激光快速成形技術(shù)-ppt課件

1、激光快速成形技術(shù) 班級：11級機(jī)械1班姓名：孫寧 羅納德 葉一航 激光快速成形技術(shù)1、激光快速成形技術(shù)的基本概念 成型及原理制造 成型方式的分類 成型制造技術(shù)的特點(diǎn)2、激光快速成形技術(shù)方法 （五種方法）3、激光快速成形用材料4、該技術(shù)的應(yīng)用前景與展望 從國際市場來看，R P 市場正逐漸向RM快速制市場發(fā)展，R P 市場本身已進(jìn)入成熟的商業(yè)化階段。我國已初步形成了RP設(shè)備和材料的制造體系。近年來，我國已經(jīng)建立一批向企業(yè)提供RP 技術(shù)的服務(wù)機(jī)構(gòu)，并開始起到了積極的作用, 推動了該技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用。激光快速成形技術(shù)的現(xiàn)狀激光快速成形技術(shù) 1 、激光快速成形技術(shù)集成了激光技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)和

2、材料技術(shù)的最新成果，根據(jù)零件的CAD模型，用激光束將光敏聚合材料逐層固化，精確堆積成樣件，不需要模具和刀具即可快速精確地制造形狀復(fù)雜的零件，該技術(shù)已在航空航天、電子、汽車等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。體體 離離 散散面面 離離 散散線線 離離 散散線線 疊疊 加加面面 疊疊 加加后后 處處 理理有有 序序 面面有有 序序 線線有有 序序 點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)疊疊加加2、 快速成型技術(shù)的基本工作原理是離散、堆積。 離散/堆積過程如下圖7-22 立體光造型技術(shù)的原理示意圖由于快速成型技術(shù)(包括激光快速成型技術(shù))僅在需要增加材料的地方加上材料，所以從設(shè)計(jì)到制造自動化，從知識獲取到計(jì)算機(jī)處理，從計(jì)劃到接口、通訊等方面來

3、看，非常適合于CIM、CAD及CAM，同傳統(tǒng)的制造方法相比較，顯示出諸多優(yōu)點(diǎn)。 新舊流程圖如右圖3、激光快速成型與傳統(tǒng)工藝比較主要優(yōu)點(diǎn)快速性：生產(chǎn)制品的周期較傳統(tǒng)加工工藝短。RP對設(shè)計(jì)的敏感性很低，制造時(shí)幾乎不用考慮制品的外形問題，由此可節(jié)約大量時(shí)間。適合成型復(fù)雜零件：不論零件多復(fù)雜，都由計(jì)算機(jī)分解為二維數(shù)據(jù)進(jìn)行成型制作，無簡單復(fù)雜之分，因此他特別適合成型形狀復(fù)雜，傳統(tǒng)方法難以制造甚至無法制造的零件。高度柔性：零件在一臺設(shè)備上即可快速成型出具有一定精度滿足一定功能的原理及零件若要修改零件只要修改CAD模型即可）高度集成化：激光快速成型技術(shù)將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成STL格式后，即可開始快速制作該過程是

4、二維操作在CAD只完成的）。激光快速成型技術(shù)介紹1立體光造型技術(shù) 2選擇性激光燒結(jié)技術(shù)3激光熔覆成形技術(shù)4激光近型制造技術(shù)5薄片疊成制造技術(shù)激光快速成型技術(shù)原理：計(jì)算機(jī)控制激光束對光敏樹脂為原料的表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，被掃描區(qū)域的樹脂薄層(約十分之幾毫米)產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個(gè)薄層。立體光造型技術(shù)的原理如圖所示，是典型的逐層制造法。1立體光造型技術(shù)立體光造型技術(shù)SLA）2021-12-279優(yōu)點(diǎn)1、系統(tǒng)工作穩(wěn)定。2、尺寸精度較高，可確保工件的尺寸精度在 0.1mm以內(nèi)。3、 表面質(zhì)量較好，工件的最上層表面很光滑，側(cè)面可能有臺階不平及不同層面間的曲面不平；比較適合做小件及較精細(xì)件。可直

