激光快速成型技术
激光增材制造过程数值仿真技术综述
激光增材制造过程数值仿真技术综述激光增材制造（LAM）是一种先进的快速成型技术，它利用激光熔化金属粉末来逐层构建复杂的零件和结构。
这种技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。
在激光增材制造过程中，数值仿真技术扮演着重要的角色，可以帮助优化工艺参数、预测材料性能和预测构件的变形等问题。
本文将就激光增材制造过程中的数值仿真技术进行综述，包括其基本原理、建模方法、影响因素等方面的内容。
一、激光增材制造的基本原理激光增材制造是一种以激光熔化金属粉末为基础的快速成型技术。
其基本原理是利用激光束瞬间加热金属粉末，使其熔化并与基底材料结合，从而形成复杂的三维结构。
激光增材制造的工艺包括激光熔化、材料沉积和热循环等环节，其中的激光熔化过程是整个工艺中最关键的环节。
在这一过程中，激光功率、扫描速度、层间距离等工艺参数会对成形结构的质量产生重要影响。
二、激光增材制造的数值仿真建模数值仿真是激光增材制造过程中不可或缺的一部分，它可以帮助工程师优化工艺参数、预测材料性能和预测构件的变形等问题。
在激光增材制造中，数值仿真建模主要包括以下几个方面：1.热流体模拟激光增材制造中的热流体模拟是一个复杂的多物理过程，涉及到激光传热、熔化金属粉末和热应力等问题。
采用有限元方法，可以模拟激光熔化过程中的温度场分布、熔池形态等关键参数，从而辅助工程师优化激光功率、扫描速度等工艺参数。
2.相变模拟激光增材制造中的相变过程是影响构件质量的重要因素，通过数值仿真可以模拟金属粉末的熔化和凝固过程，预测构件的组织结构和性能。
3.热应力模拟激光增材制造过程中由于快速加热和冷却会产生较大的热应力，通过数值仿真可以模拟构件的变形和裂纹分布，从而优化工艺参数和提高构件的质量。
三、激光增材制造数值仿真技术的应用激光增材制造数值仿真技术在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。
其中，激光增材制造在航空航天领域的应用最为突出，它可以制造复杂的轻质结构零部件，提高整体结构的强度和耐久性。
必须知道的现代模具制造技术
必须知道的现代模具制造技术必须知道的现代模具制造技术模具制造技术迅速发展，己成为现代制造技术重要组成部分。
如模具CAD/CAM技术，模具激光快速成型技术，模具精密成形技术，模具超精密加工技术，模具设计采用有限元法、边界元法进行流动、冷却、传热过程动态模拟技术，模具CIMS技术，已开发模具DNM技术以及数控技术等，几乎覆盖了所有现代制造技术。
现代模具制造技术朝着加快信息驱动、提高制造柔性、敏捷化制造及系统化集成方向发展。
一、高速铳削：第三代制模技术高速铳削加工不但具有加工速度高以及良好加工精度表面质量，而且与传统切削加工相比具有温升低（加工工件只升高3°C）,热变形小，因而适合于温度热变形敏感材料（如镁合金等）加工;还由于切削力小，可适用于薄壁及刚性差零件加工;合理选用刀具切削用量，可实现硬材料（HRC60）加工等一系列优点。
因此，高速铳削加工技术仍当前热门话题，它己向更高敏捷化、智能化、集成化方向发展，成为第三代制模技术。
二、电火花铳削“绿色”产品技术从国外电加工机床来看，不论从性能、工艺指标、智能化、自动化程度都己达到了相当高水平，目前国外新动向进行电火花铳削加工技术（电火花创成加工技术）研究开发，这一种替代传统用成型电极加工型腔新技术，它用高速旋转简单管状电极作三维或二维轮廓加工（像数控铳一样），因此不再需要制造复杂成型电极，这显然电火花成形加工领域重大发展。
最近，日木三菱公司推出了EDSCAN8E电火花创成加工机床又有新进展。
该机能进行电极损耗自动补偿，Windows95上为该机开发专用CAM系统，能与AutoCAD等通用CAD联动，并可进行线精度测量，以保证实现高精度加工。
为了确认加工形状有无异常或残缺，CAM系统还可实现仿真加工。
电火花加工技术进步同时，电火花加工安全防护技术越来越受到人们重视，许多电加工机床都考虑了安全防护技术。
目前欧共体已规定没有“CE”标志机床不能进入欧共体市场，同时国际市场也越来越重视安全防护技术要求。
激光快速成型(SLS)技术在汽车领域的应用讲解
激光快速成型（SLS）技术在汽车领域的应用湖南华曙公司采用的选择性粉末激光烧结（SLS）技术是行业领先的柔性智能制造技术，广泛服务于汽车制造、飞机工程、消费电子、精密传感等诸多领域。
