准 备 中产 生成 型 误差 的因 素分 为 ：Ｓ Ｌ 式 Ｔ格 文 件 转 换 误 差 、分 层 处 理 误 差和 零 件 放 置 误 差 。 在成 型 过 程 开 始 前 ，必 须对 实体 的三 维Ｃ Ｄ 型 进 行Ｓ Ｌ 式化 Ａ模 Ｔ格 及 切 片 分 层 处 理 ， 以便 得 到加 工 所 需 的一 系 列 的 截 面轮 廓 信 息 。在 进 行数 据处 理时 会带 来误 差 。
Ａｕ ｈ ’ ｓ ｄ ｅ ｔ ｏｒ ａ ｄｒ ｓｓ
１ ｅ ｅ ａ ｅ ｉ ｅ ｓ ｏ ｒ ｊ ｃ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｎ Ｍ ｎ ｇ ｍ ｎ ｕ ｅ ｕ Ｓ ｉ ｉ ｚ ｕ ｎ ， Ｃ ｉ ａ ０ ０ ３ Ｈ ｂ ｉＷ ｔ ｒ Ｄ ｖ ｒ ｉ ｎ Ｐ ｏ ｅ ｔ Ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｏ ａ ａ ｅ ｅ ｔ Ｂ ｒ ａ ， ｈ ｊ ａ ｈ ａ ｇ ｈ ｎ ５ ０ ５