第十章 快速成形采用的材料

4、金属 快速成形技术用以下三种方法制作金属件： 1)转换法。它用快速成形件作母模，再经铸 造或金属喷镀得到金属件。 2)非直接法。又称为低密度基体法，它先用快 速成形机制作较低密度的金属件．然后再经后 烧结、渗透金属使其成为高密度金属件。 3)直接法。用快速成型机直接制造高密度的金 属件而不需要二次处理。
二、直接用材料


1.反应型聚合物 SLA型快速成形机采用的液态光敏聚合物，如丙烯 酸 树脂和环氧树脂，都属于反应型聚合物。它是一种 热固性材料。

2.非反应型聚合物 SLS、FDM和TDP型快速成形机采用非反应型聚合 物作原材料，它们被加热至熔点后能熔合，冷却 后迅速固化。 3.纸 LOM型快速成形机采用经过处理的纸作原材料。 这种纸由纸质基底和涂覆的粘结剂、改性添加剂 组成，它的成本较低，基底在成形(即切割)过程 中始终为固态，没有状态变化，因此翘曲变形小 ，最适合于中、大型零件的成形。
快速成形技术
王志伟
湖北工业大学 机械工程学院
2011年3月
第十章 快速成形采用的材料
一、概述 二、直接用材料 三、间接复制用材料
一、概述
材料是快速成形技术的核心．—种新材料的出现往 往会使快速成形工艺及其设备结构、成形件品质和
成形效益发生巨大的进步。
快速成形技术中采用的材料可分为直接成形用材料
和间接复制用材料两类。
真空浇注硅橡胶步骤

1)将硅橡胶和固化剂置于真空箱中，使其脱气图 (a)； 2)脱气后，在真空箱中混合硅橡胶和固化利图(b)； 3)在真空箱中，将混合后的硅橡胶注入母模图(c)； 4)使已浇注、尚未完全固化的硅橡胶模在真空箱中 脱气图(d)； 5)待硅橡胶模初步固化后，移去母模，再将硅橡胶 模置于烘箱中，使其完全固化。
5.石膏

（1）优点 价格低廉 能清晰地复印表面上的细小特征 制作模具的尺寸范围大 操作简单、方便

（2）缺点
石膏模的冷却率低，散热慢， 会降低铸件的机械性能
对于每一个铸件都必须制作一 个新石膏模，工作效率低

（3） 制作石膏模的过程
用快速成形 机制作母模
浇注第一个硅 橡胶模(负的)
浇注石膏 模(负的)

反应成形塑料是反应注射成形(Reaction Injection Mould，简称RIM)工艺形成的一种 材料。它的原材料通常是液态双组分物料。
（2）组份
a. 活泼氢的化合物，如多元醇（树脂）， Βιβλιοθήκη b. 异氰酸酯(硬化剂)。
反应注射成型原理图
反应注射成形的优点



1)反应固化成的聚氨酯有很好的性能，有软、硬及 不同的颜色多种材料。 2)直接使用液态原料进行注射，材料的流动性好， 不必加热和施加高压，混合反应温度仅为40一 95℃，对成形模具的要求不高，模具成本低、寿 命长。 3)所需注射设备简单、便宜、易于操作，材料价格 适中。 5)可通过着色来获得不同颜色的制件。
2.金属基合成材料
（1）优点
硬度高 较高的工 作温度 可复制高 温模具
（2）材料组份
金属粉(如 铝粉、钢粉〕 粘结剂(如环氧 树脂) 固化剂
3.陶瓷基合成材料
（1）优点
更高硬度 更高的工 作温度 可复制高 温模具
（2）材料组份 粘结剂(如环氧 树脂) 固化剂
陶瓷粉
4.反应成形塑料
（1）应用场合

5、砂、陶瓷 SLS型快速成形机可以用包裹粘结剂的耐火砂 作原材料直接制作铸造用砂型。也可以用包裹 粘接济的陶瓷粉作原材料。
三、间接复制用材料




将快速成形机制作的工件当母模，用硅橡胶、金属 基或陶瓷基合成材料、反应成形塑料和石膏等、可 以方便地复制模具、塑料件和金属件。这些材料称 作间接复制用材料。 1.硅橡胶 硅橡胶有很好的弹性和复印性能，用它来复制模具 时，可不考虑拔模斜度，基本不会影响尺的精度。 为了避免浇注时产生气泡，必须进行真空浇注，具 体步骤如下：
浇注步骤图
一种简便的浇注方法



1)在普通工作室中，混合少量的硅橡胶和固化剂； 2)将混合后的硅橡胶涂覆在母模的表面，构成厚度 为1—2mm的薄涂层； 3)在固化过程中，使涂覆的硅橡胶层充分脱气，用 刀片划破无法自行消失的气泡； 4)待硅橡胶薄层完全固化和脱气后，将大量混合的 硅橡胶和固化剂注入母模； 5)待硅橡胶模初步固化后．移去母模，再将硅橡胶 模置于烘箱中．使其完全固化。
浇注第二个硅 橡胶模(正的)
制作石膏模的过程图
思考题
1.在快速成形中，直接成形用的材料主 要有哪几种? 2. SLA型快速成形机通常采用哪类材料? 3.SLS、FDM和TDP型快速成形机通常 采用哪类材料? 4.LOM型快速成形机通常采用哪类材料?