先进制造技术——快速成型技术.ppt

图解过程
实例照片
精度 表面 质量
SLA 好 优
SLS 一般 一般
LOM 一般 较差 FDM 较差 较差
材料 质量 较贵
较贵
较便 宜 较贵
材料 利用 率 接近 100
% 接近 100
% 较差
接近 100 %
运行 成本 较高
较高
较低 一般
生产 成本 高
一般
高 较低
设备 费用
较贵
较贵
较便 宜 较便 宜
• 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.2020
• 5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Wednesday, August 5, 2020August 20Wednesday, August 5, 20208/5/2020
应用：
1、可直接制作树脂功能件，用作结构验证和功能测 试，并可用于装配样机。
2、制造出来的原型可以翻制各种模具。 3、制件可直接作熔模铸造用的蜡模和砂型、型芯。
薄片分层叠加成形
薄片分层叠加成形（LOM—Laminated Object Manufacturing)，又称层叠实体制造或分层实体制造）。 由美国Helisys于1986年研制成功，并推出商品化的机 器。
• 10、Life is measured by thought and action, not by time. ——Lubbock 衡量生命的尺度是思想和行为，而不是时间。8.5.20208.5.202011:0311:0311:03:1011:03:10
• 11、To make a lasting marriage we have to overcome self-centeredness.要使婚姻长久，就需克服自我中心意识。Wednesday, August 5, 2020August 20Wednesday, August 5, 20208/5/2020
结论：
粘度低、熔融温度低、粘结性好、收缩率小。
3.2 支撑材料
支撑材料的特性要求：
1、能承受一定高温，一般100°即可。 2、与成型材料不浸润，便于后处理。 3、具有水溶性或者酸溶性。 4、具有较低的熔融温度。 5、流动性要好。
四、应用实例
步骤：
1、通过三维软件建立模型，以STL格式保存。 2、在Insight软件中进行分层、设置支撑和刀具路径 等前处理工作。 3、在FDM Control Center中设置模型位置。 4、点击Build Job即可加工。
基本原理：
SL工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这 种液态材料在一定波长和功率的紫外线的照射下能迅 速发生光聚合反应，相对分子量急剧增大，材料也由 液态变成固态。
特点：
精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%， 能制造出形状特别复杂（如空心零件）、特别精细 （如首饰、装饰品等）的零件。制造出来的原型件， 可快速翻制各种模具。
不足点：材料昂贵，具有一定的毒性。
应用：
1、可直接制作树脂功能件，用作结构验证和功能 测试
2、可制作比较精细和复杂零件 3、可制造出有透明效果的制件 4、制造出来的原型可以翻制各种模具
头盔：新材料Somos 9420 EP-White是一种 基于环氧树脂的光敏聚 合物。
复杂件：RenShape SL 7800是一种具有高抗冲击 强度的光敏聚合物 。
• 7、Although the world is full of suffering, it is full also of the overcoming of it.----Hellen Keller, American writer虽然世界多苦难，但是苦难总是能战胜的。20.8.520.8.520.8.5。2020年8月5日星期三二 〇二〇年八月五日
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THE END 8、For man is man and master of his fate.----Tennyson人就是人，是自己命运的主人11:0311:03:108.5.2020Wednesday, August 5, 2020
9、When success comes in the door, it seems, love often goes out the window.-----Joyce Brothers成功来到门前时，爱情往往就走出了窗外。 11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.2020
发展：
我国在90年代先后有武汉华中科技大学快速制造 中心、西安交大先进制造技术研究所、北京殷华实 业有限公司、陕西省激光快速成形与模具制造工程 研究中心等在快速成形工艺研究、设备开发、数据 处理及控制软件、新材料的研发等方面做了大量有 成效的工作。
基本思路：
● CAD模型建立
● STL文件生成
● 分层切片
• 4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行 8.5.20208.5.202011:0311:0311:03:1011:03:10
透明件
复杂件
选择性激光粉末烧结成形
选择性激光烧结成形（SLS—Selected Laser Sintering)， 又称选区激光烧结）。由美国德克萨斯大学奥汀分校的 C.R.Dechard于1989年研制成功。
基本原理：
SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末） 在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积 成形。
熔融沉积快速成型工艺
一、熔融沉积工艺的基本原理 二、熔融沉积工艺的特点 三、熔融沉积成型材料与支撑材料 四、熔融沉积成型应用实例
一、基本原理
熔融沉积快速成型（Fused Deposition Modeling，简 称FDM），是继SLA和LOM后的一种应用比较广泛的 快速成型工艺，并以美国Stratasys公司开发的FDM制造 系统应用最为广泛。
