快速成型技术

Selective Laser Sintering(SLS)
Laser Genertor
A roller of spreading powder
Workroom with nitrogen
powder Feed cylinder
Laser bean
工件 workbench
part
Z
Z
粉末材料选择性激光烧结(续)
Apparatus---SLA )；
➢薄型材料选择性切割（ Laminated Object
Manufacturing---LOM ）；
➢粉末材料选择性激光烧结（ Selective Laser
Sintering---SLS ）；
➢丝状材料选择性融覆（ Fused Deposition Modeling-
快速原型制造技术(RPM)
Rapid Prototype/Part Manufacturing
快速成型技术原理
快速原型技术不同于传统的在型腔毛坯切削加 工后获得零件的方法，而是在计算机控制下，基 于离散/堆积原理采用不同方法堆积材料最终完成 零件的成型与制造技术。
从成型角度看，零件可视为“点”或“面”的 叠加 而成。 从制造角度看，它根据CAD造型生成的零件三 维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其它 方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。
快速原型制造技术的工作过程
➢首先由CAD软件设计出所需要的零件计算机 三维曲面或实体模型，即数字模型或电子模 型；然后根据工艺要求，按照一定的厚度进 行离散，把原来的三维电子模型变成一系列 的二维层片；再根据每个层片的轮廓信息， 进行工艺规划，选择合适的加工参数，自动 生成数控代码；最后由成型机接受控制指令 制造一系列层片并自动将它们联系起来，得 到一个三维物理实体。
快速成形的工作流程
概念设计 产品原型
三维模型
逆向工程
三维激光 数字化仪
修改模型
快速模型 快速模具
产品,铸件
按使用原材料分类
➢液体聚合、固化（立体印刷、全息干涉固化、 激光束相干固化、热聚合等）；
➢粉末烧结与粘接（选域激光烧结、三维喷涂 粘接等）；
➢丝材线材熔化粘接（熔融沉积造型、焊接成 型）；
➢膜、板材层合（层合实体制造、膜聚合等）
Fused Deposition Modeling(FDM)
丝状材料选择性融覆(续)
➢系统组成：
机械系统（运动、喷头、成型室、材料室、 控制室、电源室）；
控制系统； 软件系统； 供料系统。
丝状材料选择性融覆(续)
➢特点： 可采用多种材料（塑料、陶瓷、蜡特别 是金属）； 制造工艺较简单； 精度高； 成本低， 但成型速度较慢。
粉末材料选择性激光烧结
丝状材料选择性融覆（FDM）
➢原理：加热器将热塑性材料加热成液态，根据 片层参数控制加热喷头沿模型断面层扫描，挤 压并控制液体流量，使液体均匀铺撒在断面层 上，快速冷却凝固并与上一层连接在一起，这 样逐层叠加，形成原型。
--ＦＤＭ）；
➢三维打印（Three Dimensional Printing---3DP）；
光敏树脂的选择性固化（LSA)
➢原理：以光敏树脂为原料（这种液态材料在一 定波长和强度的紫外激光照射下能迅速发生聚 合反应，分子量急剧增大材料从液体转变成固 体），采用计算机控制下的紫外激光以预定原 型各分层截面的轮廓为轨迹逐点扫描，使被扫 描区的树脂薄层产生光聚合反应后固化，形成 薄层截面，一层固化后，工作台上（或下）移， 在固化光敏树脂表面形成新的液态树脂，再进 行新一层的扫描、固化。
按制造工艺原理分类
➢光敏树脂的选择性固化(SLA )； ➢薄型材料选择性切割（LOM）； ➢粉末材料选择性激光烧结（ＳＬＳ）； ➢丝状材料选择性融覆（ＦＤＭ）； ➢三维打印（３Ｄ Printing）； ➢焊接成型； ➢数码累积造型； ➢其他（立体光刻、直接烧结、热致聚合等）
几种典型的RPM技术
➢光敏树脂的选择性固化(Stereo Lithography
薄型材料选择性切割(续)
➢成型系统：
激光切割系统； 箔带供给系统； 原材料存储与送进机构； 热压装置； 可升降工作台； 数控系统等。
薄型材料选择性切割(续)
➢特点：
成本低 造型速度快（不用扫描整个截面） 易于制造大型零件 零件的精度较高（不存在相变，不易引起翘曲变型） 与木模具有相同水平的强度。 无需支撑
环形扫描（减少翘曲变形，收缩量小，无需光开 光）；
三角剖分扫描（具有环形扫描的优点变形小，算法 简单）。
扫描方式
连续扫描
光敏树脂的选择性固化
➢特点：
精度较高（0.1mm） 技术成熟， 悬臂件需要支撑； 树脂存在收缩， 具有一定毒性。
光敏树脂的选择性固化
薄型材料选择性切割（LOM0）
➢原理：将薄膜按照CAD分层模型所获数据，用 激光束将单面涂有热融胶的薄膜切割成所需原 型的内外轮廓，然后将新一层的薄膜叠加在上 面，通过热压装置加热与下面已切割层粘合在 一起，逐层切割、粘合，直至完成原型。
光敏树wenku.baidu.com的选择性固化
➢成型系统：
✓光学部分：紫外激光器（位置精度0.008mm，重 复精度0.13mm）；激光束扫描装置（电流计驱动： 尺寸小，精度高；X-Y绘图仪方式：高精度，大尺 寸）
✓树脂容器系统：树脂容器（不锈钢，树脂费用昂 贵）；升降工作台（步距可小于0.02mm）；重复 涂层装置（使树脂迅速、均匀覆盖在固化层上）
✓数控系统和控制软件：核心是激光束扫描器 ✓后固化装置：强紫外光固化
Stereo Lithography Apparatus(SLA)
光敏树脂的选择性固化
➢扫描参数：固化深度；扫描间距； ➢扫描方式：
连续扫描（简单，但需要光开关，能量损失大，树 脂收缩明显，翘曲增加）；
分片区域扫描（不用光开关，每个区域内存在连续 扫描缺点）；
Laminated Object Mfg (LOM)
Laminated Object Manufacturing(LOM)
粉末材料选择性激光烧结（LSL)
➢原理：成型机按照计算机输出的原型分层轮廓， 采用激光束在指定路径有选择地扫描并熔融工 作台上薄且均匀铺层的材料粉末，一层扫描后， 向上（下）移动工作台，控制完成新一层的烧 结。