第三章快速成型材料及设备II分解
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快速成型第3章快速成型材料及设备
第3章快速成型材料及设备3．1 快速成型材料快速成型材料一直是快速成型技术研究与开发的重要任务之一，每一种快速成型制造工艺的推出和成熟都与材料研究与开发密切相关。
一种新的快速成型材料的出现往往会使快速成型工艺及设备结构、成型件品质和成型效益发生巨大的进步。
快速成型材料根据原型建造原理、技术和方法的不同分为薄层材料、液态材料、粉状材料、丝材等。
不同的成型制造方法对应的成型材料的性状是不同的，不同的成型制造方法对成型材料性能的要求也是不同的。
在快速成型技术推出初期，一般都是快速成型设备的制造商在从事所需求的材料的研究。
但随着快速成型技术的发展和推广，许多材料专业公司也加入到快速成型材料的研发中，成型材料正向高性能、系列化的方向发展。
快速成型材料一般根据成型工艺方法来分类，分为光固化成型材料、粉末烧结材料、熔融沉积丝材及叠层实体薄层材料等。
根据目前较为常用的快速成型用的材料来看，一般根据材料的性状分类比较清晰，分为液态材料、薄层材料、粉末材料、丝状材料等。
常见的快速成型材料分类见表3－1。
快速成型材料及其性能不仅影响着所制作原型的性能及精度，而且也影响着与成型工艺相关联的建造过程。
快速成型工艺对成型材料性能的总体要求有如下几个方面：1）适应逐层累加方式的快速成型建造模式。
2）在各种快速成型建造方式下，能快速实现层内建造及层间连接。
3）制作的原型具有一定的尺寸精度和尺寸稳定性。
4）确保原型具有一定的力学性能及性能稳定性。
5）无毒无污染。
3．1．1光固化快速成型材料用于光固化快速成型的材料为液态光固化树脂，或称液态光敏树脂。
随着光固化成型技术的不断发展，具有独特性能的光固化树脂（如收缩率小甚至无收缩，变形小，不用二次固化，强度高等）也不断地被开发出来。
1．光固化成型材料分类光固化材料是一种既古老又崭新的材料，与一般固化材料比较，光固化材料具有下列优点。
1）固化快。
可在几秒钟内固化，可应用于要求立刻固化的场合。
快速成型技术及应用讲解92页PPT
快速成型技术及应用讲解
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
ห้องสมุดไป่ตู้
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
ห้องสมุดไป่ตู้
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
快速成型设备分类及基本原理(分析“材料”文档)共7张PPT
快速成型设备分类及基本原理
快 速 成 型 原 理 | 离 散 与原理 快速成型原理|离散与重组 FDM (Fused Deposition Manufacturing)工艺又称为熔丝沉积制造，其工艺过程是以热塑性成形材料丝为材料，材料丝通过加热器的挤压头熔 化成液体，由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，使熔化的热塑材料丝通过喷嘴挤出，覆盖于已建造的零件之上，并在极 短的时间内迅速凝固，形成一层材料。 之后，挤压头沿轴向向上运动一微小距离进行下一层材料的建造。 快速成型原理|离散与重组 快速成型设备分类及基本原理 快速成型原理|离散与重组 SLA(Stereo lithography Apparatus)工艺也称光造型、立体光刻及立体印刷，其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽，由计算机控制激 光束跟踪层状截面轨迹，并照射到液槽中的液体树脂，而使这一层树脂固化，之后升降台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂， 然后再进行新一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到1个三维实体模型。 FDM (Fused Deposition Manufacturing)工艺又称为熔丝沉积制造，其工艺过程是以热塑性成形材料丝为材料，材料丝通过加热器的挤压头熔 化成液体，由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，使熔化的热塑材料丝通过喷嘴挤出，覆盖于已建造的零件之上，并在极 短的时间内迅速凝固，形成一层材料。 之后，挤压头沿轴向向上运动一微小距离进行下一层材料的建造。 SLA(Stereo lithography Apparatus)工艺也称光造型、立体光刻及立体印刷，其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽，由计算机控制激 光束跟踪层状截面轨迹，并照射到液槽中的液体树脂，而使这一层树脂固化，之后升降台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂， 然后再进行新一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到1个三维实体模型。
快 速 成 型 原 理 | 离 散 与原理 快速成型原理|离散与重组 FDM (Fused Deposition Manufacturing)工艺又称为熔丝沉积制造，其工艺过程是以热塑性成形材料丝为材料，材料丝通过加热器的挤压头熔 化成液体，由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，使熔化的热塑材料丝通过喷嘴挤出，覆盖于已建造的零件之上，并在极 短的时间内迅速凝固，形成一层材料。 之后，挤压头沿轴向向上运动一微小距离进行下一层材料的建造。 快速成型原理|离散与重组 快速成型设备分类及基本原理 快速成型原理|离散与重组 SLA(Stereo lithography Apparatus)工艺也称光造型、立体光刻及立体印刷，其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽，由计算机控制激 光束跟踪层状截面轨迹，并照射到液槽中的液体树脂，而使这一层树脂固化，之后升降台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂， 然后再进行新一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到1个三维实体模型。 FDM (Fused Deposition Manufacturing)工艺又称为熔丝沉积制造，其工艺过程是以热塑性成形材料丝为材料，材料丝通过加热器的挤压头熔 化成液体，由计算机控制挤压头沿零件的每一截面的轮廓准确运动，使熔化的热塑材料丝通过喷嘴挤出，覆盖于已建造的零件之上，并在极 短的时间内迅速凝固，形成一层材料。 之后，挤压头沿轴向向上运动一微小距离进行下一层材料的建造。 SLA(Stereo lithography Apparatus)工艺也称光造型、立体光刻及立体印刷，其工艺过程是以液态光敏树脂为材料充满液槽，由计算机控制激 光束跟踪层状截面轨迹，并照射到液槽中的液体树脂，而使这一层树脂固化，之后升降台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂， 然后再进行新一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到1个三维实体模型。