快速制造（RM）激光装备欧美等国07年一年新增近2000台，制成产品已经大量出现在飞机、汽车、大型仪器、仪表等领域，由于不需要模具，从CAD文件到产品可在15小时之内出货，对我们这个传统的制造业大国产生了强烈的冲击，庞大的市场需求与国产设备的极缺造成的反差，无论是激光装备国产化市场还是产品市场都给我们留出了宝贵的市场机遇。
我们项目正是在国内批量制造RM设备并承接RM产品制造服务，并力争建成全国领先的产业集群，国家工程技术中心。
汽车设计和塑胶件批量制造中应用汽车外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头等复杂外型的试制。
作为设计验证和评估的手段，激光快速成型已经用于国内外汽车产业中，●例如美国克莱斯勒公司已制造车身模型，将其放在高速风洞中进行空气动力学试验分析，取得了令人满意的效果，大大节约了试验费用。
●汽车发动机进气管内腔形状是由十分复杂的自由曲面构成的，它对提高进气效率、燃烧过程有十分重要的影响。
设计过程中，需要对不同的进气管方案做气道试验，传统的方法是用手工方法加工出由几十个截面来描述的气管木模或石膏模，再用砂模铸造进气管，加工中，木模工对图纸的理解和本身的技术水平常导致零件与设计意图的偏离，有时这种误差的影响是显著的。
使用数控加工虽然能较好地反映出设计意图，但其准备时间长，特别是几何形状复杂时更是如此。
英国Rover公司使用激光快速成型技术生产进气管的外模及内腔模，取得了令人满意的效果。
●在汽车模具制造中应用本激光快速成型技术，能烧结蜡、聚碳酸酯、尼龙、金属等各种材料。
用该系统制造的钢铜合金注塑模具，可注塑5万件工件。
也可以结合其他技术来制作钢质模具，实现金属模的快速制造。
或者直接制造出复形精度较高的EDM电极，用于注塑模、锻模、压铸等钢制模具型腔的加工。
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。
快速成型技术概述
快速成型技术概述
快速成型技术是一种用于生产快速成型零件的制造技术，它能够使用多种不同的材料，在短时间内产生复杂形状的平面或立体物品。
快速成型技术可以大大减少制造时间，提高生产效率，大大降低成本，并提供更多的可能性来实现复杂的设计。
快速成型技术主要有三类:3D打印，热成型和激光熔融成形。
3D打印技术是一种基于数字模型的直接成型技术，用于制造复杂的塑料零件。
它是一种层层堆积的3D打印技术，通过连续堆积多层薄膜的方式在物料上建立3D零件的模型，从而直接制作出3D零件。
热成型技术是用热力加工膜材，使材料形状发生变形，从而制造出所需的三维形状的一种成型技术。
它是一种快速、简单、经济的加工技术，热成型技术用于制造塑料、橡胶、金属、纤维等多种材料的形状。
激光熔融成型技术是一种采用激光技术，将金属粉末逐层熔融成形的成型加工技术。
它通过激光产生高温熔融，从而将金属粉末熔融到形状模具中，形成三维零件。
激光快速成型技术的原理及主要优点
激光快速成型技术的原理及主要优点KG-DFB激光光源采用国外高性能DFB激光器芯片，独特设计的ATC和APC电路以及隔离控制，保证了极高的功率及波长稳定性。
快速成型技术的基本工作原理是离散，堆积。
首先，将零件的物理模型通过CAD造型或三维数字化仪转化为计算机电子模型，然后将CAD模型转化为STD（stereolithography）文件格式，用分层软件将计算机三维实体模型在z向离散，形成一系列具有一定厚度的薄片，用计算机控制下的激光束（或其他能量流）有选择地固化或黏结某一区域，从而形成构成零件实体的一个层面。
这样逐渐堆积形成一个原型（三维实体）。
必要时再通过一些后处理（如深度固化，修磨）工序，使其达到功能件的要求。
近期发展的快速成型技术主要有：立体光造型、选择性激光烧结、薄片叠层制造、熔化沉积模型。
由于快速成型（包括激光快速成型技术）仅在需要增加材料的地方加上材料，所以从设计到制造自动化，从知识获取到计算机处理，从计划到接口，等方面来看。
非常适合于CIM、CAD及CAM，同时传统的制造方法相比较，显示住诸多优点。
1.快速性快速性指有了产品的三维表面或体模型的设计就可以制造原型。
从CAD设计到完成原型制造原型。
只需数小时到十几小时的时间。
相比与其他方法快多了。
