快速成型材料
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。
快速成型件-8150材质工艺介绍
Hei-Cast81501.概要Hei-Cast8150是具ABS材质，具有已往的浇模用聚氨树脂材料所没有的特性。
Hei-Cast8150是一种物理性能好，固化速度快，成品的尺寸精度高，具备充分的实用强度的新型浇模材料。
既可用于注塑成形部品的形状确认和强度确认，也可用于最终产品的小批量生产。
2基本物理性质项目技术参数备注品名8150外观A液象牙色聚多元醇B液淡黄色透明异氰酸脂成品颜色象牙色可调成白色或黑色粘度A液800（mPas25℃）B液160BM型粘度计比重A液 1.09标准比重杯（25℃）B液 1.19标准比重计混合比A:B100:200重量比适用期（25℃）5分钟树脂100克成品比重 1.21JIS K-6911硬度Shord D80-85拉伸强度kg/cm2740伸度%16JIS K-6911弯曲强度kg/cm2800弯曲模量kg/cm218300冲击强度Kg-cm/cm12-15Izod V Notch收缩率%0.3公司内部标准线膨胀系数℃-16X10-5JIS K-6911热变形温度℃100JIS K-7207（18.5kg/cm2）真空浇模方法1．预脱泡分别将A、B二液在真空箱中进行30分钟以上的真空脱泡处理，用多少处理多少。
推荐将树脂加热至40-50℃后进行预胶泡。
2．树脂温度A、B二液均调整到30-40℃，液温高时，可使用时间变短；液温低时，可使用时间变长，液温过低时，会造成固化不完全，引起物理性能不良。
3．模具温度请预先将硅胶模加热至60-70℃，模温过低时，会造成固化不完全，引起物理性能不良。
另外模具温度对试制件的尺寸精度有影响，故请严格控制。
4．浇模按照可以使A液倒入B液中去的位置放置二容器。
作业室抽到真空后不时地搅拌B液使之脱泡5-10分钟，将A液倒入B液中搅拌30-40分钟后，迅速浇入硅橡胶模具中。
请在自混合开始起的1分-1分30秒之内进行回复大气压的操作。
5．固化条件在60-70℃的恒温箱中进行30-60分钟的固化后，即可脱模必要时请在70-80℃的恒温箱中进行2-3小时的二次固化。
各种快速成型的优点及缺点及将来发展趋势
各种快速成型的优点及缺点及将来发展趋势各种快速成型的优点及缺点及将来发展趋势1.光固化成型（SLA）优点：（1）尺⼨精度⾼。
SLA原型的尺⼨精度可以达到±0．1mm（2）表⾯质量好。
虽然在每层固化时侧⾯及曲⾯可能出现台阶，但上表⾯仍可以得到玻璃状的效果。
（3）可以制作结构⼗分复杂的模型。
（4）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。
缺点：（1）尺⼨的稳定性差。
成型过程中伴随着物理和化学变化，导致软薄部分易产⽣翘曲变形，因⽽极⼤地影响成型件的整体尺⼨精度。
（2）需要设计成型件的⽀撑结构，否则会引起成型件的变形。
⽀撑结构需在成型件未完全固化时⼿⼯去除，容易破坏成形性。
（3）设备运转及维护成本⾼。
由于液态树脂材料和激光器的价格较⾼，并且为了使光学元件处于理想的⼯作状态，需要进⾏定期的调整和维护，费⽤较⾼。
（4）可使⽤的材料种类较⼩。
⽬前可使⽤材料主要为感光性液态树脂材料，并且在太多情况下，不能对成型件进⾏抗⼒和热量的测试。
（5）液态树脂具有⽓味和毒性，并且需要避光保护，以防⽌其提前发⽣聚合反应，选择时有局限性。
（6）需要⼆次固化。
在很多情况下，经过快速成型系统光固化后的原型树脂并未完全被激光固化，所以通常需要⼆次固化。
（7）液态树脂固化后的性能不如常⽤的⼯业塑料，⼀般较脆，易断裂，不便进⾏机加⼯。
2.分层实体制造（LOM）优点：（1）成型速度较快。
由于只需要使⽤激光束沿物体的轮廓进⾏切割，⽆须扫描整个断⾯，所以成型速度很快，因⽽常⽤语加⼯内部结构简单的⼤型零件。
（2）原型精度⾼，翘曲变形⼩。
（3）原型能承受⾼达200摄⽒度的温度，有较⾼的硬度和较好的⼒学性能。
（4）⽆需设计和制作⽀撑结构。
（5）可进⾏切削加⼯。
（6）废料易剥离，⽆须后固化处理。
（7）可制作尺⼨⼤的原型。
（8）原材料价格便宜，原型制作成本低。
缺点：（1）不能直接制作塑料原型。
（2）原型的抗拉强度和弹性不够好。
（3）原原型易吸湿膨胀，因此，成型后应尽快进⾏表⾯防潮处理。
SLA成型材料的研究概况
SLA成型材料的研究概况SLA（激光快速成型）是一种三维打印技术，通过使用激光光束扫描光敏树脂，逐层堆积并逐渐硬化，最终形成一个完整的实体模型。