快速成型材料与设备
03
广泛应用于航空、航天、汽车等高技术领域复杂零件的快速制
造。
其他快速成型设备
其他快速成型技术
除了上述几种快速成型设备外，还有叠层实体制造、三维焊接等 其他快速成型技术。
选择原则
根据产品特点、制造要求和成本等因素选择合适的快速成型设备。
技术发展
随着技术的不断进步，快速成型设备在精度、效率、材料适应性 等方面将不断提高。
石蜡
用于制造原型或模型，具有较好 的柔韧性和可加工性。
纸材料
用于制造轻量化的模型或原型，具 有成本低、易加工的特点。
玻璃材料
具有透明度高、化学稳定性好、耐 高温等特点，常用于制造光学零件 和玻璃制品。
03 快速成型设备
激光快速成型设备
激光快速成型技术
利用激光束对材料进行逐层扫描 和熔化，通过逐层堆积的方式构 建三维实体。
金属箔
薄片状的金属材料，常用 于薄壁零件的制造。
复合材料
碳纤维增强复合材料
陶瓷材料
由碳纤维和树脂组成的复合材料，具 有高强度和轻量化的特点。
具有高硬度、高耐磨性和耐高温的特 性，常用于制造精密零件和结构件。
玻璃纤维增强复合材料
由玻璃纤维和树脂组成的复合材料， 具有较好的耐腐蚀性和绝缘性。
其他材料
材料准备
对选定的材料进行预处理，如清洗、干燥、混合等，确保材料质量符合要求。
成型过程控制
成型参数设置
根据材料特性和设备性能，设置合适 的成型参数，如激光功率、扫描速度、 层厚等。
成型过程监控
实时监测成型过程中的温度、压力、 速度等参数，确保成型过程稳定可控。
后处理与表面处理
去除支撑结构
根据材料特性，选择合适的去除方法，如机械切割、激光切割等，去除原型中的 支撑结构。
快速成型技术 绪论
熔融沉积成形的基本原理
采用热熔喷头，使半流动状态的材料流体按模型分层数 据控制的路径挤压出来，并在指定的位置沉积、凝固成型， 这样逐层沉积、凝固后形成整个原型。
三维打印
三维打印原理类似于喷墨打印机原理，首先铺粉，利用喷嘴按 指定路径将液态粘结剂喷在粉层上的特定区域，粘结后去除多余的 材料便得到所需的原型或零件。也可以直接逐层喷涂陶瓷或其他材 料粉浆，硬化后即得到所需的原型或零件。
选择性激光烧结的基本原理
SLS 工 艺 是 利 用 粉 末 状 材料成形的。先在工作台上 铺上一层有很好密实度和平 整度的粉末，用高强度的 CO2 激光器在上面扫描出零 件截面，有选择地将粉末熔 化或粘接，形成一个层面， 利用滚子铺粉压实，再熔结 或粘接成另一个层面并与原 层面熔结或粘接，如此层层 叠加为一个三维实体。
低碳钢渗铜注射模芯和注射模零件
可以生产5万件以下的塑料零件，制成的直径 200mm冲压模，加工200个零件后磨损小于 0.08mm ok
间接制模法：利用RP原型作样件间接地制造模具，克服了 传统样件缺点，能够更快、更好、更方便地设计并制造出各 种复杂的原型(样件)，节省1/2时间和成本。常用的有：用RP 原型制作简易模具 1）用快速成型件作母模，制作硅橡胶模。这类模具寿命可 达20～100件，周期一周左右。 2)以快速成型件作母模，制作树脂型复合模。以液态的环 氧树脂与有机或无机材料复合为基体材料，以RP原型为基 准浇铸模具的一种制模方法。制造的模具寿命为100～5000 件。周期10天左右。
应用高分子材料技术、快速成型技术、快速翻制工艺以及
CNC加工等新技术、新工艺，可快速、低成本地制造非金属 模具，用于10-1000件批量产品的快速制造
该技术根据已有的产品原型，采用电铸、石墨电极研磨、真 空注型、金属喷涂、树脂复型等工艺方法快速制造各种批量 模具，具有成本低、速度快、精度高的优点 适用于产品开发过程中的小批量试制，以及小批量生产的、 结构较简单的模具的生产
快速成型技术及应用讲解
第一章 快速成型原理及方法概要
１.２快速成形的主要工艺方法 1.2.6固基光敏液相法（Solid ground curling--SGC）
固基光敏液相法的工艺原理如图1-8所示。一层的成型过程由五步来 完成：添料；掩膜紫外光曝光；清除未固化的多余液体料；向空隙处填 充蜡料和磨平。掩膜的制造采用了离于成像技术，因此同一底片可以重 复使用。由于过程复杂，SGC成形机是所有成形机中最庞大的一种。
第一章 快速成型原理及方法概要
1.1成型方式分类
(3)受迫成形（Stacking Forming）受迫成型是利 用材料的可成形性（如塑性等）在特定外围约束（边 界约束或外力约束）下成形的方法．传统的锻压，铸 造和粉末冶金等均属于受迫成形．
(4)生长成形(Growth Forming)生长成形是利用材 料的活性进行成形的方法，自然界中生物个体发育均 属于生长成形，“克隆”技术是产生在人为系统中的 生长成形方式．随着活性材料，仿生学，生物化学， 生命科学的发展，这种成形方式将会得到很大发展．
第一章 快速成型原理及方法概要
1.3 RPT的现状和发展方向
2.国内RPT的现状 国内RPT的研究从20世纪90年代初开始，起步较早
，发展很快，具有代表性的有： 清华大学，主要从事基于LOM和FDM工艺的设备、工
艺和材料的研究，已经产业化。 华中理工大学，主要从事基于LOM工艺的设备、工
艺和材料的研究，进来也开展了对SLS的研究，已经产 业化。
和材料各方面都存在很大的发展空间。上述介绍的各种 RP工艺方法各具优缺点，加工对象和应用方向也各有侧 重，使用的材料也不同。因此如何扬长避短，进一步完 善和改进各种RP工艺，提高加工效率和质量，降低设备 制造成本和运行成本，研究开发更多适用材料，降低材 料成本，这是RPT到了产业化阶段参与激烈的市场竞争 必须要面临的问题。
快速成型技术及应用
第一章 快速成型原理及方法概要
1.3 RPT的现状和发展方向
