激光快速成型技术
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英文的名称为StereoLithography，简称SL，
也有时被简称为SLA（StereoLithography
Apparatus），它以光敏树脂为原料，通过计 算机控制紫外激光使其凝固成型。
光固化成型的基本原理
原理：计算机控 制激光束对光敏 树脂为原料的表 面进行逐点扫描， 被扫描区域 的树脂薄层(约十 分之几毫米)产生 光聚合反应而固 化，形成零件的 一个薄层。
五、展望
RP是一种处在发展完善过程的高新技术。目前 我国有多家机构从事RP技术及相关技术的研究， 在当今缩短产品开发周期和减少开发新产品投 资风险， 成为企业赖以生存的关键。因此， 快速成型、制模、制造技术将会得到进一步发 展。
谢 谢
零件在一台设备上即可快速成型出具有 一定精度﹑满足一定功能的零件（若要修改 零件只要修改CAD模型即可）
• 高度集成化：
激光快速成型技术将CAD数据转换成 STL格式后，即可开始快速制作（该过程是 二维操作在CAD中完成的）。
三、几种激光快速成型技术介绍
1、光固化成型技术
光固化成型工艺，也常被称为立体光刻成型，
光固化成型技术的优点：
• 1、成型过程自动化程度高：SLA系统非常稳定，
加工开始后，成型过程可以完全自动化，直至原型制 作完成。 • 2 、尺寸精度高： SLA原型的尺寸精度可以
达到±0.1mm。 • 3 、具有优良的表面质量 ：虽然在每层固化 时侧面及曲面可能出现台阶，但上表面仍可得 到玻璃状的效果。 • 4 、可以制作结构十分复杂的模型 。
激光快速成型技术
一、概括
激光快速成型技术是上个世纪80年代发 展起来的一门高新技术。它是利用激光技术、 CAX技术、自动控制技术、新材料技术、直接 造型、快速制造产品模型的一们多学科综合技 术。目前，激光快速成型技术主要应用在航空 航天、汽车、玩具制造等行业。
• 1﹑什么是激光快速成型技术
快速成型技术是将CAD、CAM、CNC、 激光、精密伺服驱动和新材料等先进技 术集成的一种全新制造技术。 2﹑快速成型工艺过程 快速成型制造工艺的全过程可以归纳为以下三个步骤： 1)前处理。它包括工件的三维模型的构造、三维模型的近 似 处理、模型成形方向的选择和三维模型的切片处理。 2)分层叠加成形。它是快速成形的核心．包括模型截面轮 廓 的制作与截面轮廓的叠合。 3)后处理。它包括工件的剥离、后固化、修补、打磨、抛 光和表 面强化处理等。 如图所示。
叠层实体制造方法与其他快速原型制造技术相比，具有制作效率高、 速度快、成本低等优点，在我国具有广阔的应用前景。
四、应用
1﹑用于制造复杂形状的零件：
特别适用于在航天航空工业中制作大型加强筋的整体薄壁 结构。在制造内部型腔时，不需要做芯子和模子，故特别 适合制造很小的零件，很薄的壁及雕刻表面。
2﹑快速制造原型：
5﹑用于小批量生产塑料制件:
从投入与产出角度看，一个塑料制件模具需要生产数千个 零件才划的来，几十件到几百件可以用于快速成型法来经 济的生产;特别是在不同的零件生产时，快速成型法优点 更加明显。
6﹑用于制造各种模具或模型:
选择性激光烧结技术在航空工业中最有发展前途的运用， 就是制造精密铸造中的陶瓷模壳和型芯。采用该技术的主 要优点是，可以制造壳型的蜡模﹑蜡模浇注系统及蜡模的 熔化登一系列复杂的工艺和设备，因此，声场周期短﹑成 本低。
• 快速性：
生产制品的周期较传统加工工艺短。RP对设计 的敏感性很低，制造时几乎不用考虑制品的外形问 题，由此可节约大量时间。
• 适合成型复杂零件：
不论零件多复杂，都由计算机分解为二维数据 进行成型作，无简单复杂之分，因此他特别适合 成型形状复杂，传统方法难以制造甚至无法制造的 零件。
• 高度柔性：
选择性激光烧结工艺的缺点
• 1、原型表面粗糙:由于SLS工艺的原材料是粉状的， 原型的建造是由材料粉层经过加热熔化而实现逐层粘 接的，因此，原型表面严格讲是粉粒状的，因而表面 质量不高。 • 2、烧结过程挥发异味 :SLS工艺中的粉层粘接是需要 激光能源使其加热而达到熔化状态，高分子材料或者 粉粒在激光烧结熔化时一般要挥发异味气体。 • 3、有时需要比较复杂的辅助工艺 :SLS技术视所用的 材料而异，有时需要比较复杂的辅助工艺过程。以聚 酰胺粉末烧结为例，为避免激光扫描烧结过程中材料 因高温起火燃烧，必须在机器的工作空间充入阻燃气 体，一般为氮气。为了使粉状材料可靠地烧结，必须 将机器的整个工作空间内直接参与造型工作的所有机 件以及所使用的粉状材料预先加热到规定的温度，这 个预热过程常常需要数小时。造型工作完成后，为了 除去工件表面沾粘的浮粉，需要使用软刷和压缩空气， 而这一步骤必须在闭封空间中完成以免造成粉尘污染。
可以在极短的时间内制造出原件，进行外观﹑功能和合 运动上的考核，发现错误和及时纠正，避免由于设计错误 而带来的工装和模具的浪费。
3﹑用于制造多种材料或非均匀材料的零件：
再制造多种材料的种类，因此可以生产出各种不同材料、 颜色、机械性能、热性能组合的器件。
4﹑用于制造活性金属的零件：
由于激光快速成型制造能够提供良好的工作环境，材料浪 费少，所以可以用于加工活性金属（钛钨镍）及其他特殊 金属。另外，它还可以用于大型金属龄零件的修复.
