幾種常見(jiàn)快速成型工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較

1、幾種常見(jiàn)快速成型工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較絲狀材料選擇性熔覆(Fused Deposition Modeli ng)快速原型工藝是一種不依 靠激光作為成型能源、而將各種絲材加熱溶化的成型方法，簡(jiǎn)稱(chēng)FDM。FDM絲狀材料選擇性熔覆(Fused Deposition Modeling)快速原型工藝是一種不依靠 激光作為成型能源、而將各種絲材加熱溶化的成型方法，簡(jiǎn)稱(chēng)FDM。絲狀材料選擇性熔覆的原理室，加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)產(chǎn)品零件的截 面輪廓信息，作X-Y平面運(yùn)動(dòng)。熱塑性絲狀材料(如直徑為 1.78mm的塑料絲) 由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱和溶化成半液態(tài)， 然后被擠壓出來(lái)，有選 擇性的涂覆在工作

2、臺(tái)上，快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺(tái)下降一定高度，再進(jìn)行下一層的熔覆，好像一層層畫(huà)出截面輪廓，如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品零件。這種工藝方法同樣有多種材料選用，如 ABS塑料、澆鑄用蠟、人造橡膠等。這 種工藝干凈，易于操作，不產(chǎn)生垃圾，小型系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境，沒(méi)有產(chǎn)生毒氣 和化學(xué)污染的危險(xiǎn)。但仍需對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時(shí)間長(zhǎng)。適合于產(chǎn)品 設(shè)計(jì)的概念建模以及產(chǎn)品的形狀及功能測(cè)試。由于甲基丙烯酸ABS(MABS)材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，可采用加碼射線消毒，特別適用于醫(yī)用。但成型精度 相對(duì)較低，不適合于制作結(jié)構(gòu)過(guò)分復(fù)雜的零件。FDM快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3、是：1、制造系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境，沒(méi)有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)。2、工藝干凈、簡(jiǎn)單、易于材作且不產(chǎn)生垃圾。3、可快速構(gòu)建瓶狀或中空零件。4、原材料以卷軸絲的形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換。5、原材料費(fèi)用低，一般零件均低于 20美元。6 可選用多種材料，如可染色的 ABS和醫(yī)用ABS、澆鑄用蠟和人造橡膠。FDM快速原型技術(shù)的缺點(diǎn)是：1、精度較低，難以構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件2、垂直方向強(qiáng)度小。3、速度較慢，不適合構(gòu)建大型零件。SLA敏樹(shù)脂選擇性固化是采用立體雕刻(Stereolithography)原理的一種工藝，簡(jiǎn)稱(chēng) SLA，也是最早出現(xiàn)的、技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速原型技術(shù)。在樹(shù)脂液槽中盛滿(mǎn)液態(tài)光敏樹(shù)脂

4、，它在紫外激光束的照射下會(huì)快速固化。成型過(guò) 程開(kāi)始時(shí)，可升降的工作臺(tái)處于液面下一個(gè)截面層厚的高度，聚焦后的激光束， 在計(jì)算機(jī)的控制下，按照截面輪廓的要求，沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描區(qū)域的樹(shù) 脂固化，從而得到該截面輪廓的塑料薄片。然后，工作臺(tái)下降一層薄片的高度， 以固化的塑料薄片就被一層新的液態(tài)樹(shù)脂所覆蓋，以便進(jìn)行第二層激光掃描固化， 新固化的一層牢固的粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)不已，知道整個(gè)產(chǎn)品成型完畢。 最后升降臺(tái)升出液體樹(shù)脂表面，即可取出工件，進(jìn)行清洗和表面光潔處理。光敏樹(shù)脂選擇性固化快速原型技術(shù)適合于制作中小形工件， 能直接得到塑料產(chǎn)品。 主要用于概念模型的原型制作，或用來(lái)做裝配檢驗(yàn)和工藝規(guī)