SLA成型材料是确定最终产品质量和性能的关键因素之一、本文将概述当前SLA成型材料的研究概况，包括材料种类、性能以及未来研究方向等。
1.SLA成型材料的种类：目前市场上常见的SLA成型材料主要分为两大类：光敏树脂和复合材料。
其中，光敏树脂是最常用的SLA成型材料。
它具有高度精细的打印分辨率、良好的细节表现能力和较好的机械性能，并且可用于制造高质量的模型和产品。
复合材料是光敏树脂与其他添加剂的混合物，旨在提高材料的机械性能、热稳定性和耐腐蚀性。
2.SLA成型材料的性能：SLA成型材料的性能包括打印精度、机械性能、耐热性、耐腐蚀性等。
打印精度是衡量SLA技术的关键指标之一，它取决于材料的流变性能和硬化速度。
机械性能是指材料的强度和刚度等力学性能，它取决于材料的硬化程度和分子结构。
耐热性和耐腐蚀性是指材料在高温和腐蚀环境下的性能表现。
当前的SLA成型材料在这些性能方面已经有了很大的进展，但仍然存在改进的空间。
3.SLA成型材料的研究进展：近年来，研究人员对SLA成型材料进行了广泛的研究，以改善其性能和提高生产效率。
研究的方向包括材料的合成改性、打印参数的优化、后处理方法的改进等。
例如，通过改变光敏树脂的成分和配比，可以实现不同的打印性能和机械性能。
另外，优化打印参数如激光功率、扫描速度和层厚等，可以提高打印质量和效率。
此外，采用后处理方法如光照固化、温度热处理等，可以进一步提高材料的性能。
4.SLA成型材料的未来研究方向：未来，SLA成型材料的研究方向主要集中在以下几个方面：一是开发新型材料，如高温耐热材料、生物可降解材料等，以满足不同应用领域的需求；二是优化打印参数和工艺方法，以提高打印速度和质量稳定性；三是改进后处理方法，以提高材料的性能和表面质量；四是研究多材料打印和多功能材料的开发，以实现更广泛的应用。
快速成型知识点
1、快速成型：快速成型技术，又称实体自由成型技术，快速成型的工艺方法是基于计算机三维实体造型，在对三维模型进行处理后，形成截面轮廓信息，随后将各种材料按三维模型的截面轮廓信息进行扫描，使材料粘结、固化、烧结，逐层堆积成为实体原型。
激光烧结深度：是直接影响烧结质量的重要因素之一，主要由激光能量参数及粉末材料的特征参数决定的。
其中，激光能量参数又包括激光功率、激光束扫描速度、激光线的长度及宽度；粉末材料的特征参数则包括粉末材料对激光的吸收率、粉末熔点、比热容、颗粒尺寸及分布、颗粒形态及铺粉密度。
成型精度：是评价成型质量最主要的指标之一，它是快速成型技术发展的基石。
精度值一般的指机器的精度，即使给出制作也是专门设计的标准件的精度，而并非以为着制作任何制件都能达到的精度。
直接制模：用SLS、FDM、LOM等快速成型工艺方法直接制造出树脂模、陶瓷模和金属模具。
间接制模：用快速成型件作母模或过度模具，在通过传统的模具制造方法来制作模具。
软模技术：采用各种快速成型技术包括SLA、SLS、LOM，可直接将模型（虚拟模型）转换为具有一定机械性能的非金属的原型（物理模型），在许多场合下作为软模使用，用于小批量塑料零件的生产。
桥模制作：将液态的环氧树脂于有机或无机复合材料作为基体材料，以原型为基准浇注模具的一种间接制模方法。
覆模陶瓷：与覆模金属粉末类似，包覆陶瓷粉末（Al2O3等）。
金属粉：按其组成情况分为三种：（1）单一的金属粉（2）两种金属粉末的混合体，其中一种熔点较低起粘结剂的作用（3）金属粉末和有机粘结剂的混合体。
2、SLA/LOM基本原理及特点：（1）SLA基本原理: SLA技术是交计算机CAD造型系统获得制品的三维模型，通过微机控制激光，按着确定的轨迹，对液态的光敏树脂进行逐层扫描，使被扫描区层层固化，连成一体，形成最终的三维实体，再经过有关的最终硬化打光等后处量，形成制件或模具。
特点：可成型任意复杂形状，成型精度高，仿真性强，材料利用率高，性能可*，性能价格比较高。
快速成型尼龙6材料的制备
快速成型尼龙6材料的制备
快速成型尼龙6材料的制备需要以下步骤：
1. 原料准备：将尼龙6颗粒进行筛选，保证颗粒大小一致，不含杂质。
2. 消解：将尼龙6颗粒置于深度约为颗粒一倍的容器中，加入耐腐蚀的消解剂，例如甲醇或丙酮。
将容器密封并放置于搅拌器中，同时加热到70℃左右，直至尼龙6完全溶解。
3. 过滤：将消解后的溶液经过过滤器进行过滤，去除其中的杂质和大颗粒，保证溶液的均匀性。
4. 真空脱泡：将过滤后的溶液置于真空室中进行脱泡，去除其中的气泡。
5. 调整粘度：根据需要，可以添加增稠剂来调整尼龙6溶液的粘度，以保证快速成型的制作效果。