取得重大成果。如美国DTM公司利用SLS工艺成形金属 件。一般可通过两种途径：一是使用高功率二氧化碳激 光直接烧结金属粉，逐层堆积成致密度高的结构件；二 是使用中低功率二氧化碳激光烧结覆膜金属粉成形，然 后通过高温烧结和渗金属处理获得致密度高的结构件。 国内如中北大学已利用SLS工艺间接成形小型结构件并 获得阶段成果。西工大在高功率激光直接烧结金属粉的 研究已取得重大进展。 加强RPT的应用研究，最大程度地拓宽其应用领域 。我国更应重视将RPT与反求工程相结合设计开发新产 品，符合中国国情。
第一章 快速成型原理及方法概要
1.1成型方式分类
根据现代成形学的观点,从物质的组织方式分为以 下四类: (1)去除成形(Dislodge Forming).去除成型是利 用分离的方法,把一部分材料有序地从基体上分离出去 而成型的方法. (2)堆积成形(Stacking Forming)．堆积成型是运 用合并与连接的方法，把材料（气．液．固相）有序 地合并堆积起来的成型方法．RP即属于堆积成型．堆 积成型是在计算机控制下完成的，其最大特点是不受 成型零件复杂程度的限制．从广义上讲，焊接也属堆 积成型范畴．
第一章 快速成型原理及方法概要
１.２快速成形的主要工艺方法
1.2.2分层实体制造(Laminated Object Manufacturing--LOM)
也称薄形材料选择性切割．它根据三维模型每一个截面的轮廓线．在计算 机的控制下，用CO2激光束对薄形材料(如底面涂胶的纸)进行切割，逐步 得到各层截面，并黏结在一起，形成三维产品，如图所示．这种方法适合 成形大．中型零件，翘曲变形小，成形时间较短，但尺寸精度不高，材料 浪费大，且清除废料困难．
快速成型制造的几种典型工艺与后处理课件
快速成型制造的实际应用案 例
在医疗领域的应用
定制化医疗器械
通过快速成型技术，可以快速制造出符合患者特定需求的医疗器 械，提高治疗效果和舒适度。
体外医疗器械
制造体外医疗器械，如假肢、义肢等，可以根据患者的需求进行 个性化定制，提高使用舒适度和效果。
手术导板
利用快速成型技术制作手术导板，帮助医生在手术过程中精确引 导手术切口，提高手术精度和效果。
快速成型制造的几种 典型工艺与后处理课 件
contents
目录
• 快速成型制造概述 • 几种典型快速成型工艺 • 快速成型制造的后处理 • 快速成型制造的实际应用案例 • 快速成型制造的未来发展趋势及挑战 • 相关软件与技术介绍
CHAPTER
快速成型制造概述
快速成型制造的定 义
快速成型制造（Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM）是指基于三维 CAD模型数据，通过可编程、数字化的材料加工方法，快速制造出产品原型或零 件的集合。
粉末烧结成型工艺
原理
01
特点
02
应用领域
03
熔融沉积成型工艺
原理 特点 应用领域
立体印刷成型工 艺
01
原理
02
特点
03
应用领域
CHAPTER
快速成型Байду номын сангаас造的后处理
去除支撑结构
01
02
支撑结构
去除方法
03 注意事项
表面处理
表面粗糙
1
处理方法
2
注意事项
3
结构性能检测
检测方法
检测内容
注意事项
CHAPTER
RPM是一种集计算机辅助设计、材料加工、逆向工程技术、机械工程和电子工程 等多学科于一体的综合性技术。
在医疗领域的应用
定制化医疗器械
通过快速成型技术，可以快速制造出符合患者特定需求的医疗器 械，提高治疗效果和舒适度。
体外医疗器械
制造体外医疗器械，如假肢、义肢等，可以根据患者的需求进行 个性化定制，提高使用舒适度和效果。
手术导板
利用快速成型技术制作手术导板，帮助医生在手术过程中精确引 导手术切口，提高手术精度和效果。
快速成型制造的几种 典型工艺与后处理课 件
contents
目录
• 快速成型制造概述 • 几种典型快速成型工艺 • 快速成型制造的后处理 • 快速成型制造的实际应用案例 • 快速成型制造的未来发展趋势及挑战 • 相关软件与技术介绍
CHAPTER
快速成型制造概述
快速成型制造的定 义
快速成型制造（Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM）是指基于三维 CAD模型数据，通过可编程、数字化的材料加工方法，快速制造出产品原型或零 件的集合。
粉末烧结成型工艺
原理
01
特点
02
应用领域
03
熔融沉积成型工艺
原理 特点 应用领域
立体印刷成型工 艺
01
原理
02
特点
03
应用领域
CHAPTER
快速成型Байду номын сангаас造的后处理
去除支撑结构
01
02
支撑结构
去除方法
03 注意事项
表面处理
表面粗糙
1
处理方法
2
注意事项
3
结构性能检测
检测方法
检测内容
注意事项
CHAPTER
RPM是一种集计算机辅助设计、材料加工、逆向工程技术、机械工程和电子工程 等多学科于一体的综合性技术。
快速成型技术
第六章快速成型技术 (2)4.1 快速原型技术简介 (2)4.1.1 快速成型的基本原理 (2)4.1.2 快速成型的工艺过程 (3)4.1.3 快速原形技术的特点 (4)4.2 RP工艺方法简介 (5)4.2.1典型RP工艺方法简介 (5)4.2.2 典型快速成型工艺比较 (8)4.2.3 其他快速成型工艺 (9)4.3 SCPS350紫外光快速成型机 (9)4.3.1 SCPS350紫外光快速成型机基本原理及制作过程 (9)4.3.2 SCPS350紫外光快速成型机床控制软件的介绍 ..................................... 错误!未定义书签。
4.3.3 SCPS350紫外光快速成型机机床实例讲解............................................. 错误!未定义书签。
第六章快速成型技术4.1 快速原型技术简介快速成型(Rapid Prototyping)是上世纪80年代末及90 年代初发展起来的新兴制造技术，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CAD 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。
快速成型技术自问世以来，得到了迅速的发展。
由于RP技术可以使数据模型转化为物理模型，并能有效地提高新产品的设计质量，缩短新产品开发周期，提高企业的市场竞争力，因而受到越来越多领域的关注，被一些学者誉为敏捷制造技术的使能技术之一。
快速成型与快速模具制造技术及其应用
1976年，P. L. DiMatteo进一步明确 地提出，这种堆积技术能够用来制 造用普通机加工设备难以加工的曲 面，如螺旋桨、三维凸轮和型腔模 具等。在具体实践中，通过铣床加 工成形沿高度标识的金属层片，然 后通过粘接成叠层状，采用螺栓和 带锥度的销钉进行连接加固，制作 了型腔模，如图所示。
由DiMatteo制作的型腔模叠层模型