5、劃。它還能代替臘模 制作澆鑄模具，以及作為金屬?lài)娡磕?、環(huán)氧樹(shù)脂模和其他軟模的母模，使目前較 為成熟的快速原型工藝。SLA快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：1、系統(tǒng)工作穩(wěn)定。系統(tǒng)一旦開(kāi)始工作，構(gòu)建零件的全過(guò)程完全自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需 專(zhuān)人看管，直到整個(gè)工藝過(guò)程結(jié)束。2、尺寸精度較高，可確保工件的尺寸精度在 0.1mm以?xún)?nèi)。3、表面質(zhì)量較好，工件的最上層表面很光滑，側(cè)面可能有臺(tái)階不平及不同層面 間的曲面不平。4、系統(tǒng)分辨率較高，因此能構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件。SLA快速原型的技術(shù)缺點(diǎn)：1、隨著時(shí)間推移，樹(shù)脂會(huì)吸收空氣中的水分，導(dǎo)致軟薄部分的彎曲和卷翅。2、氦-鎘激光管的壽命僅3000小時(shí)，價(jià)格較昂貴。同時(shí)需對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行

6、掃描 固化，成型時(shí)間較長(zhǎng)，因此制作成本相對(duì)較高。3、可選擇的材料種類(lèi)有限，必須是光敏樹(shù)脂。由這類(lèi)樹(shù)脂制成的工件在大多數(shù) 情況下都不能進(jìn)行耐久性和熱性能試驗(yàn)，且光敏樹(shù)脂對(duì)環(huán)境有污染，使皮膚過(guò)敏。4、需要設(shè)計(jì)工件的支撐結(jié)構(gòu)，以便確保在成型過(guò)程中制作的每一個(gè)結(jié)構(gòu)部委都 能可靠定位。SLS粉末材料選擇性燒結(jié)（Selected Laser Sintering是一種快速原型工藝，簡(jiǎn)稱(chēng)SLS。粉末材料選擇性燒結(jié)采用二氧化碳激光器對(duì)粉末材料（塑料粉、陶瓷與粘結(jié)劑的 混合粉、金屬與粘結(jié)劑的混合粉等）進(jìn)行選擇性燒結(jié)，是一種由離散點(diǎn)一層層對(duì) 集成三維實(shí)體的工藝方法。在開(kāi)始加工之前，先將充有氮?dú)獾墓ぷ魇疑郎?，并保持?/p>

7、粉末的熔點(diǎn)一下。成型 時(shí)，送料筒上升，鋪粉滾筒移動(dòng)，先在工作平臺(tái)上鋪一層粉末材料，然后激光束 在計(jì)算機(jī)控制下按照截面輪廓對(duì)實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)行燒結(jié)，使粉末溶化繼而形成一層固體輪廓。第一層燒結(jié)完成后，工作臺(tái)下降一截面層的高度，在鋪上一 層粉末，進(jìn)行下一層燒結(jié)，如此循環(huán)，形成三維的原型零件。最后經(jīng)過(guò) 5-10小 時(shí)冷卻，即可從粉末缸中取出零件。未經(jīng)燒結(jié)的粉末能承托正在燒結(jié)的工件， 當(dāng) 燒結(jié)工序完成后，取出零件。粉末材料選擇性燒結(jié)工藝適合成型中小件，能直接的到塑料、陶瓷或金屬零件， 零件的翹曲變形比液態(tài)光敏樹(shù)脂選擇性固化工藝要小。但這種工藝仍需對(duì)整個(gè)截 面進(jìn)行掃描和燒結(jié)，加上工作室需要升溫和冷卻，

