快速原型技术及应用

激光近形技术LENS

LENS技术是将SLS技术和LCF技术相结合，并保 持了这两种技术的优点 其选用金属粉末的三种形式：（1）单一金属； （2）金属加低熔点金属粘结剂； （3）金属加有 机粘结剂。由于采用的是铺粉方式，所以不管使 用哪种形式的 粉末，激光烧结后的金属的密度较 低、多孔隙、强度较低。要提高烧结零件强度， 必须进行后处理，如浸渗树脂、低熔点金属，或 进行热等静压处理。但这些后处理 会改变金属零 件的精度。
三维喷涂粘结3DPG

三维喷涂粘结3DPG （Three Dimensional Printing and Gluing）类似于喷墨打印机， 首先铺粉或铺基底薄层如纸张， 利用喷嘴按指定路径将液态粘 结剂喷在预先铺好粉层或薄层 上的指定区域，逐层粘结后去 除多余的材料便得到整个原型。 也可以直接逐层喷涂陶瓷或其 他材料粉浆，硬化得到原型。
激光诱发热应力成形LF


LF技术的原理是基于金属热胀冷缩的特性，即对 材料进行不均匀加热，产生预 定的塑性变形 其主要特点：（1）无模具成形：生产周期短、柔 性大,特别适合单件小批量或大型工件的生 产； （2）无外力成形：材料变形的根源在于其内部的 热应力（3）非接触式成形：成形精度高、无工模 具磨损，可用于精密件的制造；（4）热态累积成 形：能够成形常温下的难变形材料或高硬化指数 金属,而且能 够产生自冷硬化效果,使变形区材料 的组织与性能得以改善。 目前该技术己被运用于汽车覆盖件的柔性校平和 其他异形 件的成形等。
快速原型制造技术的应用



பைடு நூலகம்

目前，快速成形技术已在航空航天、工业造型、机械制造（汽车、摩托车）、 军事、建筑、影视、家电、轻工、医学等领域得到了广泛应用。 在航空航天技术领域的应用：对航空、航天、国防、汽车等制造行业，其基 础的核心部件大多是非对称的，具有不规则自由曲面或内部含有精细结构的 复杂金属零件（如叶片、叶轮、进气歧管、发动机缸体、缸盖、排气管、油 路等），其模具制造过程难度非常大，因此迫切需要 RP技术在快速制模方面 发挥更大的优势。利用快速成形技术直接或间接制造铸造用消失模、消失模 凹模、铸造模样、模板、铸型、型芯或型壳等，然后结合传统铸造工艺，快 捷地制造金属零件。 在新产品造型设计过程中的应用 在机械制造领域的应用 在模具制造中的应用：目前的快速制模方法大致有间接制模法和金属直接制 模法。常用的快速制模方法有软模、桥模和硬模。 激光快速成形技术的应用 快速成形在产品研发中的应用 快速成形在铸造中和应用 快速成形在塑料成形中的应用 激光快速成形技术在功能梯度材料制备上的应用 金属材料激光表面改性与高性能金属零件激光快速成形技术的应用
快速成型技术的发展趋势
从目前存在的问题及需求看，目前比较明确 的发展方向为：



金属零件的直接快速成型 概念创新与工艺改进 数据优化处理及分层方式的演 变 快速成型设备的专用化和大型 化 开发性能优越的成型材料 成型材料系列化、标准化

喷射成型技术的广泛应用 梯度功能材料上的应用 组织工程材料快速成型 开发新的成型能源 拓展新的应用领域 集成化
经过3DP工艺制作的金 属制件
焊接成型WF

焊接成型WF（Welding Forming）是采用现有 的各种成熟的焊接技术、焊接设备及工艺方法， 用逐层堆焊的方法制造出全部由焊缝金属组成 的零件。也称熔化成型、全焊缝金属零件制造 技术。
数码累积造型DBL


数码累积造型DBL（Digital-Brick Laying）也称喷粒堆积，是用计算机分 割三维造型体而得到空间一系列一定尺 寸的有序点阵，借助三维制造系统按指 定路径在相应的位置喷出可迅速凝固的 流体或布置固体单元，逐点、线、面完 成粘结并进行处理后完成原型制造。 该工艺是新型材料原型或零件数字化设 计制造的理论和方法。类似于砌砖或搭 积木的马赛克工艺，每一间隔增加一个 “积木”单元，甚至可以采用晶粒、分 子或原子级的单元，以提高加工的精度。 也可以通过布放不问成分、颜色、性能 的材料单元，实现三维空间的复杂与结 构材料原型或零件的制造。
数码累积成型
光掩膜法SGC

光掩膜法同SLA一样，该系统 同样利用紫外光来固化光敏树 脂，但光源和具体的工艺方法 与SLA不一样，曝光是采用光 学掩模技术，电子成像系统先 在一块特殊玻璃上通过曝光和 高压充电过程产生与截面形状 一致的静电潜像并吸附上碳粉 形成截面形状的负像，接着以 此为”底片”用强紫外灯对涂 敷的一层光敏树脂同时进行曝 光固化，把多余的树脂吸附走 以后，用石蜡填充截面中的空 隙部分，接着用铣刀把这个截 面修平，在此基础上进行下一 个截面的固化
光掩膜法工艺制作的小车 一个模型
弹道微粒制造BPM
弹道微粒制造工艺由美国的 BPM技术公司开发和商品化。 它用一个压电喷射(头)系统来沉 积熔化了的热塑性塑料的微小
颗粒，如下图所示。BPM的喷
头安装在一个5轴的运动机构上， 对于零件中悬臂部分，可以不
加支撑，而“不联通”的部分
还要加支撑.
弹道微粒制造工艺原理
快速原型制造技术 及应用
快速原型制造技术
激光熔覆成型LCF 激光诱发热应力成形LF 激光近形技术LENS 三维喷涂粘结3DPG 焊接成型技术WF 数码积累造型DBL 光掩膜法SGC 弹道微粒制造BPM

激光熔覆成型LCF


LCF技术的工作原理与其他快速成形技术基本相同，也 是通过对工作台数控，实现激光束对粉末的扫描、熔覆， 最终成形出所需形状的零件。 与其它快速成形技术的区别在于，激光熔覆成形能制成 非常致密的金属零件，其强度达到甚至超过常规铸造或 锻造方法生产的零件，因而具有良好的应用前景。