第三节 快速成型技术的特点及优越性
❖ 快速成型技术的优越性
◎ 用户受益 用户在产品设计的最初阶段，也能见到产品样品甚至少量产品，这使得用户能及早、 深刻地认识产品，进行必要的测试，并及时提出意见，从而可以在尽可能短的时间 内，以最合理的价格得到性能最符合要求的产品。
第一章 概 论
1 快速成型技术的早期发展 2 快速成型技术的主要方法及分类 3 快速成型技术的特点及优越性 4 快速成型技术的发展趋势
1902年，Carlo Baese在他的美国专利(# 774549)中，提出了用光敏聚合 物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速成形技术—“立体平板印 刷术”(StereoLithography)的初始设想。
1940年，Perera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这些纸板粘结 成三维地形图的方法。
第一章 概 论
1 快速成型技术的早期发展 2 快速成型技术的主要方法及分类 3 快速成型技术的特点及优越性 4 快速成型技术的发展趋势
第二节 快速成型技术的主要方法及分类
❖ 快速成型过程
快速成型离散和叠加过程
快速成型技术的制造方式是基 于离散堆积原理的累加式成型， 从成型原理上提出了一种全新 的思维模式，即将计算机上设 计的零件三维模型，通过特定 的数据格式存储转换并由专用 软件对其进行分层处理，得到 各层截面的二维轮廓信息，按 照这些轮廓信息自动生成加工 路径，在控制系统的控制下， 选择性地固化光敏树脂或烧结 粉状材料或切割一层层的成型 材料，形成各个截面轮廓薄片， 并逐步顺序叠加成三维实体， 然后进行实体的后处理，形成 原型或零件，如图所示。
快速成型设备介绍
快速成型设备总结快速成形机系统中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。
本文将对这几种方法得成型材料、制件性能、主要用途、方法特点、优缺点及研究单位几个方面进行介绍：一、SLA（光固化成型法）成形材料：液态光敏树脂；制件性能：相当于工程塑料或蜡模；主要用途：高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
方法的特点：精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%，能成型形状特别复杂(如空心零件)、特别精细（如手饰、工艺品等）的零件。
缺点是设备价格相对较贵。
优点：1、系统工作稳定。
系统一旦开始工作，构建零件的全过程完全自动运行，无需专人看管，直到整个工艺过程结束。
2、尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm以内。
3、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。
4、系统分辨率较高，因此能构建复杂结构的工件。
缺点：1、随着时间推移，树脂会吸收空气中的水分，导致软薄部分的弯曲和卷翅。
2、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。
3、可选择的材料种类有限，必须是光敏树脂。
由这类树脂制成的工件在大多数情况下都不能进行耐久性和热性能试验，且光敏树脂对环境有污染，使皮肤过敏。
4、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靠定位。
研究单位：美国: 3D Systems公司——SLA系列，Aaroflex公司日本: SONY/D-MEC公司，Teijin Seiki公司德国: EOS公司（价格在百万以上）二、SLS（激光选区烧结法）成形材料：工程塑料粉末；如聚碳酸酯、尼龙、覆膜金属制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型；主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型特点：机器比较昂贵,制作的零件表面粗糙，后处理比较麻烦,例如要在表面涂敷环氧树脂固化、打磨等。
还有一个问题是成型件的致密程度较差。
《快速成型技术》课件
医学领域应用
制作医学模型
01
在医学领域，快速成型技术可以用于制作人体组织、器官或骨
骼的模型，辅助医生进行手术规划和模拟。
定制植入物
02
对于需要植入人体内的医疗设备，如牙齿、骨骼等，可以通过
快速成型技术制作出符合患者需求的个性化植入物。
药物研发
03
在药物研发过程中，快速成型技术可以用于制作药物分子模型
悬浮液喷射成型等 微滴喷射成型
金属粉末激光烧结 喷墨式成型
04
快速成型技术的应用案例
产品原型设计
1 2 3
快速制作产品原型
快速成型技术能够快速、准确地制作出产品原型 ，缩短了产品开发周期，降低了开发成本。
优化产品设计
通过制作原型，设计师可以更直观地评估产品外 观、结构和功能，及时发现和改进设计中的问题 。
数据转换与处理
快速成型的数据来源主要是 CAD（计算机辅助设计）软件
设计的三维模型。
数据处理包括模型切片、坐标转 换等步骤，将三维模型转换为快
速成型机可执行的层片数据。
数据处理过程中，需进行支撑结 构设计和工艺参数设置，以确保
成型过程的稳定性和准确性。
成型材料与特性
快速成型的材料种类繁多，包括塑料、树脂、金 属粉末、陶瓷等。
优点
可加工复杂结构、材料种 类多、加工速度快。
应用
广泛应用于航空航天、汽 车制造、医疗器械等领域 。
三维印刷
原理
类似于二维印刷，通过在特定材料上 逐层印刷粘合剂或特殊墨水，形成三 维实体。
优点
应用
适用于快速原型制造、个性化定制等 领域。
设备简单、操作方便、可快速制造出 原型。
其他快速成型技术
第三章_叠层实体快速成型工艺(专业课堂)
藤蔓课堂
12
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
图3-4 Solidimension 藤公蔓司课开堂发的SD 300 叠层打印机
13
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
图3-5 SD300 叠层打印机耗材配件及制作的模型
藤蔓课堂
14
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
图3-6 HRP系列薄材叠层快速成型机
藤蔓课堂
15
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
藤蔓课堂
16
第三章 叠层实体快速成型工艺
1 叠层实体制造工艺的基本原理和特点
