Prototype Introduction 快速成型技术简介

Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点:
(2)高度柔性 快速成型系统是真正的数字化制造系统,它取消了工装夹具, 系统不作任何改变和调整，仅需改变CAD模型，重新调整和设 置参数即可生产出不同形状的零件模型，特别适合新品开发或 单件小批量生产。
Rapid Prototype 快速成型
低压注型技术可以选用于多种快速模具，
例如： • 硅橡胶模具（ 20件）
• 硅橡胶环氧混合模具（ 50~100件）
• 环氧模具（ 100~300件） • 铝模（ 5000件）
快速成型的特点: (3)与复杂程度无关性 零件制造周期和制造成本与零件的形状和复杂度无关,而只与 其净体积有关。
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (4)设计制造一体化 用重复的三维扫描成型复杂的三维零件,避免了数控加工的复 杂编程步骤。从根本上克服了CAD/CAM集成时,CAPP这一瓶颈 问题,从而实现高度自动化和程序化。
Rapid Prototype 快速成型
快速原型制造技术按制造技术原理分类
• 立体印刷成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA)
• 层合实体制造(Laminated Object Manufacturing, LOM) • 选域镭射烧结 (Selected Laser Sintering, SLS) • 熔融沉积制模(Fused Deposition Modeling, FDM)
Rapid Prototype 快速成型
选择性激光烧结(Selected Laser Sintering, SLS)
SLS法是采用滚筒将粉末铺撒成薄薄的一层(100μ-200μ),用红外板将粉末预热至稍低
于熔点温度,然后用计算机控制激光束按原型或零件的截面形状扫描平台上的粉末.激光束
扫描所到之处,粉Байду номын сангаас被烧结形成物理模型的组成部分.升降工作台一个层厚,用滚筒在已烧结 层上再铺撒一层粉末,用激光束扫描烧结.依次重复逐层烧结直至形成完整原型。全部烧结 后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。 烧结粉末可以是塑料、金属、陶瓷、蜡粉及其复合物等。目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑 料粉，用金属粉或陶瓷粉进行粘结或烧结的工艺还正在实验阶段。 SLS法特点是可用材料多,制造工艺简单,高精度,低成本。
• 选择性激光烧结 (Selected Laser Sintering, SLS) 、
• 熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM) 。
Rapid Prototype 快速成型
立体印刷成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA)
该技术以光敏树脂为原料,采用计算机控制下的紫外激光,以预定原型各分 层截面的轮廓为轨迹逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚反应后固化,从 而形成一个薄层截面.当一层固化后,向上(或向下)移动工作台,在刚刚固化的树 脂表面布放一层新的液态树脂,再进行新一层扫描固化.新固化的一层牢固地粘 合在前一层上,如此重复至整个原型制造完毕。 SLA技术特点是精度高,表面质量好,原材料利用率高,可用于制造形状复杂、外 观精细的零件.
Rapid Prototype 快速成型
快速成型制造技术的基本原理: 采用分层累加法,即用CAD造型、生成STL文件、分层 切片等步骤进行数据处理,借助计算机控制的成型机完成材 料的形体制造.
Rapid Prototype 快速成型
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (1)快速性 通过STL格式文件,RPM系统,几乎可以与所有的CAD造型系 统无缝连接,从CAD模型到完成原型制作通常只需几小时到几十 小时,可实现产品开发的快速闭环反馈。
• 物理性能： 类似橡胶 PP/ABS/PC等等
• 耐温： 最高达到 260℃ • 光学性能： 可制作高光透明件 • 差色性： 添加色料进行着色或直接喷漆
Rapid Tooling 快速模具
RIM低压成型机
低压注型技术全称为反应型低压注射模具技术 (Low Pressure Reaction Injection Moulding) 是一种将热固性树脂低压注射成型制作塑料件的技 术。
Forming Method 构成方式
添加成型(Adding Forming) •堆积成型（ Stacking Forming ） 逐步连接原材料颗粒、丝杆、层板等，或者是通过流体(熔 体、液体或气体)在指定位置凝固定形达到目的. 如:连接与焊接、安装、塗层、固化等
Forming Method 构成方式
净尺寸成型(Net Forming)
•受迫成型(Forced Forming) 利用材料的可成型性(如塑性等)，在特定外围约束(边界约 束或外力约束)下将半固化的流体材料挤压成型后再硬化、定形或 挤压固体材料而达到要求.
