快速成型技术概述

逆 向 工 程 技 术 及 其 应 用
三、光固化成型工艺
2、光固化成型技术的特点 光固化成型技术制作的原型可以达到机磨加工的表面效 果，是一种被大量实践证明的极为有效的高精度快速加 工技术，其具体优点如下： (1)成型过程自动化程度高。 (2)尺寸精度高。
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（2）制造者受益
（3）推销者受益 （4）用户受益
三、光固化成型工艺
1、光固化成型基本原理 ： 液槽中盛满液态光敏树脂，氦一镉激光器或氩离子 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，被扫描 区域的树脂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敷上一层新的液态树脂， 然后刮板将粘度较人的树脂液面刮平，进行下层的扫描 加工,新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直 至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。当实体 原型完成后，首先将实体取出，并将多余的树脂排净。
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五、熔融沉积快速成型工艺
当然，FDM 成型工艺与其他快速成型工艺相比，也存在 着许多缺点，主要如下： ( 1 )成型件的表面有较明显的条纹。 ( 2 )沿成型轴垂直方向的强度比较弱。 ( 3 )需要设计与制作支撑结构。 ( 4 )需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长。 ( 5 )原材料价格昂贵。
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五、熔融沉积快速成型工艺
1.熔融沉积工艺的基本原理
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五、熔融沉积快速成型工艺
熔融沉积又叫熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热 熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头可 沿着X 轴方向移动，而工作台则沿Y轴方向移动。 如果热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部 分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出 喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。 一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层 的厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体造型。 喷头的前端有电阻丝式加热器，在其作用下，丝材被加 热熔融，然后通过出口，涂覆至工作台上，并在冷却后 形成界面轮廓。
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物快速成型系统。
二、快速成型技术的分类及优越性
RP&M技术按照所使用的材料不同和零件的建造技术不 同可分为多种工艺，其中包括： 光固化技术（SLA） 选择性激光烧结技术（SLS） 层状物体制造技术（LOM） 熔融沉积制造技术（FDM）
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六、选择性激光烧结工艺
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六、选择性激光烧结工艺
2.选择性激光烧结工艺的特点 选择性激光烧结工艺和其他快速成型工艺相比，其最大 的独特性是能够直接制作金属制品，同时该工艺还具有 如下一些优点：
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四、叠层实体制造工艺
( 8 )设备采用了高质量的元器件，有完善的安全、保护 装置，因而能长时间连续运行，可靠性高，寿命长。 ( 9 )操作方便。 但是，LOM 成型技术也有不足之处： ( 1 )不能直接制作塑料上件。 ( 2 )工件（特别是薄壁件）的抗拉强度和弹性不够好。 ( 3 )工件易吸湿膨胀，因此，成型后应尽快进行表面防 潮处理。 ( 4 ) 工件表面有台阶纹，其高度等于材料的厚度（通常 为0.lmm 左右）, 因此，成型后需进行表面打磨。
第五章 快速成型技术
快速成型（快速原型）制造技术（RP&M ）就是借助 计算机、激光、精密传动和数控等现代手段，将计算机辅
助设计（CAD)和计算机辅助制造(CAM）集成于一体，根 据在计算机上构造的三维模型，能在很短时间内直接制造 产品样品，无须传统的机械加工机床和模具。
一、快速成型技术的早期发展
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本章小结
RP 这一制造业中具有重要意义的制造模式从产生到现 在，发展十分迅速。 与过去相比，RP 在成型工艺、RP 软件、设备尺寸、成 型材料、工程应用等方面都有了很大的发展和提高。 这些发展和变化对RP 的未来具有重要影响。
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四、叠层实体制造工艺
1、叠层实体制造工艺的基本原理
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四、叠层实体制造工艺
2.叠层实体制造技术的特点 其主要特点如下： ( 1 )原型精度高。 ( 2 )制件能承受高达200℃ 的温度，有较高的硬度和较 好的力学性能，可进行各种切削加工。 ( 3 )无须后固化处理。 ( 4 )无须设计和制作支撑结构。 ( 5 )废料易剥离。 ( 6 )可制作尺寸大的制件。 ( 7 )原材料价格便宜，原型制作成本低。
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四、叠层实体制造工艺
