快速成形与快速速模具制造技术

2.分层实体制造
LOM(Laminated Object Manufacturing)工艺 或称为叠层实体制造，其工艺原理是根据零件分 层几何信息切割箔材和纸等，将所获得的层片粘 接成三维实体。其工艺过程是：首先铺上一层箔 材，然后用CO，激光在计算机控制下切出本层轮 廓，非零件部分全部切碎以便于去除。当本层完 成后，再铺上一层箔材，用滚子碾压并加热，以 固化黏结剂，使新铺上的一层牢固地粘接在已成 形体上，再切割该层的轮廓，如此反复直到加工 完毕，最后去除切碎部分以得到完整的零件。该
2.材料问题
成型材料研究一直都是一个热点问题，快速成型材料性能要 满足：①有利于快速精确的加工出成型；②用于快速成型系 统直接制造功能件的材料要接近零件最终用途对强度、刚度 、耐潮、热稳定性等要求；③有利于快速制模的后续处理。 发展全新的RP材料，特别是复合材料，例如纳米材料、非均 质材料、其他方法难以制作的材料等仍是努力的方向。
快速成形技术的全过程可以简单描述为分层/叠加或者离 散/堆积。一个复杂的实体零件，可以认为是由一些具有 物质的点、线、面叠加而成的。从 CAD模型中获得这些点、 线、面的几何信息(离散)，把它与成形参数信息结合，转 换为控制成形机工作的 NC代码，控制材料有规律地、精 确地叠加起来(堆积)，从而构成三维实体零件。这种制造 方法又叫做自由制造
快速成形与快速速模具制造技术
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快速成形技术的含义
快速成形(Rapid Prototyping，简称RP)技术是 20世纪 80 年代中期发展起来的一种高新技术，它从成形原理上 提出一个分层制造、逐层叠加成形的全新思维模式，即将 计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数 字控制(CNC)、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术 集于一体，依据计算机上构成的工件三维设计模型，对其 进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓信息，快速成形 机的成形头按照这些轮廓信息在控制系统的控制下，选择 性地固化或切割一层层的成形材料，形成各个截面轮廓， 并逐步顺序叠加成三维工件。
顶地堆积成一个实体模型或零件。该工艺的特点是
使用、维护简单，成本较低，速度快，一般复杂程 度原型仅需要几个小时即可成型，且无污染。
面临问题
1.工艺问题 2.材料问题 3.精度问题 4.软件问题 5.能源问题 6.应用领域问题
1.工艺问题
快速成型的基础是分层叠加原理，然而，用什么材料进行分 层叠加，以及如何进行分层叠加却大有研究价值。因此，除 了上述常见的分层叠加成形法之外，正在研究、开发一些新 的分层叠加成形法，以便进一步改善制件的性能，提高成形 精度和成形效率。
3.精度问题
快速成形件的精度一般处于±0.1 mm的水平，高度（Z） 方向的精度更是如此。快速成型技术的基本原理决定了该工 艺难于达到与传统机械加工所具有的表面质量和精度指标， 把快速成型的基本成形思想与传统机械加工方法集成，优势 互补，是改善快速成型精度的重要方法之一。
4.软件问题
快速成型系统使用的分层切片算法都是基于STL文件格式进 行转换的，就是用一系列三角网格来近似表示CAD模型的数 据文件，而这种数据表示方法存在不少缺陷，如三角网格会 出现一些空隙而造成数据丢失，还有由于平面分层所造成的 台阶效应，也降低了零件表面质量和成形精度，目前，应着 力开发新的模型切片方法，如基于特征的模型直接切片法、 曲面分层法，即：不进行STL格式文件转换，直接对CAD模 型进行切片处理，得到模型的各个截面轮廓，或利用反求工 程得到的逐层切片数据直接驱动快速成型系统，从而减少三 角面近似产生的误差，提高成形精度和速度。
工艺的特点是工作可靠，模型支撑性好，成本低 ，效率高。缺点是前、后处理费时费力，且不能
制造中空结构件。
3.选择性激光烧结
SLS(Selective Laser Sintering)工艺，常采用的材 料有金属、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作为成形 材料。其工艺过程是：先在工作台上铺上一层粉末 ，在计算机控制下用激光束有选择地进行烧结(零件 的空心部分不烧结，仍为粉末材料)，被烧结部分便 固化在一起构成零件的实心部分。一层完成后再进 行下一层，新一层与其上一层被牢牢地烧结在一起 。全部烧结完成后，去除多余的粉末，便得到烧结
成的零件。该工艺的特点是材料适应面广，不仅能
制造塑料零件，还能制造陶瓷、金属、蜡等材料的 零件。造型精度高，原型强度高，所以可用样件进 行功能试验或装配模拟。
4.熔融沉积成形
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。这样逐层由底到
快速成形类型
A.光固化成形(SLA)
B.分层实体制造(LOM)
C.选择性激光烧结(SLS)
D.熔融沉积成形(FDM)
除上述4种最为熟悉的Байду номын сангаас术外，还有许多技术也已 经实用化，如三维打印技术、光屏蔽工艺、直接 壳法、直接烧结技术、全息干涉制造等。
1.光固化成形
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。该工艺的特点是：原型件精度高，零件强度和硬度 好，可制出形状特别复杂的空心零件，生产的模型柔性化 好，可随意拆装，是间接制模的理想方法。缺点是需要支 撑，树脂收缩会导致精度下降，另外光固化树脂有一定的 毒性而不符合绿色制造发展趋势。