6. 快速成型：将调整好粘度的尼龙6溶液注入3D打印机中，按照需要的模型进行快速成型。
最终得到的尼龙6材料具有均匀的密度和较高的强度，可以应用于各种行业中。
熔融沉积快速成型资料
用一系列相连的小三角平面来逼近曲面，得到STL格式的三维近似 模型文件。许多常用的CAD设计软件都具有这项功能。
3 STL文件的分层处理
由于快速成型是将模型按照一层层截面加工，累加而成的。所以 必须将STL格式的三维CAD模型转化为快速成型制造系统可接受 的层片模型。片层的厚度范围通常在0.025~0.762之间。
一 概念及简介
1.1概念
熔融沉积造型(Fused Deposition Modeling,FDM)采用热熔喷头，使半流 动状态的材料按CAD分层数据控制的路 径挤压并沉积在指定的位置凝固成型， 逐层沉积、凝固后形成整个原型或零件。 这一技术又称为熔化堆积法、熔融挤出 成模等。
1.2 简介
丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Manufacturing，简称 FDM），又称熔融沉积造型。
七 成型过程影响因素分析
1.材料性能的影响 2.喷头温度和成型室温度的影响 3.挤出速度的影响 4.填充速度与挤出速度交互的影响 5.分层厚度的影响 6.成型时间的影响 7.扫描方式的影响
八 气压式熔融沉积快速成型系统
8.1 工作原理
气压式熔融沉积快速成型系统 （Airpressure Jet Solidification,AJS）的 工作原理如图示：
5.2 主要材料
主要为丝状热塑性材料，常用的有石蜡、 塑料、尼龙丝等低熔点材料和低熔点金属、 陶瓷等的线材或丝材。在熔丝线材方面， 主要材料是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯 热塑性塑料。
目前用于FDM的材料主要是美国Stratasys 公司的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝 （ABS P400）、甲基丙酸烯-丙烯腈-丁 二烯-苯乙烯聚合物细丝（ABSi P500， 医用）、消失模铸造蜡丝（ICW06 wax）、塑胶丝（Elastomer E20）。
快速成型：SLA、LOM、SLS、3DP、FDM
快速成型：SLA、LOM、SLS、3DP、FDM快速成型技术根据成型方法可分为两类：基于激光及其他光源的成型技术Laser Technology，例如：光固化成型SLA、分层实体制造LOM、选域激光粉末烧结SLS、形状沉积成型SDM 等；基于喷射的成型技术Jetting Technoloy，例如：熔融沉积成型FDM、三维印刷3DP、多相喷射沉积MJD光造型工艺SLASLA，Stereolithogrphy Apparatus工艺，也称光造型或立体光刻，由Charles Hul 于 1984 年获美国专利。
SLA 技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。
这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。
SLA工作原理SLA工作原理：液槽中盛满液态光固化树脂激光束在偏转镜作用下，能在液态表而上扫描，扫描的轨迹及光线的有无均由计算机控制，光点打到的地方，液体就固化。
成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度．聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。
当一层扫描完成后．未被照射的地方仍是液态树脂。
然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新周化的一层牢周地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。
SLA 方法是目前快速成型技术领域中研究得最多的方法．也是技术上最为成熟的方法。
S LA 工艺成型的零件精度较高，加工精度一般可达到 0.1 mm ，原材料利用率近 100 ％。
但这种方法也有白身的局限性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等。
叠层实体制造工艺LOMLOM，Laminated Object Manufacturing，LOM工艺称叠层实体制造或分层实体制造，由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986 年研制成功。