表面涂覆的具体工艺过程如下： ( 1 )将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打一磨。 ( 2 )按规定比例配制环氧树脂，并混合均匀。 ( 3 )在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度 较低，材料会很容易浸入纸基的原型中。 ( 4 )再次涂覆同样配合比的环氧树脂材料以填充表面的 沟痕并长时间固化。 ( 5 )对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次 用砂纸进行打磨，打磨之前和打磨过程中应注意测量原 型的尺一寸，以确保原型尺寸在要求的公差范围之内。 ( 6 )对原型表面进行抛光，喷涂，以增加表面的外观效 果，
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( 4 )具有较低的熔融温度。
( 5 )流动性要好。
六、选择性激光烧结工艺
1.选择性激光烧结工艺的基本原理 采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在己成形零件的上表面。 加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制系统控 制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的 温度升至熔化点，进行烧结并与下面已成形的部分实现 粘接。 当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺料 辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面 的烧结，直至完成整个模型。 在成型过程中，未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂部 分起着支撑作用。
(3)表面质量优良。
(4)可以制作结构十分复杂的模型。 (5)可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消 失型。
三、固化成型工艺
和其他几种快速成型方法相比，该方一法也存在着许多 缺点。主要有： (1)成型过程中伴随着物理和化学变化，所以制件较易弯 曲，需要支撑，否则会引起制件变形。 (2)设备运转及维护成本较高。 (3)可使用的材料种类较少。目前可用的材料主要为感光 性液态树脂材料。 (4)液态树脂具有气味和毒性，并且需要避光保护，以防 止提前发生聚合反应。 (5)需要二次固化。 (6)液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料，一般 较脆、易断裂，不便进行机加工。
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五、熔融沉积快速成型工艺
2.熔融沉积工艺的特点 熔融沉积快速成型工艺之所以被广泛应用，是因为它具 有其他成型方法所不具有的许多优点。具体如下： ( 1 )由于采用了热融挤压头的专利技术，使整个系统 构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。 ( 2)成型速度快。 ( 3 )用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 ( 4 )可以成型任意复杂程度的零件。 ( 5 )原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变 形小。 ( 6 )原材料利用率高，且材料寿命长。 ( 7 )支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
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五、熔融沉积快速成型工艺
FDM 工艺对支撑材料的要求是能够承受一定的高温、与 成型材料不浸润、具有水溶性或者酸溶性、具有较低的 熔融温度、流动性要特别好等，具体说明如下： ( 1 )能承受一定高温。 ( 2 )与成型材料不浸润，便于后处理。 ( 3 )具有水溶性或者酸溶性。
在1892年，Blanther在他的美国专利中曾建议用叠层 的方法来制作地图模型。 1940年，Perera提出相似的方法，即沿轮廓线切割硬 纸板，然后堆叠，使这些纸板形成三维地貌图。 1964年，Zang进一步细化了该方法，建议用透明的纸 板，每一块均带有详细的地貌形态标记。
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二、快速成型技术的分类及优越性
采用快速成型技术之后，可以及早地、充分地进行评价、 测试及反复修改，并且能对制造工艺过程及其所需的工 具、模具和夹具的设计进行校核，甚至用相应的快速模 具制造方法做出模具，可以大大减少失误和不必要的返 工，具体而言，以下几方面都能受益。 （1）设计者受益
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四、叠层实体制造工艺
5.叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂覆 LOM 原型经过余料去除后，为了提高原型的性能和便于 表面打磨，经常需要对原型进行表面涂覆处理，表面涂 覆的好处有： ( 1 )提高强度。 ( 2 )提高耐热性。 ( 3 )改进抗湿性。 ( 4 )延长原型的寿命。 ( 5 )易于表面打磨等处理。 ( 6 )经涂覆处理后，原型可更好地用于装配和功能检 验。
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五、熔融沉积快速成型工艺
3.熔融沉积成型材料 FDM 技术的关键在于热融喷头，喷头温度的控制要求使 材料挤出时既保持一定的形状又有良好的粘结性能。 除了热熔喷头以外，成型材料的相关特性也是FDM 工艺 应用过程中的关键。 ( 1 )材料的粘度。 ( 2 )材料熔融温度。 ( 3 )粘结性。 ( 4 )收缩率。
( 1 )可采用多种材料。
( 2 ) 制造工艺比较简单。 ( 3 )高精度。 ( 4 )材料利用率高，价格便宜，成本低。 ( 5 )无需支撑结构。