2 叠层实体快速成型的材料与设备 3 叠层实体快速成型的工艺过程
4 提高叠层实体快速成型制作质量的措施
5 叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂覆
6 新型叠层实体快速成型工艺方法
藤蔓课堂
17
第三节 叠层实体快速成型的工艺过程
前 处 STL文件
理
切片处理
分
设置工艺参数
层
叠
激光 加热 切片 切碎 切割 辊温 软件 网格
加
速度 度 精度 尺寸
基底制作
原型制作
后 处 余料去除 理
表面质量处理
提高强硬度处理
藤蔓课堂
18
第三章 叠层实体快速成型工艺
1 叠层实体制造工艺的基本原理和特点
藤蔓课堂
7
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
1.叠层实体快速成型材料
薄层材料:纸、塑料薄膜、金属箔等
粘结剂:热熔胶
制备工艺：涂布工艺
纸的性能要求：
1）抗湿性
2）良好的浸润性
3）抗拉强度
4）收缩率小
5）剥离性能好
第三章 快速成型技术(中英文)
▪ Discrete accumulation manufacturing is put forward on the basis of summarizing the development of Rapid Prototyping in the modern forming theory, Indicating the discreteness in the Model information processing. It emphasizes material accumulation in the physical process and embodies the basic prototyping principle. It also possess strong generality and adaptability.
成形机制造一系列 层片并自动将它们 联接起来，得到三 清理零件表面， 维物理实体 去除辅助支撑 结构
major character of Rapid Prototyping technology
➢ The highly flexibility is the main difference between it and NC machine. No matter the numerical control machine or the machining center, they are designed according to a certain type parts. For example, turning center and milling machining center, etc. For different parts need to be different clamping, using different tools. Although their flexibility is very high and produce a batch of parts which contains only a few tens of parts, or even a few parts, however it doesn't increase additional cost. But they cannot be used alone, the material needed to be made into blanks firstly. However RP technology has the highest flexibility. For any parts which their dimensions are not more than forming range. Without any special tools, its model can be manufactured quickly and easily. From the view of manufacturing model, RP has the incomparable advantages of NC machine tools. That is highly flexible, convenient and fast.
成形机制造一系列 层片并自动将它们 联接起来，得到三 清理零件表面， 维物理实体 去除辅助支撑 结构
major character of Rapid Prototyping technology
➢ The highly flexibility is the main difference between it and NC machine. No matter the numerical control machine or the machining center, they are designed according to a certain type parts. For example, turning center and milling machining center, etc. For different parts need to be different clamping, using different tools. Although their flexibility is very high and produce a batch of parts which contains only a few tens of parts, or even a few parts, however it doesn't increase additional cost. But they cannot be used alone, the material needed to be made into blanks firstly. However RP technology has the highest flexibility. For any parts which their dimensions are not more than forming range. Without any special tools, its model can be manufactured quickly and easily. From the view of manufacturing model, RP has the incomparable advantages of NC machine tools. That is highly flexible, convenient and fast.