•
• •
• • •
前处理
分层叠加成型
后处理
构造三维模型
光固化快速成型－SLA 叠层实体制造－LOM
工件剥离或 去支撑等 强硬化处理
模型近似处理
选择性激光烧结－SLS 熔融沉积制造－FDM
成型方向选择
切片处理
＊＊＊＊＊
表面处理
快速成型制造系统
快 速 成 型 产 品 造 型
产 品 原 型
二、与传统工艺比较它有哪些主 要优点
2、 选择性激光烧结工艺
原理：SLS 技术与SLA 技术很相似， 只是用粉末 原料取代了 液态光聚合 物，并以一 定的扫描速 度和能量作 用于粉末材 料。
选择性激光烧结工艺(Selective Laser Sintering，简称SLS)
选择性激光烧结工艺的优点
• 1、可直接制作金属制品：在目前广泛应用的几种快速原型工艺方 法中，唯有SLS方法可直接烧结制作金属材质的原型，这是SLS 工艺的独特优点。 • 2、可采用多种材料：从原理上说，这种方法可采用加热时粘度降 低的任何粉末材料，通过材料或各类含粘结剂的涂层颗粒制造出 任何造型，适应不同的需要。 • 3、制造工艺比较简单 ：由于可用多种材料，选择性激光烧结工 艺按采用的原料不同可以直接生产复杂形状的原型、型腔模三维 构件或部件及工具。例如，制造概念原型，可安装为最终产品模 型的概念原型，蜡模铸造模型及其它少量母模，直接制造金属注 塑模等。 • 4、无需支撑结构：SLS工艺也无需设计和需要支撑结构，叠层过 程中出现的悬空层面可直接由未烧结的粉末来实现支撑。 • 5、材料利用率高:由于SLS工艺过程不需要支撑结构，也不需要 制作基底支撑，所以该工艺方法在常见的几种快速原型工艺中材 料利用率是最高的，材料的利用率基本可以认为是100％。SLS工 艺中的多数粉末的价格较便宜，所以SLS模型的成本相比较来看 也是较低的。
光固化成型技术的缺点：
• 1、制件易变形：成型过程中材料发生物理和化学变化。 • 2、设备运转及维护成本较高 ：液态树脂材料和激光 器的价格较高。 • 3、使用的材料较少 ：目前可用的材料主要为感光性 的液态树脂材料。 • 4、液态树脂有气味和毒性，并且需要避光保护，以 防止提前发生聚合反应，选择时有局限性。 • 5、需要二次固化：经快速成型系统光固化后的原型 树脂并未完全被激光固化。 • 6、较脆，易断裂性能尚不如常用的工业塑料 。
3﹑ 薄片叠成制造技术（LOM）
原理：是利用 在一定条件下 （如加热等） 可以黏结的带 状材料（通常 使用纸或陶瓷 基或金属材 料），运用激 光切割出按照 RP软件离散出 的各层形状， 随后再使各层 黏合为一个几 何整体。
叠层实体制造技术的特点:
• 优点：原型精度高；有较高的硬度和较好的机械性能， 可进行各种切削加工；无须后固化处理 ；无须设计和 制作支撑结构 ；废料易剥离 ；制件尺寸大 ；原材料 价格便宜，原型制作成本低 ；设备可靠性高，寿命 长。 • 缺点：不能能直接制作塑料工件 ；工件的抗拉强度和 弹性不够好 ；工件易吸湿膨胀 ；工件表面有台阶纹 。
也有时被简称为SLA（StereoLithography
Apparatus），它以光敏树脂为原料，通过计 算机控制紫外激光使其凝固成型。
光固化成型的基本原理
原理：计算机控 制激光束对光敏 树脂为原料的表 面进行逐点扫描， 被扫描区域 的树脂薄层(约十 分之几毫米)产生 光聚合反应而固 化，形成零件的 一个薄层。
五、展望
RP是一种处在发展完善过程的高新技术。目前 我国有多家机构从事RP技术及相关技术的研究， 在当今缩短产品开发周期和减少开发新产品投 资风险， 成为企业赖以生存的关键。因此， 快速成型、制模、制造技术将会得到进一步发 展。
谢 谢
零件在一台设备上即可快速成型出具有 一定精度﹑满足一定功能的零件（若要修改 零件只要修改CAD模型即可）
• 高度集成化：
激光快速成型技术将CAD数据转换成 STL格式后，即可开始快速制作（该过程是 二维操作在CAD中完成的）。
三、几种激光快速成型技术介绍
1、光固化成型技术
光固化成型工艺，也常被称为立体光刻成型，