快速成型技术的材料
3D打印的食物 3D打印的人像
令人惊奇的3D打印物品
来自英国Albertay大学的科学家已 掌握了3D打印复杂土质结构的技术 ，更好地研究真菌和细菌相互之间 的关系。
3D技术最有价值的应用就是它能够 用低成本为残疾人制造假肢，比如 苏丹人Daniel Omar因此受益，他 曾经因一场炸弹袭击变成了残疾人 。Omar的假肢成本仅100美元， 并且制作时间只要6小时。
3D打印的土壤
课
前 1.你觉得哪些材料可以用于3D打印？
讨 论
2. 你认为3D打印的材质需要符合哪些特点？
3. 你最想打印哪种材质的3D物品？
时间：8分钟
3D打印材料概况
3D打印技术的兴起和发展，离不开 3D打印材料的发展。
3D打印有多种技术种类，如SLS、 SLA和FDM等等，每种打印技术的打印 材料都是不一样的。据报告，目前3D打 印的材料已经超过了200种。
陶瓷粉末采用SLS进行烧结， 上釉陶瓷产品可以用来盛食物 ，很多人用陶瓷来打印个性化 的杯子，当然3D打印并不能 完成陶瓷的高温烧制，这道手 续现在需要在打印完成之后进 行高温烧制。
1.3 3D打印的材料
常见的3D打印材料介绍
6. 树脂材料（Resin）
树脂通常是指受热后有软化或熔 融范围，软化时在外力作用下有 流动倾向，常温下是固态、半固 态，有时也可以是液态的有机聚 合物。一般不溶于水，能溶于有 机溶剂。
& 课堂作业 （时间：20分钟）
1.快速成型技术材料的分类？ 2.常用的快速成型技术材料有哪些？
3. 生物细胞
通过3D打印技术将细胞作为 材料层层打印在生物支架（ 基质）材料上，通过准确定 位，形成具备生物特性的组 织。
打印出的活细胞组织
几种常见快速成型工艺优缺点比较
几种常见快速成型工艺优缺点比较常见的快速成型工艺包括：激光烧结法（Selective Laser Sintering，SLS）、光固化法（Stereolithography，SLA）、喷墨打印法（Inkjet Printing）、电子束熔化法（Electron Beam Melting，EBM）、热熔沉积法（Fused Deposition Modeling，FDM）等。
下面将逐一比较这些方法的优缺点。
激光烧结法（SLS）是使用激光器将可塑性粉末烧结成所需形状的方法。
其优点包括：1.适用范围广：SLS可以用于各种材料，包括塑料、金属、陶瓷等。
因此，它适用于不同领域的应用，例如制造汽车零件、医疗器械等。
2.生产速度快：SLS可以在短时间内完成复杂形状的成型，节省了生产时间。
3.无需支撑结构：由于激光烧结的方式，SLS制造的零件不需要支撑结构，因此可以制造更为复杂的形状。
但SLS也存在一些缺点：1.成本较高：SLS设备的价格相对较高，且材料也相对较贵，导致成本较高。
2.表面质量较差：SLS制造的零件表面质量一般较差，需要进行后处理才能得到满意的结果。
光固化法（SLA）是使用紫外线激光器将液态光敏物质逐层固化成所需形状的方法。
其优点包括：1.高精度：SLA制造的零件具有较高的精度和细节展现能力。
2.可用材料多样：SLA可以使用不同种类的光敏物质进行成型，例如树脂、陶瓷等。
3.成本相对较低：SLA设备的价格相对较低，且材料成本也较低。
然而，SLA也存在一些缺点：1.制造速度较慢：由于光敏物质需要逐层固化，SLA制造的速度较慢。
2.零件强度较低：SLA制造的零件强度一般较低，不适用于承受大负荷的情况。
喷墨打印法（Inkjet Printing）是使用喷墨头将液态材料逐层喷射成所需形状的方法。
其优点包括：1.制造速度快：喷墨打印法可以较快地完成成型过程。
2.低成本：喷墨打印设备相对成本较低，材料成本也较低。
快速成型技术的材料研究与性能优化
快速成型技术的材料研究与性能优化快速成型技术成为了制造业的重要组成部分，其优点在于生产时间短、精度高、人力投入少等等。
其中，材料研究和性能优化是重中之重。
一、快速成型技术涉及到的材料种类快速成型技术使用的材料很多，如塑料、金属、陶瓷等等。
其中，金属材料是最常见的一种，常用的有不锈钢、钛合金、铝合金等。
这些材料都有不同的特点和优势，适应于不同的生产需求。
二、材料性能优化的必要性虽然快速成型技术的优点很多，但也存在许多问题。
例如，材料性能可能不太理想，精度误差有时候过大等等。
所以，材料性能的优化显得非常必要。
三、如何进行材料性能优化（1）物理学特性研究首先，我们需要了解这些材料的物理特性，比如硬度、强度、延展性等等。