5、接制造塑料 件，產(chǎn)品為透明體。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。 5、 成形速度較快。缺點(diǎn) 1、需要專門實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。2、成型件需后處理，二次固化，防潮處理等工序。3、光敏樹脂固化后較脆，易斷裂，可加工性不 好；工作溫度不能超過100，成形件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強(qiáng)。4、氦-鎘激光管的壽命僅3000小時(shí)，價(jià)格較昂貴，運(yùn)行費(fèi)用高同時(shí)需對整個(gè)截面進(jìn)行掃描固化，成型時(shí)間較長，因此制作成本相對較高。 激光快速成型技術(shù)2選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)原理：選擇性激光燒結(jié)技術(shù)SLS技術(shù)與立體光造型技術(shù)SLA技術(shù)很相似，也是用激光束來掃描各原材料，但用粉末物質(zhì)代替了液態(tài)光聚合物，并

6、以一定的掃描速度和能量作用于粉末材料 。選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的基本原理如圖所示。 選擇性激光選擇性激光燒結(jié)技術(shù)基本燒結(jié)技術(shù)基本原理原理優(yōu)點(diǎn)：1、與其他工藝相比，能生產(chǎn)很硬的模具。有直接金屬型的 概念。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、 零件的構(gòu)建時(shí)間短，可達(dá)到1in/h高度。 4、 無需對零件進(jìn)行后矯正。 缺點(diǎn)：1、需要專門實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。2、預(yù)熱和冷卻時(shí)間長，總的成形周期長。3、成形件強(qiáng)度和表面質(zhì)量較差，精度低。表面粗糙度的高低受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。 4、 零件的表面一般是多孔性的，為了使表面光滑必須進(jìn)行滲蠟等較復(fù)雜的后處理。在后處理中難于

7、保證制件尺寸 精度，后處理工藝復(fù)雜，樣件變型大，無法裝配。激光熔覆成型技術(shù)原理示意圖激光快速成型技術(shù)3激光熔覆成型技術(shù) (LCF)原理 ：LCF技術(shù)的工作原理與其他快速成形技術(shù)基本相同，也是通過對工作臺數(shù)控，實(shí)現(xiàn)激光束對粉末的掃描熔覆，最終成形出所需形狀的零件。激光熔覆成型技術(shù)原理圖如圖所示，目前用此法制造出復(fù)雜截面變換器的零件外形的誤差在0.5mm以內(nèi)。激光熔覆的復(fù)雜截面變換器激光快速成型技術(shù) 激光近形制造技術(shù)(簡稱LENS)技術(shù)，將快速成型技術(shù)中的選擇性激光燒結(jié)技術(shù)和激光熔覆成型技術(shù)結(jié)合了起來。激光近形制造技術(shù)的基本原理如圖所示。該系統(tǒng)主要由4部分組成：計(jì)算機(jī)、高功率激光器、多坐標(biāo)數(shù)控工作

8、臺和送粉裝置。4激光近型制造技術(shù) 激光近形制造技術(shù)的基本原理示意圖原理： LENS技術(shù)是將SLS技術(shù)和LCF技術(shù)相結(jié)合，并保持了這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。2021-12-27144激光近型制造技術(shù) （1） 計(jì)算機(jī) 用于建立待制作零件的CAD模型，將零件的CAD模型轉(zhuǎn)換成STL文件，對零件的CAD模型進(jìn)行切片處理，生成一系列具有一定厚度的薄層，并形成每一層薄層的掃描軌跡，以便控制多坐標(biāo)數(shù)控工作臺運(yùn)動。 （2高功率激光器 使用的是高達(dá)幾千瓦到十幾千瓦功率的CO2激光器，而不像選擇性激光燒結(jié)技術(shù)中所用的CO2激光器只有50瓦。 （3多坐標(biāo)數(shù)控工作臺 采用多坐標(biāo)數(shù)控工作臺的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)掃描：在工作臺上的零件除能夠