如:浇铸、锻压、冲压，粉末冶金、注塑、改性等
Rapid Prototype 快速成型 快速成型 Rapid Prototype
RP/RT技术的特点是：成本低、周期短、修改简单、尺寸稳定、机械性能和热学性
能优越。
Rapid Tooling 快速模具
真空注型机
当得到原形以后，利用双组份室温硫化硅橡胶(RTV）可以制造出具有一定弹性 的模具，然后在真空成形机中浇注聚氨酯材料样件即可得到功能样件，这就是真空成形技 术。真空成形技术是目前全 世界使用最普遍的样件复制技术。
Rapid Prototyping Technology Introduction 快速成型技术简介
Agenda 议程
• Forming Method
构成方式 • Rapid Prototyping 快速成型 • Rapid Tooling 快速加工 • Cost Analysis
成本分析
物体成型方式 Forming Method
Rapid Prototype 快速成型
目前快速成型技术的成型工艺方法有十几种,各种方法有自身的特 点和实用范围。比较成熟并已商品化的成型方法有:
• 立体印刷成型 (Stereo Lithography Apparatus, SLA)
• 层合实体制造 (Laminated Object Manufacturing, LOM) 、
Rapid Prototype 快速成型
熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM)
FDM喷头受CAD分层数据控制使半流动状态的材料（ABS、蜡）从热熔喷头中挤压
出来，沉积在指定的位置，凝固形成轮廓形状的薄层，每层厚度范围在0.125～0.762mm，
一层叠一层最后形成整个零件模型。
Rapid Tooling 快速模具
真空注型机特征
• 操作简单，容易操纵，占地面积小，任何场所都能安装。
• 用可变式的搅拌旋转,针对树脂的粘度在适合的速度中进行两质的搅拌
• 在真空中进行脱泡，搅拌，注型, 因此能制作出没有气泡的高品质的成形品。 • 用差压式注型方式，任何形状的产品都能保证精度。
Rapid Tooling 快速模具
熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等。用蜡成
形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、 测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出PC，PC/ABS，PPSF等更高强度的成 形材料，使得该工艺有可能直接制造功能性零件。
Rapid Prototype 快速成型
层合实体制造(Laminated Object Manufacturing, LOM)
LOM工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起。位于上方
的激光器按照CAD分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓， 然后新的一层纸再叠加在上面通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束 再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割…，直至整个零件模型制作完成。
Rapid Prototype 快速成型
总结对比：
Rapid Tooling 快速模具
快速模具 Rapid Tooling
Rapid Tooling 快速模具
快速模具
快速模具RT技术是一种用高新制造技术改造传统制造技术的技术，它直接或间接地 利用快速原型件作 为模具的模型，硅橡胶、金属粉、环氧树脂粉、低熔 点合金等材料作 为模具材料，在较短的时间内较低的成本下将RP原形准确地复制成模具，得到小批量产 品 ，以迅速捕捉市场需求。 这些简易模具的寿命是 20—1000件，适宜产品试制阶段。翻件材料多样，有ABS、 PU、橡胶彩色件及透明件等；
Rapid Prototype 快速成型
快速成型制造技术按采用材料分类
•液体聚合、固化
利用光能或热能使特殊的液态聚合物固化
• 粉末烧结与粘结 利用镭射烧结或用粘结剂粘结将固态粉末连接 • 丝材、线材熔化粘结 利用升温使固态丝材或线材熔化並按指定的路线堆砌出 • 膜、板材层合 利用粘结将固态薄层板粘合
• 三维喷涂粘结(Three Dimensional Printing and Gluing, 3DPG)
• 焊接成型(Welding Forming) • 数码累积造型(Digital-Brick Laying) • 光掩膜法(Solid Ground Curing, SGC，也称立体光刻)、直接殼法(Direct Shell Production Casting, DSPC)、直接烧结技术、热致聚合、全息干涉制造、模型熔制、 弹道微粒制造、光束干涉固化
Forming Method 构成方式
物体成型方式
• 去除成型 (Dislodge Forming)
• 添加成型 (Adding Forming)
• 静尺寸成型 (Net Forming)
Forming Method 构成方式
去除成型（Dislodge Forming） •从标准工件中除去某些部分而达到设计要求的零件的形状和尺寸 如:車削、铣削、刨削、磨削、切割、钻孔，放电加工、镭射切割、 镭射打孔等
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点:
(5)材料的广泛性
快速成形技术可以制造树脂类、塑料类原型，还可以制造出 纸类、石蜡类、复合材料以及金属材料和陶瓷材料的原型。
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的经济效益
• 缩短产品加工时间
• 增加使构想具体化能力 • 降低原型生产周期 • 降低设计错误的发生及所花费成本 • 增加在设计过程中了解产品机械特性的能力
真空注型机使用用途
• 少量多品种产品（试制产品）的生产 • 电气电子配件的灌封工作 • 各种工业用的含浸及成型工作 • 硅橡胶及液状树脂的脱泡 /注型工作 • 各种模型产品的制作
• 蜡型铸造（精密铸造）工作
Rapid Tooling 快速模具
真空注型机技术参数：
• 一般工作时间： 1-4小时/件 • 一般每模工作寿命： 10-20件 • 标准复制精度： ± 0.2%（重复复制精度±0.1%） • 浇注样件厚度： 最小 0.5mm，最佳为1.5 mm-5 mm • 样件尺寸范围： 不同机型各有不同 • 浇注材料特性： 浇注材料为双组份聚氨酯
Rapid Prototype 快速成型
• 快速成型的原理，特点和经济效益 • 快速成型技术分类
Rapid Prototype 快速成型
快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术是20世纪80年代中后期发展起来的、 观念全新的现代制造技术。与传统的去除成形不同,快速成型技术是一种离散堆积 的添加成形过程。这种加工过程可分为前期数据处理(离散)和物理实现(堆积)， 在离散过程中,将三维形体的CAD模型沿一定方向分解,得到一系列截面数据,再根 据各自具体的工艺要求,获得控制成形头运动的轨迹; 在堆积过程中,成形头在运动轨迹的控制下,加工出层片,并将层片与层片堆积连接, 重复上述2个过程,加工出零件。 这门崭新的技术不仅在成型方法上开辟了与传统方法截然不同的思路,而且为产品 开发提供了一套新的流程,对传统制造业组织结构产生了冲击。 快速成型技术是继数控技术之后制造业的又一次重大革命。