快速成型技术原理PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
快速成型技术原理及应用
--先进制造技术文献综述
1
Rapid Prototyping Technology Introduction
快速成型技术简介 主讲：刘艳龙 20112050
2
物体成型方式
Forming Method 构成方式
• 去除成型 (Dislodge Forming)
• 添加成型 (Adding Forming)
利用材料的可成型性(如塑性等)，在特定外围约束(边界约 束或外力约束)下将半固化的流体材料挤压成型后再硬化、定形或 挤压固体材料而达到要求. 如:浇铸、锻压、冲压，粉末冶金、注塑、改性等
6
Rapid Prototype 快速成型
快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术是20世纪80年代中后期发展起来的、 观念全新的现代制造技术。与传统的去除成形不同,快速成型技术是一种离散堆积 的添加成形过程。这种加工过程可分为前期数据处理(离散)和物理实现(堆积)， 在离散过程中,将三维形体的CAD模型沿一定方向分解,得到一系列截面数据,再根 据各自具体的工艺要求,获得控制成形头运动的轨迹; 在堆积过程中,成形头在运动轨迹的控制下,加工出层片,并将层片与层片堆积连接, 重复上述2个过程,加工出零件。 这门崭新的技术不仅在成型方法上开辟了与传统方法截然不同的思路,而且为产品 开发提供了一套新的流程,对传统制造业组织结构产生了冲击。
18
Rapid Prototype 快速成型
选择性激光烧结(Selected Laser Sintering, SLS)
SLS法是采用滚筒将粉末铺撒成薄薄的一层(100μ-200μ),用红外板将粉末预热至稍低 于熔点温度,然后用计算机控制激光束按原型或零件的截面形状扫描平台上的粉末.激光束 扫描所到之处,粉末被烧结形成物理模型的组成部分.升降工作台一个层厚,用滚筒在已烧结 层上再铺撒一层粉末,用激光束扫描烧结.依次重复逐层烧结直至形成完整原型。全部烧结 后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。
添加成型(Adding Forming) •堆积成型（ Stacking Forming ）
逐步连接原材料颗粒、丝杆、层板等，或者是通过流体(熔 体、液体或气体)在指定位置凝固定形达到目的. 如:连接与焊接、安装、塗层、固化等
5
Forming Method 构成方式
净尺寸成型(Net Forming) •受迫成型(Forced Forming)
13
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (5)材料的广泛性 快速成形技术可以制造树脂类、塑料类原型，还可以制造出
纸类、石蜡类、复合材料以及金属材料和陶瓷材料的原型。
14
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的经济效益 • 缩短产品加工时间 • 增加使构想具体化能力 • 降低原型生产周期 • 降低设计错误的发生及所花费成本 • 增加在设计过程中了解产品机械特性的能力
7
Rapid Prototype 快速成型
快速成型制造技术的基本原理: 采用分层累加法,即用CAD造型、生成STL文件、分层
切片等步骤进行数据处理,借助计算机控制的成型机完成材 料的形体制造.
8
Rapid Prototype 快速成型
9
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (1)快速性 通过STL格式文件,RPM系统,几乎可以与所有的CAD造型系 统无缝连接,从CAD模型到完成原型制作通常只需几小时到几十 小时,可实现产品开发的快速闭环反馈。
• 静尺寸成型 (Net ห้องสมุดไป่ตู้orming)
3
Forming Method 构成方式
去除成型（Dislodge Forming） •从标准工件中除去某些部分而达到设计要求的零件的形状和尺寸 如:車削、铣削、刨削、磨削、切割、钻孔，放电加工、镭射切割、 镭射打孔等
4
Forming Method 构成方式
10
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (2)高度柔性
快速成型系统是真正的数字化制造系统,它取消了工装夹具, 系统不作任何改变和调整，仅需改变CAD模型，重新调整和设 置参数即可生产出不同形状的零件模型，特别适合新品开发或 单件小批量生产。
11
Rapid Prototype 快速成型
16
Rapid Prototype 快速成型
立体光固化成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA)
该技术以光敏树脂为原料,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反应后固化,从 而形成一个薄层截面.当一层固化后,向上(或向下)移动工作台,在刚刚固化的树 脂表面布放一层新的液态树脂,再进行新一层扫描固化.新固化的一层牢固地粘 合在前一层上,如此重复至整个原型制造完毕。
快速成型的特点: (3)与复杂程度无关性 零件制造周期和制造成本与零件的形状和复杂度无关,而只与
其净体积有关。
12
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (4)设计制造一体化 用重复的三维扫描成型复杂的三维零件,避免了数控加工的复
杂编程步骤。从根本上克服了CAD/CAM集成时,CAPP这一瓶颈 问题,从而实现高度自动化和程序化。
SLA技术特点是精度高,表面质量好,原材料利用率高,可用于制造形状复杂、外
观精细的零件.