2.适合成型复杂零件采用激光快速成型技术制造零件时，不论零件多复杂，都由计算机分解为二位数据进行成型，无简单与复杂之分，因此它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。
3.高度柔性无须传统加工的工夹量具及多种设备，零件在一台设备上即可成型出具有一定功能的原型及零件。
若要修改零件，只需修改CAD模型即可，特别适合于单件，小批量生产。
4.高度集成化激光快速成型技术将CAD数据转化为STL（快速成型技术标准接口）格式后，即可开始快速成型制造过程。
CAD到STL文件的转换是在CAD软件中自动完成的。
快速成型过程是二维操作，可以实现高度自动化和程序化，即用简单重复的二维操作成型复杂的三维零件，无需特殊的工具及人工干预。
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。
快速成型技术的种类
快速成型技术的种类
快速成型技术是一种通过计算机辅助设计和制造的方法，可以快速制造出复杂的三维模型。
这种技术已经被广泛应用于各种领域，包括汽车、医疗、航空航天等。
本文将介绍几种常见的快速成型技术。
1. 光固化技术
光固化技术是一种通过紫外线或激光束将液态光敏树脂固化成固体的方法。
这种技术可以制造出非常精细的模型，适用于制造小型零件和精密零件。
光固化技术的优点是制造速度快，精度高，但成本较高。
2. 熔融沉积技术
熔融沉积技术是一种通过将熔融材料喷射到建模平台上，逐层堆积成三维模型的方法。
这种技术适用于制造大型零件和复杂零件。
熔融沉积技术的优点是制造速度快，成本低，但精度较低。
3. 熔融层压技术
熔融层压技术是一种通过将熔融材料喷射到建模平台上，然后用热压力将其压缩成固体的方法。
这种技术适用于制造大型零件和复杂零件。
熔融层压技术的优点是制造速度快，成本低，精度高。
4. 粉末烧结技术
粉末烧结技术是一种通过将金属或陶瓷粉末喷射到建模平台上，然后用激光束或电子束将其烧结成固体的方法。
这种技术适用于制造金属和陶瓷零件。
粉末烧结技术的优点是制造速度快，成本低，精度高。
快速成型技术已经成为现代制造业中不可或缺的一部分。
随着技术的不断发展，这些技术将会越来越成熟，应用范围也会越来越广泛。
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。
激光快速成型技术原理
激光快速成型技术原理1. 引言激光快速成型技术（Laser Rapid Prototyping，简称Laser RP）是一种通过激光熔化或固化材料来逐层构建三维实体的制造技术。
它可以直接从计算机辅助设计（CAD）模型中生成物理模型，无需任何模具或切削工具。
激光快速成型技术的出现，极大地改变了传统制造业的生产方式，为产品研发与制造提供了一种快速、高效、灵活的解决方案。
本文将详细解释激光快速成型技术的基本原理，包括激光熔化成型（Selective Laser Melting，简称SLM）和激光固化成型（Stereolithography，简称SLA）两种常见的激光快速成型技术原理。
2. 激光熔化成型（SLM）原理激光熔化成型是一种通过激光熔化金属粉末来逐层构建金属实体的技术。
其基本原理如下：2.1 扫描路径规划在激光熔化成型过程中，首先需要根据CAD模型生成切片数据，然后使用计算机算法进行扫描路径规划。
扫描路径规划决定了激光在每一层的照射顺序，以及每个点的激光功率和照射时间。
2.2 激光照射在激光熔化成型过程中，使用高能量密度的激光束照射金属粉末，使其迅速熔化。
激光束的功率和照射时间会根据扫描路径规划的要求进行调整，以确保金属粉末被完全熔化。
2.3 层间粘结在每一层金属粉末被熔化后，需要等待熔融池冷却并凝固，形成一层固态金属。
然后，在下一层金属粉末上重复上述过程，直到构建出完整的三维实体。
每一层之间通过熔融池的凝固来实现粘结，确保构建出的实体具有足够的强度。
2.4 支撑结构在激光熔化成型过程中，由于构建过程是逐层进行的，上层的熔化金属会渗入到下层的固态金属中。
为了避免上层结构的变形和下层结构的破坏，通常需要添加支撑结构。
支撑结构可以提供支撑力和热传导，以保持构建过程的稳定性和精度。
2.5 后处理完成激光熔化成型后，需要进行后处理。
后处理包括去除支撑结构、表面处理、热处理等。
去除支撑结构通常需要机械或化学方法，以保持构建物表面的平整度和光洁度。
激光快速成型技术原理
激光快速成型技术原理激光快速成型技术（Laser Rapid Prototyping，LRP）是一种以激光为能源源，通过逐层熔化或固化材料，实现三维实物快速制造的先进制造技术。