光固化成型技术的优点：
• 1、成型过程自动化程度高：SLA系统非常稳定，
加工开始后，成型过程可以完全自动化，直至原型制 作完成。 • 2 、尺寸精度高： SLA原型的尺寸精度可以
达到±0.1mm。 • 3 、具有优良的表面质量 ：虽然在每层固化 时侧面及曲面可能出现台阶，但上表面仍可得 到玻璃状的效果。 • 4 、可以制作结构十分复杂的模型 。
激光快速成型技术
一、概括
激光快速成型技术是上个世纪80年代发 展起来的一门高新技术。它是利用激光技术、 CAX技术、自动控制技术、新材料技术、直接 造型、快速制造产品模型的一们多学科综合技 术。目前，激光快速成型技术主要应用在航空 航天、汽车、玩具制造等行业。
• 1﹑什么是激光快速成型技术
快速成型技术是将CAD、CAM、CNC、 激光、精密伺服驱动和新材料等先进技 术集成的一种全新制造技术。 2﹑快速成型工艺过程 快速成型制造工艺的全过程可以归纳为以下三个步骤： 1)前处理。它包括工件的三维模型的构造、三维模型的近 似 处理、模型成形方向的选择和三维模型的切片处理。 2)分层叠加成形。它是快速成形的核心．包括模型截面轮 廓 的制作与截面轮廓的叠合。 3)后处理。它包括工件的剥离、后固化、修补、打磨、抛 光和表 面强化处理等。 如图所示。
叠层实体制造方法与其他快速原型制造技术相比，具有制作效率高、 速度快、成本低等优点，在我国具有广阔的应用前景。
四、应用
1﹑用于制造复杂形状的零件：
特别适用于在航天航空工业中制作大型加强筋的整体薄壁 结构。在制造内部型腔时，不需要做芯子和模子，故特别 适合制造很小的零件，很薄的壁及雕刻表面。
2﹑快速制造原型：
5﹑用于小批量生产塑料制件:
从投入与产出角度看，一个塑料制件模具需要生产数千个 零件才划的来，几十件到几百件可以用于快速成型法来经 济的生产;特别是在不同的零件生产时，快速成型法优点 更加明显。
6﹑用于制造各种模具或模型:
选择性激光烧结技术在航空工业中最有发展前途的运用， 就是制造精密铸造中的陶瓷模壳和型芯。采用该技术的主 要优点是，可以制造壳型的蜡模﹑蜡模浇注系统及蜡模的 熔化登一系列复杂的工艺和设备，因此，声场周期短﹑成 本低。
• 快速性：
生产制品的周期较传统加工工艺短。RP对设计 的敏感性很低，制造时几乎不用考虑制品的外形问 题，由此可节约大量时间。
• 适合成型复杂零件：
不论零件多复杂，都由计算机分解为二维数据 进行成型作，无简单复杂之分，因此他特别适合 成型形状复杂，传统方法难以制造甚至无法制造的 零件。
• 高度柔性：
选择性激光烧结工艺的缺点
• 1、原型表面粗糙:由于SLS工艺的原材料是粉状的， 原型的建造是由材料粉层经过加热熔化而实现逐层粘 接的，因此，原型表面严格讲是粉粒状的，因而表面 质量不高。 • 2、烧结过程挥发异味 :SLS工艺中的粉层粘接是需要 激光能源使其加热而达到熔化状态，高分子材料或者 粉粒在激光烧结熔化时一般要挥发异味气体。 • 3、有时需要比较复杂的辅助工艺 :SLS技术视所用的 材料而异，有时需要比较复杂的辅助工艺过程。以聚 酰胺粉末烧结为例，为避免激光扫描烧结过程中材料 因高温起火燃烧，必须在机器的工作空间充入阻燃气 体，一般为氮气。为了使粉状材料可靠地烧结，必须 将机器的整个工作空间内直接参与造型工作的所有机 件以及所使用的粉状材料预先加热到规定的温度，这 个预热过程常常需要数小时。造型工作完成后，为了 除去工件表面沾粘的浮粉，需要使用软刷和压缩空气， 而这一步骤必须在闭封空间中完成以免造成粉尘污染。
可以在极短的时间内制造出原件，进行外观﹑功能和合 运动上的考核，发现错误和及时纠正，避免由于设计错误 而带来的工装和模具的浪费。
3﹑用于制造多种材料或非均匀材料的零件：
再制造多种材料的种类，因此可以生产出各种不同材料、 颜色、机械性能、热性能组合的器件。
4﹑用于制造活性金属的零件：
由于激光快速成型制造能够提供良好的工作环境，材料浪 费少，所以可以用于加工活性金属（钛钨镍）及其他特殊 金属。另外，它还可以用于大型金属龄零件的修复.