快速成型技术课件-第三章 快速成型材料与设备
稀释剂是一种功能性单体，可以调节齐聚物的粘度，也 参加聚合反应。
二、叠层实体快速成型（LOM）材料
1、叠层实体材料组成： 叠层实体材料有薄型材料（纸、塑料）、粘接剂 （胶）以及涂布工艺。
2、叠层实体材料的要求： 1）纸的要求： (1)抗湿好,保证不会因时间长而吸水,从而保证热压 过程中不会因为水分的损失而产生变形 (2)良好的侵润性,保证良好的涂胶能力 (3)抗拉强度好,保证在加工过程中不被拉断 (4)收缩率小,保证热压过程中不会因为水分的损失 而产生变形 (5)剥离性好,容易打磨,稳定性好
四、选择性激光烧结（SLS）快速成型材料
选择性激光烧结（SLS）快速成型材料 可用于SLS技术的材料包括：尼龙粉、覆 裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、 蜡粉、金属粉（成型后常须进行再烧结及 渗铜处理）、覆裹热凝树脂的细沙、覆蜡 陶瓷粉和复蜡金属粉等。 要求：容易制备成粉末；熔点低。
二.叠层实体快速成型（LOM）制造设备
LOM成形系统的组成：
LOM成形系统由计算机及控制软件、原材料 存储及送料机构、热碾压机构、激光切割系 统、可升降工作台、数控系统、模型取出装 置和机架组成。
1、激光器的作用：切割作用； 2、热压棍作用：给胶提供能量和施加压力， 提高工件成型后的强度； 3、可升降工作台作用：控制成形工件的升 降； 4、数字控制系统和数字软件作用： 控制 激光器扫描装置、升降台、热压棍的运动。
三、熔融沉积快速成型（FDM）材料
熔融沉积快速成型（FDM）材料
熔融沉积快速成型材料主要在于热喷头喷出材料 时要求既保持一定的形状又有良好的粘接性能。 材料的要求： （1）材料的粘度要求，粘度低，流动性好，阻 力小，有利于材料的顺利挤出； （2）材料熔融温度要求，熔融温度低可以在很 低的温度下挤出，有利于提高喷头的寿命； （3）收缩率小，成型后工件变形小，提高精度； （4）粘接性越高，成型后工件的强度越高。
快速成型技术
防止措施：结晶器、保护渣、电磁搅拌
连铸工艺（浇钢温度、拉坯速度、二冷强度和均匀性）
复习思考题
第四章 ③ 金属型铸造有何优越性，为什么不能广泛取代砂型铸造？
④ 为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织，该如何预防？ 冷却速度问题
⑤ 说明快速成形技术的基本原理。快速成形技术融合了哪些现代技术和科 学？
复习思考题
第二章 ① 液态金属充型过程有哪些水利学特点？ 多相黏性、不稳定、紊流、非封闭
② 液态金属充型过程水利学计算的重要性和主要依据是什么？ 充型过程的分析与计算； 伯努利方程（能量守恒定律）
③ 奥赞公式的意义和成立条件 公式的形式、符号的意义 、反映的问题
浇注系统充满流动、浇口杯液面不变、型腔压力
快速成形技术补充
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
数控机床加工
数控机床加工
打印机造出尼龙自行车
打印机造出尼龙自行车
打印机造出尼龙自行车
打印机造出尼龙自行车
制造者首先使用电脑辅助设计软件设计出了“尼龙自行车”的模型， 然后将设计图纸发送给一台打印机。打印机使用激光束将尼龙纤维粉末 熔化，然后逐层叠放熔化的尼龙粉。电脑软件将三维设计图分割成很多 二维层，让一层粉末成为打印材料的首层，再在其上覆盖一层新粉末， 这样逐层熔化叠加，最终“堆出”了这辆自行车。
“尼龙自行车”由6个部件组成，其车轮、轴承和车轴等部件均采 用添加层制造技术完成，而传动装置、踏板和车轮等零部件都是分开制
造后组装在一起的。一体化的结构设计免去了传统自行车所需要的维修
或装配。
复习思考题
第3章 液态树脂光固化成形 简化版
不同位置扫描工艺的差别
2.2.1 光固化快速成型材料
液态光固化树脂，或称液态光敏树脂。
光固化树脂材料中主要包括齐聚物、反应性稀释剂及光引发剂。根 据光引发剂的引发机理，光固化树脂可以分为三类： (1)自由基光固化树脂 第一类为环氧树脂丙烯酸酯，该类材料聚合快、原型强度高但脆性 大且易泛黄； 第二类为聚酯丙烯酸酯，该类材料流平和固化好，性 能可调节； 第三类材料为聚氨酯丙烯酸酯，该类材料生成的原型柔 顺性和耐磨性好，但聚合速度慢。 稀释剂包括多官能度单体与单 官能度单体两类。此外，常规的添加剂还有阻聚剂、UV稳定剂、消 泡剂、流平剂、光敏剂、天然色素等。其中的阻聚剂特别重要，因 为它可以保证液态树脂在容器中保持较长的存放时间。
液态树脂材料和激光器的价格较高 使用的材料较少
目前可用的材料主要为感光性的液态树脂材料 液态树脂有气味和毒性，并且需要避光保护，以防 止提前发生聚合反应，选择时有局限性 需要二次固化
经快速成型系统光固化后的原型树脂并未完全被激 光固化。
成型系统
成型系统组成
通常立体印刷成型系统由激光器、激光偏转扫描系
激光功率自动调整
对采用激光偏转镜扫描的成型机来说，由于激光束 被偏转而斜射时，焦距和液面光点尺寸是变化的， 这直接影响薄层的固化。 为了补偿焦距和光点尺寸的变化，激光束扫描的速 度也必须是实时调整的。 另外，制作各薄层时，扫描速度也必须根据被加工 材料层厚度变化(分层厚度变化)而作调整
激光束扫描器
动地制造出表面质量和尺寸精度较高、几何形状较复杂的原型。
天津科技大学 Tianjin University of Science & Technology
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其 中 Helisys 公 司 的 技 术 在 国 际 市 场 上 所 占 的 比 例 最 大 。 1984 年 Michael Feygin提出了分层实体制造（LOM）的方法，并于1985年组建Helisys公司， 1992年推出第一台商业机型LOM-1015（台面380mm×250mm×350mm） 后，又于1996年推出台面达815mm×550mm×508mm的LOM-2030H机型， 其成型时间比原来缩短了30%，如图所示。