17
Rapid Prototype 快速成型
分层实体制造(Laminated Object Manufacturing, LOM)
LOM工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起。位于上方 的激光器按照CAD分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓， 然后新的一层纸再叠加在上面通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束 再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割…，直至整个零件模型制作完成。
15
Rapid Prototype 快速成型
目前快速成型技术的成型工艺方法有十几种,各种方法有自身的特 点和实用范围。比较成熟并已商品化的成型方法有:
• 立体光固化成型 (Stereo Lithography Apparatus, SLA) • 分层实体制造 (Laminated Object Manufacturing, LOM) 、 • 选择性激光烧结 (Selected Laser Sintering, SLS) 、 • 熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM) 。
--先进制造技术文献综述
1
Rapid Prototyping Technology Introduction
快速成型技术简介 主讲：刘艳龙 20112050
2
物体成型方式
Forming Method 构成方式
• 去除成型 (Dislodge Forming)
• 添加成型 (Adding Forming)
利用材料的可成型性(如塑性等)，在特定外围约束(边界约 束或外力约束)下将半固化的流体材料挤压成型后再硬化、定形或 挤压固体材料而达到要求. 如:浇铸、锻压、冲压，粉末冶金、注塑、改性等
6
Rapid Prototype 快速成型
快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术是20世纪80年代中后期发展起来的、 观念全新的现代制造技术。与传统的去除成形不同,快速成型技术是一种离散堆积 的添加成形过程。这种加工过程可分为前期数据处理(离散)和物理实现(堆积)， 在离散过程中,将三维形体的CAD模型沿一定方向分解,得到一系列截面数据,再根 据各自具体的工艺要求,获得控制成形头运动的轨迹; 在堆积过程中,成形头在运动轨迹的控制下,加工出层片,并将层片与层片堆积连接, 重复上述2个过程,加工出零件。 这门崭新的技术不仅在成型方法上开辟了与传统方法截然不同的思路,而且为产品 开发提供了一套新的流程,对传统制造业组织结构产生了冲击。
18
Rapid Prototype 快速成型
选择性激光烧结(Selected Laser Sintering, SLS)
SLS法是采用滚筒将粉末铺撒成薄薄的一层(100μ-200μ),用红外板将粉末预热至稍低 于熔点温度,然后用计算机控制激光束按原型或零件的截面形状扫描平台上的粉末.激光束 扫描所到之处,粉末被烧结形成物理模型的组成部分.升降工作台一个层厚,用滚筒在已烧结 层上再铺撒一层粉末,用激光束扫描烧结.依次重复逐层烧结直至形成完整原型。全部烧结 后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。
添加成型(Adding Forming) •堆积成型（ Stacking Forming ）
逐步连接原材料颗粒、丝杆、层板等，或者是通过流体(熔 体、液体或气体)在指定位置凝固定形达到目的. 如:连接与焊接、安装、塗层、固化等
5
Forming Method 构成方式
净尺寸成型(Net Forming) •受迫成型(Forced Forming)
13
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (5)材料的广泛性 快速成形技术可以制造树脂类、塑料类原型，还可以制造出
纸类、石蜡类、复合材料以及金属材料和陶瓷材料的原型。
14
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的经济效益 • 缩短产品加工时间 • 增加使构想具体化能力 • 降低原型生产周期 • 降低设计错误的发生及所花费成本 • 增加在设计过程中了解产品机械特性的能力
7
Rapid Prototype 快速成型
快速成型制造技术的基本原理: 采用分层累加法,即用CAD造型、生成STL文件、分层
切片等步骤进行数据处理,借助计算机控制的成型机完成材 料的形体制造.
8
Rapid Prototype 快速成型
9
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (1)快速性 通过STL格式文件,RPM系统,几乎可以与所有的CAD造型系 统无缝连接,从CAD模型到完成原型制作通常只需几小时到几十 小时,可实现产品开发的快速闭环反馈。
• 静尺寸成型 (Net ห้องสมุดไป่ตู้orming)
3
Forming Method 构成方式
去除成型（Dislodge Forming） •从标准工件中除去某些部分而达到设计要求的零件的形状和尺寸 如:車削、铣削、刨削、磨削、切割、钻孔，放电加工、镭射切割、 镭射打孔等
4
Forming Method 构成方式
10
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (2)高度柔性
快速成型系统是真正的数字化制造系统,它取消了工装夹具, 系统不作任何改变和调整，仅需改变CAD模型，重新调整和设 置参数即可生产出不同形状的零件模型，特别适合新品开发或 单件小批量生产。
11
Rapid Prototype 快速成型
16
Rapid Prototype 快速成型
立体光固化成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA)
该技术以光敏树脂为原料,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反应后固化,从 而形成一个薄层截面.当一层固化后,向上(或向下)移动工作台,在刚刚固化的树 脂表面布放一层新的液态树脂,再进行新一层扫描固化.新固化的一层牢固地粘 合在前一层上,如此重复至整个原型制造完毕。
快速成型的特点: (3)与复杂程度无关性 零件制造周期和制造成本与零件的形状和复杂度无关,而只与
其净体积有关。
12
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (4)设计制造一体化 用重复的三维扫描成型复杂的三维零件,避免了数控加工的复
杂编程步骤。从根本上克服了CAD/CAM集成时,CAPP这一瓶颈 问题,从而实现高度自动化和程序化。
SLA技术特点是精度高,表面质量好,原材料利用率高,可用于制造形状复杂、外
观精细的零件.
17
Rapid Prototype 快速成型
分层实体制造(Laminated Object Manufacturing, LOM)
LOM工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起。位于上方 的激光器按照CAD分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓， 然后新的一层纸再叠加在上面通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束 再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割…，直至整个零件模型制作完成。
15
Rapid Prototype 快速成型
目前快速成型技术的成型工艺方法有十几种,各种方法有自身的特 点和实用范围。比较成熟并已商品化的成型方法有:
• 立体光固化成型 (Stereo Lithography Apparatus, SLA) • 分层实体制造 (Laminated Object Manufacturing, LOM) 、 • 选择性激光烧结 (Selected Laser Sintering, SLS) 、 • 熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM) 。