它是在计算机辅助设计（CAD）的基础上，利用计算机数控技术、激光技术和材料科学等多学科的综合应用。
激光快速成型技术的原理主要包括建模、切片、成型三个步骤。
首先是建模。
在激光快速成型技术中，首先需要进行三维模型的建立。
通常使用计算机辅助设计软件进行建模，将设计好的三维模型输入到激光快速成型设备中。
建模过程需要考虑到设计的形状、尺寸、结构等因素，以及材料的特性和制造工艺的要求。
接下来是切片。
在建模完成后，需要将三维模型切片成多个薄层。
切片过程是将三维模型分解为一系列的二维层，每一层都是一个横截面的投影。
切片的精度和层数的选择会直接影响到最终成型件的质量和精度。
最后是成型。
成型过程中，通过控制激光束的扫描轨迹和功率密度，将激光束照射到材料表面，使其局部熔化或固化。
当一层材料完成后，工作台会相应下降一层，然后再次进行激光照射，逐层累积，最终完成整个成型过程。
激光快速成型技术可以使用多种材料，如金属、塑料、陶瓷等，可以制造出具有复杂形状和内部结构的实物。
激光快速成型技术基于激光熔化或固化材料的原理，具有以下优点：激光快速成型技术具有高度的制造自由度。
通过激光束的精确控制，可以实现各种复杂形状的制造，包括内部空腔、薄壁结构等。
这种自由度对于一些特殊形状的零件制造非常有优势。
激光快速成型技术具有高精度和高质量。
激光束的直径非常小，可以实现微米级别的精度。
而且激光束的能量密度非常高，可以使材料迅速熔化或固化，从而得到高质量的成型件。
激光快速成型技术具有快速制造速度。
相比传统的制造方法，激光快速成型技术可以大大缩短制造周期，提高生产效率。
这对于一些小批量、个性化的生产要求非常适用。
激光快速成型技术还具有材料利用率高、减少了加工工序、降低了生产成本等优点。
选择性激光烧结快速成型机铺粉系统的研究
选择性激光烧结快速成型机铺粉系统的研究选择性激光烧结快速成型（Selective Laser Sintering, SLS）技术是一种先进的制造技术，能够实现快速、精确的三维打印。
它通过使用激光束将粉末材料逐层烧结，从而实现零件的快速制造。
铺粉系统是SLS快速成型机中至关重要的组成部分，因为它直接影响着零件的质量和精度。
铺粉系统的主要功能是将粉末均匀地铺设在工作台上，以便激光束可以准确地烧结。
在实际操作中，铺粉系统必须满足以下几个方面的要求：粉末均匀性、粉末厚度的控制、粉末对流的消除、铺粉速度的快慢和铺粉的稳定性。
首先，粉末均匀性是铺粉系统必须解决的首要问题。
粉末的均匀性直接影响着零件的表面质量和尺寸精度。
如果粉末铺设不均匀，烧结过程中就会出现不均匀的热点和冷点，从而导致零件的形状偏差和质量问题。
因此，铺粉系统需要设计合理的铺粉机构，以确保粉末能够均匀地分布在工作台上。
其次，铺粉系统需要能够精确地控制粉末的厚度。
粉末的厚度直接决定着成品零件的尺寸和形状。
如果粉末厚度过小，烧结过程中就会出现不完整烧结的问题；如果粉末厚度过大，烧结过程中就会出现过烧结的问题，导致零件表面粗糙。
因此，铺粉系统需要有一套精确的控制机制，以实现粉末厚度的准确控制。
另外，粉末对流是一个需要被注意的问题。
在铺粉的过程中，粉末往往会出现对流现象，导致粉末在工作台上的分布不均匀。
这种不均匀分布会影响零件的质量和精度。
因此，铺粉系统需要设计合理的铺粉机构，并采取适当的手段来消除对流现象。
铺粉速度是铺粉系统的另一个重要指标。
快速成型技术的优势在于其快速性，因此铺粉系统的铺粉速度要求较高。
如果铺粉速度太慢，将会大大延长成品制造的时间；如果铺粉速度太快，会导致粉末无法均匀铺设，从而影响零件的质量。
铺粉系统需要根据工艺要求，设计合适的铺粉速度。
最后，铺粉系统的稳定性也是一个需要关注的问题。
在SLS快速成型过程中，铺粉系统需要保持稳定的工作状态，以确保粉末能够均匀地铺设在工作台上。
激光诱导蚀刻快速成型技术_概述及解释说明
激光诱导蚀刻快速成型技术概述及解释说明1. 引言1.1 概述激光诱导蚀刻快速成型技术是一种先进的制造方法，通过利用高能激光束对材料表面进行精确的物理和化学处理，实现对复杂结构零件的快速制造。
这项技术在工业界引起了广泛关注，并被广泛应用于各个领域。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分来介绍激光诱导蚀刻快速成型技术。