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分层叠加成型
后处理
构造三维模型
光固化快速成型－SLA 叠层实体制造－LOM
工件剥离或 去支撑等 强硬化处理
模型近似处理
选择性激光烧结－SLS 熔融沉积制造－FDM
成型方向选择
切片处理
＊＊＊＊＊
表面处理
快速成型制造系统
快 速 成 型 产 品 造 型
产 品 原 型
二、与传统工艺比较它有哪些主 要优点
2、 选择性激光烧结工艺
原理：SLS 技术与SLA 技术很相似， 只是用粉末 原料取代了 液态光聚合 物，并以一 定的扫描速 度和能量作 用于粉末材 料。
选择性激光烧结工艺(Selective Laser Sintering，简称SLS)
选择性激光烧结工艺的优点
• 1、可直接制作金属制品：在目前广泛应用的几种快速原型工艺方 法中，唯有SLS方法可直接烧结制作金属材质的原型，这是SLS 工艺的独特优点。 • 2、可采用多种材料：从原理上说，这种方法可采用加热时粘度降 低的任何粉末材料，通过材料或各类含粘结剂的涂层颗粒制造出 任何造型，适应不同的需要。 • 3、制造工艺比较简单 ：由于可用多种材料，选择性激光烧结工 艺按采用的原料不同可以直接生产复杂形状的原型、型腔模三维 构件或部件及工具。例如，制造概念原型，可安装为最终产品模 型的概念原型，蜡模铸造模型及其它少量母模，直接制造金属注 塑模等。 • 4、无需支撑结构：SLS工艺也无需设计和需要支撑结构，叠层过 程中出现的悬空层面可直接由未烧结的粉末来实现支撑。 • 5、材料利用率高:由于SLS工艺过程不需要支撑结构，也不需要 制作基底支撑，所以该工艺方法在常见的几种快速原型工艺中材 料利用率是最高的，材料的利用率基本可以认为是100％。SLS工 艺中的多数粉末的价格较便宜，所以SLS模型的成本相比较来看 也是较低的。
光固化成型技术的缺点：
• 1、制件易变形：成型过程中材料发生物理和化学变化。 • 2、设备运转及维护成本较高 ：液态树脂材料和激光 器的价格较高。 • 3、使用的材料较少 ：目前可用的材料主要为感光性 的液态树脂材料。 • 4、液态树脂有气味和毒性，并且需要避光保护，以 防止提前发生聚合反应，选择时有局限性。 • 5、需要二次固化：经快速成型系统光固化后的原型 树脂并未完全被激光固化。 • 6、较脆，易断裂性能尚不如常用的工业塑料 。
3﹑ 薄片叠成制造技术（LOM）
原理：是利用 在一定条件下 （如加热等） 可以黏结的带 状材料（通常 使用纸或陶瓷 基或金属材 料），运用激 光切割出按照 RP软件离散出 的各层形状， 随后再使各层 黏合为一个几 何整体。
叠层实体制造技术的特点:
• 优点：原型精度高；有较高的硬度和较好的机械性能， 可进行各种切削加工；无须后固化处理 ；无须设计和 制作支撑结构 ；废料易剥离 ；制件尺寸大 ；原材料 价格便宜，原型制作成本低 ；设备可靠性高，寿命 长。 • 缺点：不能能直接制作塑料工件 ；工件的抗拉强度和 弹性不够好 ；工件易吸湿膨胀 ；工件表面有台阶纹 。