8、成型時(shí)間較長(zhǎng)。此外，由于受 到粉末顆粒大小及激光點(diǎn)的限制， 零件的表面一般呈多孔性。在燒結(jié)陶瓷、金屬 與粘結(jié)劑的混合粉并得到原型零件后，須將它置于加熱爐中，燒掉其中的粘結(jié)劑， 并在孔隙中滲入填充物，其后處理復(fù)雜。粉末材料選擇性燒結(jié)快速原型工藝適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可視化表現(xiàn)和制作功能測(cè) 試零件。由于它可采用各種不同成分的金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)、進(jìn)行滲銅等后處理， 因而其制成的產(chǎn)品可具有與金屬零件相近的機(jī)械性能，故可用于制作EDM電極、 直接制造金屬模以及進(jìn)行小批量零件生產(chǎn)。SLS快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：1、與其他工藝相比，能生產(chǎn)最硬的模具。2、可以采用多種原料，例如絕大多數(shù)工程用塑料、蠟、金屬、陶瓷等。3、

9、零件的構(gòu)建時(shí)間短，可達(dá)到1in/h高度。4、無(wú)需對(duì)零件進(jìn)行后矯正。5、無(wú)需設(shè)計(jì)和構(gòu)造支撐。選擇性燒結(jié)的最大優(yōu)點(diǎn)是可選用多種材料，適合不同的用途、所制作的原型產(chǎn)品具有較高的硬度，可進(jìn)行功能試驗(yàn)。SLS快速原型技術(shù)缺點(diǎn)是：1、在加工前，要花近2小時(shí)的時(shí)間將粉末加熱到熔點(diǎn)以下，當(dāng)零件構(gòu)建之后， 還要花5-10小時(shí)冷卻， 然后才能將零件從粉末缸中取出。2、表面的粗糙度收粉末顆粒大小及激光點(diǎn)的限制。3、零件的表面一般是多孔性的，為了使表面光滑必須進(jìn)行后處理。4、需要對(duì)加工室不斷充氮?dú)庖源_保燒結(jié)過(guò)程的安全性，加工的成本高。5、該工藝產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境。LOM箔材疊層實(shí)體制作(Laminated Obj

10、ect Manufacturing)快速原型技術(shù)是薄片材料 疊加工藝，簡(jiǎn)稱(chēng)LOM。箔材疊層實(shí)體制作是根據(jù)三維 CAD模型每個(gè)截面的輪廓線，在計(jì)算機(jī)控制下， 發(fā)出控制激光切割系統(tǒng)的指令，使切割頭作 X和丫方向的移動(dòng)。供料機(jī)構(gòu)將地 面涂有熱溶膠的箔材(如涂覆紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔、塑料箔材)一段段的送至工作臺(tái)的上方。激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓用二氧化碳激光束 對(duì)箔材沿輪廓線將工作臺(tái)上的紙割出輪廓線， 并將紙的無(wú)輪廓區(qū)切割成小碎片。然后，由熱壓機(jī)構(gòu)將一層層紙壓緊并粘合在一起。 可升降工作臺(tái)支撐正在成型的 工件，并在每層成型之后，降低一個(gè)紙厚，以便送進(jìn)、粘合和切割新的一層紙。 最后形成由許

11、多小廢料塊包圍的三維原型零件。然后取出，將多余的廢料小塊剔 除，最終獲得三維產(chǎn)品。疊層實(shí)體制作快速原型工藝適合制作大中型原型件， 翹曲變形較小，尺寸精度較 高，成型時(shí)間較短，激光器使用壽命長(zhǎng)，制成件有良好的機(jī)械性能，適合于產(chǎn)品 設(shè)計(jì)的概念建模和功能性測(cè)試零件。且由于制成的零件具有木質(zhì)屬性，特別適合 于直接制作砂型鑄造模。LOM快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：1、由于只需要使激光束沿著物體的輪廓進(jìn)行切割， 無(wú)需掃描整個(gè)斷面，所以這 是一個(gè)高速的快速原型工藝。零件體積越大，效率越高。2、加工后零件可以直接使用，無(wú)需進(jìn)行后矯正。3、無(wú)需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。4、易于使用，無(wú)環(huán)境污染。LOM快速原型技術(shù)的缺點(diǎn)是：1、