首先在引言部分将简要介绍该技术的背景和重要性。
接下来，在第二部分中将详细解释这项技术的定义、原理以及其发展历程。
第三部分将探讨激光源与扫描系统、材料选择与准备工作以及制造参数优化与控制策略等关键技术与方法。
然后，我们将通过实际应用案例分析，包括制造行业中的运用、医疗领域中的应用实例以及航空航天及国防领域的实践案例，来说明该技术在不同领域的优势和应用前景。
最后，在结论部分总结概括了本文的主要内容，并展望了未来该技术的发展趋势和前景。
1.3 目的本文的目标是全面介绍激光诱导蚀刻快速成型技术，包括定义、原理、发展历程以及其在不同领域中的应用案例。
通过深入了解这项技术，我们可以认识到其重要性和潜力，在未来的制造业中推动其进一步发展并促进创新。
此外，本文还旨在为相关领域的研究人员和工程师提供指导，以便更好地应用和开发该技术。
2. 激光诱导蚀刻快速成型技术2.1 定义和原理激光诱导蚀刻快速成型技术（Laser-Induced Etching Rapid Prototyping，简称LIEP）是一种基于激光与材料相互作用的三维打印技术。
它通过控制激光在材料表面的扫描路径和能量分布来实现高精度、高效率的零件制造。
该技术基于激光束在材料表面聚焦产生局部加热，在材料与环境之间形成临界温度，使材料发生化学反应或物理改变。
这些反应或改变可以通过调整激光的功率、扫描速度和扫描路径等参数来精确控制。
同时，由于激光束可以非常准确地聚焦并扫描在材料表面，因此LIEP技术具有较高的空间分辨率和制造精度。
2.2 发展历程激光诱导蚀刻快速成型技术最早起源于20世纪90年代初期，随着激光器、计算机控制系统和材料研究的不断进步，该技术得到了快速发展。
快速成型（RP）技术
快速成型（RP）技术快速成型（RP）技术简介RP技术是80年代后期发展起来的快速成型(Rapid Prototyping 简称RP)技术，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，其对制造业的影响可与数控技术的出现相媲美。
RP系统综合了机械工程、CAD、数控技术，激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，有效地缩短了产品的研发周期。
而以RP系统为基础发展起来并已成熟的快速模具工装制造( Quick Tooling)技术，快速精铸技术(Quick Casting)，快速金属粉末烧结技术(Quick Powder Sintering)，则可实现零件的快速成品。
RP技术，迴异于传统的去除成型(如车、削、刨、磨)，拼合成型(如焊接)，或受迫成型(如铸、锻，粉末冶金)等加工方法，而是采用基于材料累积制造的思想，把三维立体看成是无数平行的、具有不同形状的层面的叠加，能快速制造出产晶原型。
快速原型制造技术(RP)将计算机辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)、计算机辅助控制(CHC)、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产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓，激光选择性的切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂、烧结一层层的粉末材料或热喷头选择快速地熔覆一层层的塑料或选择性地向粉末材料喷射一层层粘结剂等)，形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品。
目前，它已成为现代制造业的支柱技术，是实现并行工程、集成制造技术和技术开发的必不可少的手段之一。
与传统的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下优点：(1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新产品的开发成本和开发周期。
(2)属非接触加工，不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。
SLS激光快速成型技术基本原理和工艺的优缺点
SLS激光快速成型技术基本原理和工艺的优缺点华曙高科指出SLS激光快速成型技术是采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的温度升到熔化点，进行烧结并与下面已成型的部分实现粘结。