9、沿著X,Y軸方向運(yùn)動外，還可以繞X,Y軸轉(zhuǎn)動。 （4送粉裝置 送粉裝置是激光近形成型制造系統(tǒng)中非常重要并具有特點(diǎn)的一個(gè)部分。送粉裝置性能的好壞決定了零件的制作質(zhì)量。對送粉裝置的基本要求是能夠提供均勻穩(wěn)定的粉末流。送粉裝置有兩種形式：側(cè)向送粉裝置和同軸送粉裝置。 2021-12-27材料成型及控制工程教研組15激光快速成型技術(shù)5薄片疊層制造技術(shù)(LOM) 原理：是利用在一定條件下如加熱等） 可以黏結(jié)的帶狀材料通常使用紙或陶瓷基或金屬材料），運(yùn)用激光切割出按照 RP軟件離散出的各層形狀，隨后再使各 層黏合為一個(gè)幾何整體。薄片疊層制造技術(shù)是一種常用來制作模具的新型快速成型技術(shù)。其工作原理就是，首先用

10、大功率激光束切割金屬薄片。然后將多層薄片疊加，并使其形狀逐漸發(fā)生變化，最終獲得所需原型(模具)的立體幾何形狀。 薄片疊層制造技術(shù)原理示意圖2021-12-2716主要激光快速成型技術(shù)用于制造鑄造模的優(yōu)缺點(diǎn)對比方法SLALOMSLS材料丙烯酸紙丙烯酸、聚碳酸酯熔模鑄造適應(yīng)性中等/好好好鑄造方法作砂型/型殼作砂型/型殼作砂型/型殼燒熔前膨脹性高低高/中等燒熔時(shí)間中等/快慢慢/快燒熔后殘留物低高中等/低鑄件表面粗糙度低一般低/一般12/27/202117 1 用于制造復(fù)雜形狀的零件 2 快速制造原型 3 用于制造多種材料或非均勻材料的零件 4 用于制造活性金屬的零件 5 用于小批量生產(chǎn)塑料制件 6

11、用于制造各種模具或模型 2021-12-2718材料成型及控制工程教研組激光快速成型技術(shù)的重要應(yīng)用 1用于制造復(fù)雜形狀的零件 特別適合于在航天航空工業(yè)中制作大型帶加強(qiáng)筋的整體薄壁結(jié)構(gòu)零件。 2快速制造原型 可以在極短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)制造出零件的原型，進(jìn)行外觀、功能和運(yùn)動上的考核，發(fā)現(xiàn)錯誤及時(shí)糾正，避免由于設(shè)計(jì)錯誤而帶來的工裝、模具等浪費(fèi)。 3用于制造多種材料或非均質(zhì)材料的零件 4用于制造活性金屬的零件 由于激光快速成型制造能夠提供良好的工作氣氛環(huán)境，材料浪費(fèi)少，所以可以用于加工活性金屬(如鈦、鎢、鎳等)及其他的特殊金屬。 5用于小批量生產(chǎn)塑料制件 6用于制造各種模具或模型 選擇性激光燒結(jié)技術(shù)在航空工業(yè)中最有發(fā)展前途的應(yīng)用，就是快速制造精密鑄造中的陶瓷模殼和型芯。 快速技術(shù)生產(chǎn)的發(fā)動機(jī)蠟?zāi)?快速技術(shù)生產(chǎn)的發(fā)動機(jī)零件雙缸摩托車汽缸蓋樣件從CT數(shù)據(jù)到骨骼3D數(shù)值模LRP模型幫助手術(shù)計(jì)劃2021-12-2721快速成型技術(shù)存在的問題 1零件精度不夠高 2材料種類不夠高 3機(jī)械性能不夠高 2021-12-27材料成型及控制工程教研組221分成方式演變 PR數(shù)據(jù)處理過程是將CAD數(shù)據(jù)模型STL