只有这样，才能更好地确定材料在生产过程中出现的问题，以及如何解决这些问题。
（2）材料改性另外，可以通过改性来优化材料性能。
例如，添加一些成分可以增加材料的硬度和强度。
同时，也可以调整材料的化学特性，使其更加适合生产需要。
（3）生产过程控制除此之外，生产过程控制也是非常重要的，可以通过优化生产流程来提高材料性能和生产效率。
比如，控制温度、降低氧化等等。
四、未来的快速成型技术材料研究方向未来，快速成型技术的材料研究方向包括但不限于以下三个方面：（1）金属材料研究目前使用最为广泛的是金属材料，但这些材料的强度和韧性存在一定的局限性。
未来的研究方向应该是通过改性和合金技术研究，使这些材料更加适合高负荷的生产工作。
（2）可再生材料研究这种材料具有低碳排放、低环境污染等特点，未来可能成为优先研发的对象。
但这些材料还需要更多的科研投入，才能够使用在高精度的快速成型技术中。
（3）材料仿生研究将生物材料的优点融入到快速成型技术中，可以实现更为高效、精准和可持续的制造。
这种生物仿生涉及到多种材料的研究，非常具有挑战性和前景。
总之，快速成型技术是未来制造业的发展方向，而材料研究和性能优化则是快速成型技术必须要进行的领域。
快速成型技术方案
快速成型技术方案
快速成型技术（Rapid Prototyping, RP）是一种快速制作三维
物理模型的方法，用于在产品开发过程中快速验证和优化设计。
以下是一些常见的快速成型技术方案。
1. 基于激光烧结的3D打印：使用激光束将粉末材料逐层烧结，从而构建三维模型。
这种方法适用于金属、塑料和陶瓷等多种材料。
2. 光固化3D打印：利用光敏树脂通过紫外线光束逐层固化，
构建模型。
这种方法适用于制作局部细节较为复杂的模型。
3. 熔融沉积3D打印：将材料加热至熔融状态后通过挤出头喷
射或滴注的方式逐层堆积。
这种方法适用于金属和塑料等材料。
4. 粉末熔融3D打印：将粉末材料通过热源加热至熔融状态后
通过喷头喷射到基板上，逐层堆积。
这种方法适用于金属材料的制作。
5. 线条熔融3D打印：使用金属丝或塑料线条通过加热源加热
至熔化状态，通过控制喷头的移动轨迹逐层堆积。
这种方法适用于金属和塑料等材料。
6. CNC加工：利用数控机床以三维坐标系控制刀具进行切削，将零件从固态材料中削减出来。
这种方法适用于金属和塑料等材料。
7. 快速硅胶模具制作：通过3D打印或其他快速成型技术制作模型原型，再通过注塑或浇铸等方法制作硅胶模具，用于快速复制多个产品原型。
以上是一些常见的快速成型技术方案，具体选择哪种技术要根据零件的要求、材料的特性和制造成本等因素进行综合考虑。
熔融挤出成型--高性能的快速成型工艺
熔融挤出成型--高性能的快速成型工艺熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。
材料在喷头内被加热熔化。
喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。
每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。
随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构－“支撑”，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。
∙这种工艺不用激光，使用、维护简单，成本较低。
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。
由于这种工艺具有一些显著优点，该工艺发展极为迅速，目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30％适于三维打印机的特点∙不使用激光，维护简单，成本低：价格是成型工艺是否适于三维打印的一个重要因素。
多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高，便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。
∙塑料丝材，清洁，更换容易：与其他使用粉末和液态材料的工艺相比，丝材更加清洁，易于更换、保存，不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。
∙后处理简单：仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑后，原型即可使用。