一层完成后，工作台下降一层厚度，铺料辊在上面铺上一层均匀密实粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。
这项技术与SLA很相似，也是用激光束来扫描各层材料，但SLS的激光器为CO2激光器，成型材料为粉末物质。
制作时，粉末被预热到稍低于其熔点温度，然后控制激光束来加热粉末，使其达到烧结温度，从而使之固化并与上一层粘结到一起。
目前烧结的材料主要有标准的铸造蜡材，标准的工程热塑性塑料如聚碳酸酯、尼龙、覆膜金属。
现在国内外正在研究陶瓷以及其它工程塑料的烧结成型，下面由华曙高科快速模型给大家分析下SLS激光快速成型技术工艺的优缺点。
优点：（1）可采用多种材料。
理论上讲，可采用加热时黏度降低的任何粉末材料，通过材料或各种含黏结剂的涂层颗粒制造任何造型。
（2）制造工艺简单。
由于可用材料比较多，该工艺按材料的不同可以直接生产复杂形状的原型、型腔模三维构建或部件及工具。
（3）高精度。
该工艺一般能够达到工件整体范围内（0.05-2.5)mm的公差。
（4）无需支撑结构。
叠层过程出现的悬空层可直接由未烧结的粉末来支撑。
（5）材料利用率高。
该工艺不用支撑，不需制作基底支撑，为常见几种RP工艺利用率最高的，且价格较便宜。
缺点：（1）表面粗糙。
由于原材料是粉状的，原型建造是由材料粉层经过加热熔化实现逐层粘结的，因此，原型表面严格讲是粉粒状的，因而表面质量不高。
（2）烧结过程有异味。
SLS工艺中粉层需要激光使其加热达到熔化状态，高分子材料或者粉粒在激光烧结时会挥发异味气体。
（3）有时辅助工艺较复杂。
拿聚酰胺粉末烧结来说，为避免激光扫描烧结过程中材料因高温起火燃烧，需在工作空间加入阻燃气体，多为氮气。
激光快速成型技术在模具设计中的应用
（ 苏电大 宜兴 学 院，江 苏 宜兴 江 ２４０ ） １２ ６
摘 要 ：激光快速成型技术是一种新型的添加成型技术。在模具设计中 ，根据离散堆积原理 ，利用 合
适 的材 料 ，采 用 一 种 全 新 的成 型 方 法— — 分层 加 工 、迭 加 成 型 ，可实 现 任 意 复 杂 形 状 的 模 具 样件 的快 速
制 造 。其 应 用 已从 单 一 模 型 制 作 向快 速 模 具 制 造 及 快 速铸 造 等 多用 途 方 向发 展 ，为 实 现 模具 设 计 的短 周
期 、多 品种 、低 费 用 、高精 度 提 供 了一 条 捷 径 。
关 键 词 ：激光快速成型 ； 模具设计 ； 三维建模 ； 快速制造 中 图 分 类 号 ：Ｔ ７ Ｇ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ — ０４ （００ ６ ０４ — ３ ０５ ６８ ２ １）０ — ０３ ０
术 ．它 可 以 自动 快 速 地将 设 计 思 想 物 化 为具 有
一
定 结 构 和 性 能 的 原 型 或直 接 制 造 零 部 件 。应
用 于 模 具 设 计 中 ．可 实 现任 意 复 杂 形状 的模 具
ห้องสมุดไป่ตู้
１ 激 光 快速 成 型 技 术及 其 成 型原 理
１１ 激 光快速 成型 技术 ．
ｍ ｏ ｅ ｉ ｇ； ｒ ｐｉ ａ ｉ ｇ ｄ ｌｎ ａ ｄｍ ｋｎ
激 光快 速 成 型技 术 ．是在 现 代 Ｃ Ｄ／ Ａ Ａ Ｃ Ｍ 技 术 、激 光 技 术 、计 算 机 数控 技 术 、精 密伺 服
驱 动 技 术 以及 新 材 料 技术 的基 础 上 集 成发 展 起
快速模具 制造及快速铸 造等多用途方 向发展 ，
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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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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
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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 。