率达到美国3D Systems公司SLA系列机器的水平，高于日本CMET公司Soup型机器的水平。
不同材料与结构，可调整回流量，从而改善涂层质量，此为国际首创；且可以采用不同公
司、不同牌号的树脂，有良好的兼容性和开放性。优于美国3D Systems公司、日本CMET公司 的同类产品。
零件模型管理和成型数据生成软件在Windows95下自主开发、整机自制，用户界面全部汉
第三章快速成型材料及设备II分解
பைடு நூலகம் ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
一、光固化快速成型制造设备
20世纪70年代末到80年代初期，美国3M公司的Alan J. Hebert(1978)、 日本的小玉秀男(1980)、美国UVP公司的Charles W. Hull(1982)和日本的丸 谷洋二(1983)，在不同的地点各自独立地提出了RP的概念，即利用连续层 的选区固化产生三维实体的新思想。Charles Hull在UVP的继续支持下，完 成了一个能自动建造零件的称之为SLA-1的完整系统。同年，Charles Hull 和UVP的股东们一起建立了3D Systems公司，并于1988年首次推出SLA250机型，如图所示。
上海联泰公司开发的RS-600S光固化成型机
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
二、叠层实体快速成型制造设备
目 前 研 究 叠 层 实 体 制 造 成 型 （ LOM ） 设 备 和 工 艺 的 单 位 有 美 国 的 Helisys公司、日本的Kira公司、Sparx公司、新加坡的Kinergy公司以及国 内的华中科技大学和清华大学等。
采用了快速排序分层法，大大加快分层速度，且具有对分层数据自动诊断和修复功能。 国际上创新的YLSF成型工艺，大大减小了翘曲等变形误差，提高了原型件制作质量。优于
美国3D Systems公司的工艺方法；拐角误差采用自适应延时控制，较少了轮廓误差的影响，此 为国际首创。
零件成型精度达±0.1mm(<100mm)或0.1%(>100mm)，与国外水平相同；样件测试尺寸合格
目前，研究光固化成型设备的单位有美国 的3D Systems公司、Aaroflex公司，德国的 EOS 公 司 、 F&S 公 司 ， 日 本 的 SONY/D-MEC 公司、Teijin Seiki公司、Denken Engieering公 司 、 Meiko 公 司 、 Unipid 公 司 、 NTT DATA&CMET公司，以色列的Cubital公司以及 国内的西安交通大学、上海联泰科技有限公司
ξ3 快速成型材料及设备
3D Systems公司的SLA-3500机型
模具工程技术研究中心 METRC
3D Systems公司的SLA-5000机型
ξ3 快速成型材料及设备
3D Systems公司的SLA-7000机型
模具工程技术研究中心 METRC
3D Systems公司的Vipersi2SLA机型
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
在上述研究SLA设备的众多公司中，美国3D Systems公司的SLA技术在 国际市场上占的比例最大。3D Systems公司在继1988年推出第一台商品化 设备SLA250以来，又于1997年推出了SLA250HR、SLA3500、SLA5000 三种机型，在光固化成型设备技术方面有了长足的进步。其中，SLA3500 和SLA5000使用半导体激励的固体激光器，扫描速度分别达到2.54m/sec和 5m/sec，成层厚最小可达0.05mm。此外，还采用了一种称之为Zephyer recoating system的新技术，该技术是在每一成层上，用一种真空吸附式刮 板在该层上涂一层0.05~0.1mm的待固化树脂，使成形时间平均缩短了20%。 该公司于1999年推出SLA7000机型。SLA7000与SLA5000机型相比，成体 积虽然大致相同，但其扫描速度却达9.52m/sec，平均成型速度提高了4倍， 成层厚最小可达0.025mm，精度提高了一倍。3D Systems公司最新推出的 机型是Vipersi2SLA。
西安交通大学LPS600成型机
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
西安交通大学光固化成型机主要性能指标与技术特征
该成型机激光器、扫描与光聚焦系统两关键部件从国外引进，扫描速度SPS最大可达7m/s、
LPS可达2m/s，精度达±0.1mm；全范围扫描分辨率达3.6μm，整机控制精度达50μm，高于国 外同类机器水平，保证了可靠性；扫描光斑直径=0.2mm，SPS激光寿命>5000h，LPS激光寿命 >2000h，与国外水平相同。
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
国内西安交通大学在光固化成型技术、设备、材料等方面进行了大量的 研究工作，推出了自行研制与开发的SPS、LPS、和CPS三种机型，每种机 型有不同的规格系列，其工作原理都是光固化成型原理。其中SPS600和 LPS600成型机如图所示。
西安交通大学SPS600成型机
化，具有优异的交互性和易学性。而且三维STL模型的检视、分层过程与编辑、支撑结构的设 计全部实现了图视化操作；而成型控制软件是在DOS下开发，保证满足了控制的实时性要求， 操作界面全部汉化和图视化。
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