而现在应用较多的SL，SLS，3DP等工艺均存在清理残余液体和粉末的步骤，并且需要进行后固化处理，需要额外的辅助设备。
这些额外的后处理工序一是容易造成粉末或液体污染，二是增加了几个小时的时间，不能在成型完成后立刻使用。
∙成型速度较快：一般来讲，FDM工艺相对于SL，SLS，3DP工艺来说，速度是比较慢的。
但针对三维打印应用，其也有一定的优势。
熔融沉积快速成型
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原理
通过将热塑性材料加热熔化，然 后按照预设的路径将熔融材料逐 层堆积，最终形成三维实体。
技术发展历程
01
02
03
1980年代
熔融沉积技术的概念被提 出。
1990年代
第一台商业化的熔融沉积 快速成型机问世。
2000年代至今
技术不断改进，应用领域 不断扩大。
应用领域与优势
应用领域
广泛应用于原型制造、教育、建筑、 医疗等领域。
于制作建筑模型、景观模型等。
科学研究与教育领域应用
熔融沉积快速成型技术在科学研究与教育领域也发挥了重要作 用。在科研领域，该技术用于制作复杂结构、多材料模型等， 为科学研究提供了有力支持。在教育领域，该技术用于制作教 学模型、实验器材等，提高了教学质量和学生学习兴趣。
05
熔融沉积快速成型的挑战与未来 发展
技术创新
为了进一步提高熔融沉积快速成型的打 印精度、速度和材料性能，研究者们正 在推动该技术的不断创新和发展。例如 ，采用新的材料和打印头设计，开发更 智能的打印算法和控制系统等。
VS
跨界融合
熔融沉积快速成型技术还可以与其他领域 的技术进行融合，以拓展其应用范围和提 升性能。例如，与计算机辅助设计、人工 智能、新材料等领域的结合，将有助于推 动熔融沉积快速成型技术的进一步发展。
优势
设备成本低、材料种类多、成型速度 快、精度高、环保等。
02
熔融沉积快速成型的材料
塑料材料
热塑性塑料
熔点较低，在加热时可以反复塑形，常用的有ABS、PLA等 。
热固性塑料
加热时不会软化和重复塑形，主要用于需要高强度和耐久性 的部件，如环氧树脂。
几种常见的快速成型技术
几种常见的快速成型技术一、FDM丝状材料选择性熔覆（FusedDeposi tionModeli ng）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。
丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。
热塑性丝状材料（如直径为1.78mm的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。
这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。
但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。
但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。
FDM快速原型技术的优点是：1、制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。
2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
3、可快速构建瓶状或中空零件。
4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。
5、原材料费用低，一般零件均低于20美元。
6、可选用多种材料，如可染色的A BS和医用ABS、PC、PPSF等。
FDM快速原型技术的缺点是：1、精度相对国外SLA工艺较低，最高精度0.127mm。
2、速度较慢。
二、SLA光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereo litho graph y）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
FDM快速成型资料
FDM快速成型资料FDM熔融堆积成型设备和样件展示，供应上海快速成型，供应苏州快速成型，供应无锡快速成型，FDM熔融堆积成型加工设备:美国进口MC400 MC900进口FDM快速成型机最大加工尺寸:914×609×914mm加工材料：ABS，PC（聚碳酸酯），PC-ABS ,PPSF使用范围：可以直接制作结构复杂的装配原型件，适合电动工具，汽车零部件的设计开发，和性能验证。