• 6、Almost any situation---good or bad---is affected by the attitude we bring to. ----Lucius Annaus Seneca差不多任何一种处境---无论是好是坏---都受到我们对待处境态度的影响。11时3分11时3分5Aug-208.5.2020
快速成形技术
概述：
快速成形技术（Rapid Prototyping，简称RP）20 世纪80年代发展起来的，它综合了机械工程、CAD、 数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、 直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功 能的原型或直接制造零件，从而大大缩短产品的研 制周期。因而，被认为是近20来制造领域的一个重 大突破。影响力与数控技术相当。
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谢谢观看 12、Treat other people as you hope they will treat you.你希望别人如何对待你，你就如何对待别人。11时3分11时3分5-Aug-208.5.2020
13、To do whatever needs to be done to preserve this last and greatest bastion of freedom. (Ronald Reagan , American President ) 为了保住这最后的、最伟大的自由堡垒，我们必须尽我们所能。
2、零件的精度较高。 3、无需加支撑。工件外框与截面轮廓之间的多余 材料起到支撑作用。
成形材料：
常用成卷的纸，纸的一面事先涂覆一层热熔胶。偶 尔也用塑料薄膜。
纸：抗湿性、稳定性、涂胶浸润性、抗拉强度。
热熔胶：保证层与层之间的粘结强度。
应用：
纸价格相对便宜，可以用来做汽车发动机曲轴、连 杆、各类箱体、盖板等零部件的原型样件。
● 快速堆积成形
分类：
光敏树脂液相固化成形、选择性激光粉末Biblioteka Baidu结成 形、薄片分层叠加成形和熔丝堆积成形等4种。
光敏树脂液相固化成形
光敏树脂液相固化成形（SL—Stereo Lithography)， 又称光固化立体造型或立体光刻）。最早由Charles Hul 发明并于1984年获得专利，1988年美国3D系统公司 推出商品化的世界上第一台快速成形机。
国内的清华大学与北京殷华公司较早地进行了FDM
工艺商品化系统的研制工作，并推出熔融挤压制造设备 MEM250等。
FDM 原理 图
二、特点
优点：
1、采用热熔挤压头专利技术，系统结构原理和操作简 单，且使用无毒的原材料，设备可安装在办公环境中。
2、成型速度快。不需要SLA中的刮板工序。 3、用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 4、可以成型任意复杂程度的零件。如复杂的内腔、孔 等。 5、原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形 小。 6、原材料利用率高。 7、支撑去除简单。
SLS原理图
工作台上均匀铺上一 层很薄（0.1~0.2mm） 的粉末，激光束在计算 机的控制下按照零件分 层轮廓有选择性地进行 烧结，一层完成后再进 行下一层烧结。全部烧 结完成后去掉多余的粉 末，再进行打磨、烘干 等处理便获得零件。
特点：
材料应用面广，不仅能够制造塑料零件，还能制造 陶瓷、石蜡等材料的零件。特别是可制造金属零件。
又称熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热融化， 通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头沿零件截 面轮廓和填充轨迹运动，挤出的材料迅速固化并与周围 材料粘结，层层堆积而成。
主要适用于模具行业新产品开发和医疗、考古等基 于数字成像技术的三维实体模型制造。
FDM工艺由美国学者Dr.Scott Crump于1988年研制 成功，并由美国Stratasys公司推出商品化的机器。1993 年开发第一台FDM1650机型后，先后推出FDM2000、 FDM3000、FDM8000等。
基本原理：
LOM工艺是利用薄片材料，如纸、塑料薄膜等作为 成形材料，片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时， 用CO2或刀在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切 割片材，然后通过热滚压，是当前层与下面已成形的 工件层粘结，从而堆积成形。
LOM原理 图
特点：
1、只需在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用 扫描整个截面。因此易于制造大型、实体零件。
缺点：
1、成型件的表面有较明显条纹。 2、沿成型轴垂直方向的强度比较弱。 3、需要设计制件支撑结构。 4、需要对整个截面进行扫描涂覆，成型时间较长。 5、原材料价格昂贵。
三、材料
3.1 成型材料
FDM工艺常用ABS工程塑料丝作为成形材
料成。型材料的特性要求：
1、材料的粘度（影响材料的挤出过程）。 2、材料熔融温度。 3、粘结性（影响零件强度）。 4、收缩率。
无需加支撑，因为没有被烧结的粉末起到支撑作用。 因此可以烧结制造空心、多层镂空的复杂零件。
成形材料：
蜡粉及高分子塑料粉（早期）、金属或陶瓷粉（为 了提高原型的强度)。任何受热粘结的粉末都有被用作 SLS原材料的可能性。
采用雾化法制取金属粉末，有离心雾化和气体 雾化。主要原理：使金属熔融，高速将金属液滴 甩出并急冷、随后形成粉末颗粒。
市场 占有 率 70
10
7
6
• 1、Genius only means hard-working all one's life. (Mendeleyer, Russian Chemist) 天才只意味着终身不懈的努力。20.8.58.5.202011:0311:03:10Aug-2011:03
• 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二〇年八月五日2020年8月5 日星期三