上海联泰科技有限公司开发的光固化成型设备主要有RS-350H、RS350S、RS-600H和RS-600S等机型。
率达到美国3D Systems公司SLA系列机器的水平，高于日本CMET公司Soup型机器的水平。
不同材料与结构，可调整回流量，从而改善涂层质量，此为国际首创；且可以采用不同公
司、不同牌号的树脂，有良好的兼容性和开放性。优于美国3D Systems公司、日本CMET公司 的同类产品。
零件模型管理和成型数据生成软件在Windows95下自主开发、整机自制，用户界面全部汉
第三章快速成型材料及设备II分解
பைடு நூலகம் ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
一、光固化快速成型制造设备
20世纪70年代末到80年代初期，美国3M公司的Alan J. Hebert(1978)、 日本的小玉秀男(1980)、美国UVP公司的Charles W. Hull(1982)和日本的丸 谷洋二(1983)，在不同的地点各自独立地提出了RP的概念，即利用连续层 的选区固化产生三维实体的新思想。Charles Hull在UVP的继续支持下，完 成了一个能自动建造零件的称之为SLA-1的完整系统。同年，Charles Hull 和UVP的股东们一起建立了3D Systems公司，并于1988年首次推出SLA250机型，如图所示。
上海联泰公司开发的RS-600S光固化成型机
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
二、叠层实体快速成型制造设备
目 前 研 究 叠 层 实 体 制 造 成 型 （ LOM ） 设 备 和 工 艺 的 单 位 有 美 国 的 Helisys公司、日本的Kira公司、Sparx公司、新加坡的Kinergy公司以及国 内的华中科技大学和清华大学等。
采用了快速排序分层法，大大加快分层速度，且具有对分层数据自动诊断和修复功能。 国际上创新的YLSF成型工艺，大大减小了翘曲等变形误差，提高了原型件制作质量。优于
美国3D Systems公司的工艺方法；拐角误差采用自适应延时控制，较少了轮廓误差的影响，此 为国际首创。
零件成型精度达±0.1mm(<100mm)或0.1%(>100mm)，与国外水平相同；样件测试尺寸合格
目前，研究光固化成型设备的单位有美国 的3D Systems公司、Aaroflex公司，德国的 EOS 公 司 、 F&S 公 司 ， 日 本 的 SONY/D-MEC 公司、Teijin Seiki公司、Denken Engieering公 司 、 Meiko 公 司 、 Unipid 公 司 、 NTT DATA&CMET公司，以色列的Cubital公司以及 国内的西安交通大学、上海联泰科技有限公司
ξ3 快速成型材料及设备
3D Systems公司的SLA-3500机型
模具工程技术研究中心 METRC
3D Systems公司的SLA-5000机型
ξ3 快速成型材料及设备
3D Systems公司的SLA-7000机型
模具工程技术研究中心 METRC
3D Systems公司的Vipersi2SLA机型
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
在上述研究SLA设备的众多公司中，美国3D Systems公司的SLA技术在 国际市场上占的比例最大。3D Systems公司在继1988年推出第一台商品化 设备SLA250以来，又于1997年推出了SLA250HR、SLA3500、SLA5000 三种机型，在光固化成型设备技术方面有了长足的进步。其中，SLA3500 和SLA5000使用半导体激励的固体激光器，扫描速度分别达到2.54m/sec和 5m/sec，成层厚最小可达0.05mm。此外，还采用了一种称之为Zephyer recoating system的新技术，该技术是在每一成层上，用一种真空吸附式刮 板在该层上涂一层0.05~0.1mm的待固化树脂，使成形时间平均缩短了20%。 该公司于1999年推出SLA7000机型。SLA7000与SLA5000机型相比，成体 积虽然大致相同，但其扫描速度却达9.52m/sec，平均成型速度提高了4倍， 成层厚最小可达0.025mm，精度提高了一倍。3D Systems公司最新推出的 机型是Vipersi2SLA。
西安交通大学LPS600成型机
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
西安交通大学光固化成型机主要性能指标与技术特征
该成型机激光器、扫描与光聚焦系统两关键部件从国外引进，扫描速度SPS最大可达7m/s、
LPS可达2m/s，精度达±0.1mm；全范围扫描分辨率达3.6μm，整机控制精度达50μm，高于国 外同类机器水平，保证了可靠性；扫描光斑直径=0.2mm，SPS激光寿命>5000h，LPS激光寿命 >2000h，与国外水平相同。
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
国内西安交通大学在光固化成型技术、设备、材料等方面进行了大量的 研究工作，推出了自行研制与开发的SPS、LPS、和CPS三种机型，每种机 型有不同的规格系列，其工作原理都是光固化成型原理。其中SPS600和 LPS600成型机如图所示。
西安交通大学SPS600成型机
化，具有优异的交互性和易学性。而且三维STL模型的检视、分层过程与编辑、支撑结构的设 计全部实现了图视化操作；而成型控制软件是在DOS下开发，保证满足了控制的实时性要求， 操作界面全部汉化和图视化。
ξ3 快速成型材料及设备
模具工程技术研究中心 METRC
上海联泰科技有限公司开发的光固化成型设备主要有RS-350H、RS350S、RS-600H和RS-600S等机型。