工艺介绍：美国的Stratasys是FDM工艺的主要设备生产商。
这种工艺于1988年被开发出来。
工艺的基础就是将热塑性塑料聚合体材料加热熔融成丝，像挤牙膏一样从喷头挤出，堆积在成型面上成型。
设备涵盖从构建快速概念模型到慢速高精密模型的不同应用区间。
材料包括聚酯、ABS、弹性体材料、以及熔模铸造用蜡。
代表现代手板行业最新技术。
性能特点:*选用标准工程热塑性塑料，如ABS，PC等可以用来生产结构功能原型；*成型时可以使用两种材料，而且内部可以使用栅格结构来节省材料，加快成型速度；*热塑性塑料聚合物细丝从喷头挤出就像挤牙膏，俗称喷丝；*处在较低温度的平台时热塑性材料就迅速冷却；FDM快速成型360MCFDM快速成型360MC产品简介基本系统：-14 x 10 x 10 inches（355 x 254 x 254 mm）-两个自动载入材料槽（92 cubic inches each）-1 个成型材料-1 个支撑材料选购成型空间升级：-16 x 14 x 16 inches（406 x 356 x 406 mm）-四个自动载入材料槽（92 cubic inches each）-2 个成型材料-2 个支撑材料真实的材料：ABS-M30.最新式的材料，ABS-M30材料，是专为FDM 制造加工中心系统所发展的，有着显着超越标准ABS的增进，包含了张力强度、撞击强度以及弯曲强度。
ABS-M30材料的机械属性比起标准的ABS材料提高了67％的强度，扩大了模型功能性测试的应用范围。
材料成型的类型及快速成型概念标准版文档
净尺寸成型
生长成型
材料成型类型： 1、去除成型（Dislodge Forming） 通过对材料消减进行成型。
2、添加成型（Adding Forming） 逐层增加固化造型（快速成型系统的核心 原理）。
3在 行 、 4、 、特 挤 冲净 生定 压 压尺 长外 成 。寸 成围型成型约后型（束再（G下硬rNo将化wet半定thF固型oFro态。mrm的如ini流 浇gn）g体 铸）材 、锻料压进 4快2逐 2在12快逐4在在在1逐逐逐材及快快3逐快2基1快材及通1通逐4逐21快在、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、速层特速层特特特层层层料快速速层速于速料快过过层层速特生添添去添生去净添去去生添去成 增定 成 增 定 定 定 增 增 增 成 速 成 成 增 成 基 成 成 速 对 对 增 增 成 定长加加除加长除尺加除除长加除形加 外形加外外外加加加型成形形加形因形型成材材加加形外成成成成成成成寸成成成成技固 围技固围围围固固固的型技技固技工技的型料料固固技围型型型型型型型成型型型型术化 约术化约约约化化化类概术术化术程术类概消消化化术约（（（（（（（型（（（（造 束造束束束造造造型念造的型念减减造造束(((((((RRRRRRR（GAADAGDADDGAD型 下型下下下型型型型生进进型型下aaaaaaadddddiiiiirrrsssssNpppppppoooddddd（ 将（将将将（（（（物行行（（将llllliiiiiiiooooowwweiiiiidddddddnnnnndddddtttt快 半快半半半快快快快成成成快快半gggggPPPPPPPhhhgggggFrrrrrrreeeeeFFFFF速固速固固固速速速速长型型速速固oFFFooooooooooooroooFFFFFtttttttm成 态成态态态成成成成造。。成成态ooooooorrrrrrrrooooommmmmmmmtttttttirrrrryyyyyyyn型 的型的的的型型型型型型型的mmmmmiiiiipppppppiiinnnnngnnniiiiiii系 流系流流流系系系系。系系流iiiiiggggg）nnnnnnngggnnnnn）））））ggggggg）））ggggg统 体统体体体统统统统统统体；；；；；；；）））））的 材的材材材的的的的的的材核 料核料料料核核核核核核料心 进心进进进心心心心心心进原 行原行行行原原原原原原行理 挤理挤挤挤理理理理理理挤） 压）压压压））））））压。 成。成成成。。。。。。成型型型型型后后后后后再再再再再硬硬硬硬硬化化化化化定定定定定型型型型型。。。。。 基于基因工程的生物成长造型。
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光固化成型材料介绍
潘磊
11机自A1
摘要
光固化成型材料主要介绍了所有光固化材料需要有的共同点。
然后分别介绍Vantico公司的SL系列、3D Systems公司的ACCURA系列、DSM公司的SOMOS 系列的固化材料的不同性能特点和不同的应用和基本固化的原理。
快速成型材料以及设备一直是快速成型技术研究与开发的核心，也是快速成型技术重要组成部分。
快速成型材料直接决定着快速成型技术制作的模型的性能以及适用性，而快速成型制造设备可以说是相应的快速成型技术方法以及相关材料等研究成果的集中体现，快速成型设备系统的先进程度标志着快速成型技术发展的水平。
快速成型技术是继数控加工技术（NC）之后制造业的又一次重大革命，广泛应用于航空航天、家用电气、汽车、医学、军事、教学科研等领域。
接下来，我们就从快速成型材料方面阐述其特点和性能。
光固化成型材料根据工艺要求，需要具备以下几个优点：1）固化快，可以在几秒内固化，可应用于要求立刻固化的场合。
2）不需要加热，这一点对于某些不能耐热的塑料、光学、电子零件来说非常有用。
3）可以配成无溶剂产品。
使用溶剂会涉及许多环境问题和审批手续问题，因此少用为好。
4）节省能量。
各种光源的效率都高于烘箱。
5）可以使用单组分，无配置操作，使用周期长。
6）可以实现自动化操作以及固化，提高生产的自动化程度，从而提高身产效率。
7）固化收缩率小。
8）产品精度高。
9）阳离子聚合物是活性聚合，
在光熄灯后课继续引发聚合。
10）粘度低11）生坯件强度高。
12）
产品可以直接用于注塑模具。
下面我们就介绍一下Vantico公司的SL系列、3D Systems公司的ACCURA系列、DSM公司的SOMOS系列的固化材料的性能特点。
Vantico公司的SL系列中的SL5196环氧树脂具有较低的黏性，较好的强度、精度，并能得到光滑的表面效果。
SL5510材料是一种多用途、精确的、尺寸稳定、高产的材料，可以满足多种生产要求。
SL7510材料具有较好的侧面质量，成型效率高，适合于熔模铸造等。
SL7540制作的原型性能类似于聚丙烯，具有较高的耐久性，侧壁质量好，可以较好的制作精细结构，较适用于功能模型的断裂试验等。
SL7560的性能类似于ABS材料。
SL5530HT是一种在高温条件下仍然具有较好抗力的特殊材料，使用温度可以超过200°C以上，适合于零件的检测、热流体流动可视化、照明器材检测以及飞行器高温成型等方面。
以上是几种SL系列光固化树脂具体种类的不同性能，实际应用时，我们可以根据不同的要求选择合适的选择方案。
3D Systems公司的其立体激光成形材料Accura Si 40可以达到ABS工程塑料的膨胀、弯曲性能；有着与ABS工程塑料相同的耐高温性能，是第一种既具有高耐热性、又有韧性的材料,适用于汽车应用,其性能与尼龙66相似。
部件透明,具有高的劲度和适中的伸长率,能被钻孔,攻螺纹和用螺栓连接。
Accura® Bluestone™ 具有异常坚硬和抵受热力达250°C的环境。
Accura® si 50 (Color: Natural / Grey)
是精确及抗磨损的SL原料，近似ABS注塑料 (颜色 : 原白色或灰色)。
Accura® si 45HC高速,耐热和耐潮的原料，用于3D Systems' SLA®250系统制作功能原型，有尼龙6:6的塑胶特性。
Accura® si 40 具有结合坚韧及耐高温特性，稳定精确的SL原料。
Accura® si 30 的高延展性带有适中硬度，卓越的精细特征制作能力，低粘度容易清洗。
Accura® si 20 具有抗磨损并提供高压坯强度, 具有令人满意的产能及耐潮性，在按扣装配及矽胶复模应用上的理想原料。
Accura® si 10 具有结合高压坯强度、耐潮性并在不影响速度下拥有精确、高质量的部件，适用于“QuickCast”式样用作熔模铸造。
Accura® Amethyst® 是制作高品质、精确珠宝式样，精美细致的原版模型，并何用作直接铸件。
DSM Somos ProtoTherm 14120光敏树脂是一种用于SL成型机的高速液态光敏树脂，低聚物是其主体，所以低聚物也决定了其基本的物理化学特性。
能制作具有高强度、耐高温、防水等功能的零件。
用此材料制作的零部件外观呈现为乳白色。
其光固化特行分析，在激光照射下，光敏树脂从液态向固态转变，达到凝胶态。
同时其成型系统中的光源为激光。
激光是一种单色光，具有单一波长。
omos ProtoTherm 14120光敏树脂与其它耐高温光固化材料不同的是：此材料经过后期高温加热后，拉伸强度明显增大，同时断裂延伸率仍然保持良好。
这些性能使得此材料能够理想地应用于汽车及航空等领域内需要耐高温的重要部件上。