四大快速成型工藝和優(yōu)缺點(diǎn)

1、四大快速成型工藝和優(yōu)缺點(diǎn)目前世界上的快速成型工藝主要有以下幾種：一、FDM熔融堆積工藝絲狀材料選擇性熔覆(FusedDepositionModeling)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，簡稱FDMo絲狀材料選擇性熔覆的原理是，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。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，有選擇性的涂覆在工作臺上，快速冷卻后形成一層薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺下降一定高度，再進(jìn)行下一層的熔覆，好像一層層"畫出"

2、;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，沒有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險(xiǎn)。但仍需對整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時(shí)間長。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，可采用伽馬射線消毒，特別適用于醫(yī)用。但成型精度相對較低，不適合于制作結(jié)構(gòu)過分復(fù)雜的零件。FDM快速成型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：1、制造系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境，沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)。2、工藝干凈、簡單、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

3、材料以卷軸絲的形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換。5、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。二、SLA刷脂光固化工藝光敏樹脂選擇性固化是采用立體雕刻(Stereolithography)原理的一種工藝，簡稱SLA,也是最早出現(xiàn)的、技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速成型技術(shù)。在樹脂液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，它在紫外激光束的照射下會快速固化。成型過程開始時(shí)，可升降的工作臺處于液面下一個(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

4、描，使被掃描區(qū)域的樹脂固化，從而得到該截面輪廓的塑料薄片。然后，工作臺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，直到整個(gè)產(chǎn)品成型完畢。最后升降臺升出液體樹脂表面，即可取出工件，進(jìn)行清洗和表面光潔處理。光敏樹脂選擇性固化快速成型技術(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，或用來做裝配檢驗(yàn)和工藝規(guī)劃。它還能代替臘模制作澆鑄模具，以及作為金屬噴涂模、環(huán)氧樹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)一旦開始工作，構(gòu)建

5、零件的全過程完全自動運(yùn)行，無需專人看管，直到整個(gè)工藝過程結(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。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，樹脂會吸收空氣中的水分，導(dǎo)致軟薄部分的彎曲和卷翅。2、氮-鎘激光管的壽命僅3000小時(shí)，價(jià)格較昂貴。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。3、可選擇的材料種類有限，必須是光敏樹脂。由這類樹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)，且光敏樹脂對環(huán)境有污染，使皮膚過敏。

6、4、需要設(shè)計(jì)工件的支撐結(jié)構(gòu)，以便確保在成型過程中制作的每一個(gè)結(jié)構(gòu)部位都能可靠定位。5、光敏樹脂的價(jià)格較高。三、SLS淞末激光燒結(jié)工藝粉末材料選擇性燒結(jié)(SelectedLaserSintering)是一種快速成型工藝，簡稱SLS。粉末材料選擇性燒結(jié)采用二氧化碳激光器對粉末材料(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)一層層堆積成三維實(shí)體的工藝方法。在開始加工之前，先將充有氮?dú)獾墓ぷ魇疑郎?，并保持在粉末的熔點(diǎn)以下。成型時(shí)，送料筒上升，鋪粉滾筒移動，先在工作平臺上鋪一層粉末材料，然后激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照截面輪廓對實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)行燒結(jié)，使粉末溶化

7、繼而形成一層固體輪廓。第一層燒結(jié)完成后，工作臺下降一截面層的高度，再鋪上一層粉末，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，能直接得到塑料、陶瓷或金屬零件，零件的翹曲變形比液態(tài)光敏樹脂選擇性固化工藝要小。但這種工藝仍需對整個(gè)截面進(jìn)行掃描和燒結(jié)，加上工作室需要升溫和冷卻，成型時(shí)間較長。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

8、隙中滲入填充物，其后處理復(fù)雜。粉末材料選擇性燒結(jié)快速成型工藝適合于產(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快速成型技術(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、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。5、無需設(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

9、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、表面的粗糙度受到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、需要對加工室不斷充氮?dú)庖源_保燒結(jié)過程的安全性，加工的成本高5、該工藝產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境。四、LOM得材疊層實(shí)體制造工藝薄材疊層實(shí)體制作(LaminatedObjectManufacturing)快速成型技術(shù)是薄片材料疊加工藝，簡稱LOM薄材疊層實(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)出控制切割系統(tǒng)的指令，

10、使切割頭作X和Y方向的移動。供料機(jī)構(gòu)將涂有熱溶膠的薄材(如涂覆紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔、塑料薄材)一段段的送至工作臺的上方。切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓用激光束或其他切割頭對薄材沿輪廓線將工作臺上的打印材料割出輪廓線，然后，由熱壓機(jī)構(gòu)將一層層打印材料壓緊并粘合在一起?？缮倒ぷ髋_支撐正在成型的工件，并在每層成型之后，降低一個(gè)打印材料層厚，以便送進(jìn)、粘合和切割新的一層打印材料。最后形成由許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)體制作快速成型工藝適合制作大中小型原型件，翹曲無變形，尺寸精度較高，成型時(shí)間較短，使用壽命長，制成件有良好的機(jī)械性能，適

11、合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念建模驗(yàn)證和功能性測試零件。LOM快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:1、由于只需要使切割頭沿著物體的輪廓進(jìn)行切割，無需掃描整個(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，無需進(jìn)行后矯正。3、無需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。4、易于使用，無環(huán)境污染。LOM快速原型技術(shù)的缺點(diǎn)是：1、可實(shí)際應(yīng)用的原材料種類較少，目前常用的只是紙和PVC塑料，其他薄材正在研制開發(fā)中。2、去除多余的廢料相對比較繁瑣，因此在打印前要設(shè)置好模型剝除切口?？焖俪尚图夹g(shù)的原理、工藝過程成型技術(shù)是近20年來制造領(lǐng)域中一個(gè)革命性的技術(shù)突破，它不僅在制造原理上與傳統(tǒng)方法迥然不同，更重要的是當(dāng)

12、前新產(chǎn)品開發(fā)是以市場反應(yīng)為第一晴雨表，產(chǎn)品競爭越來越激烈，應(yīng)用RP技術(shù)就可以在不開模具的前提下，迅速可以得到產(chǎn)品原型，快速響應(yīng)市場。并且縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本?？焖俪尚蛯儆陔x散/堆積成型，它將計(jì)算機(jī)上制作的零件三維模型，進(jìn)行網(wǎng)格化處理并存儲，對其進(jìn)行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動生成加工路徑，由成型頭在控制系統(tǒng)的控制下，選擇性地固化或切割一層層的成型材料，形成各個(gè)截面輪廓薄片，并逐步順序疊加成三維坯件.然后進(jìn)行坯件的后處理，形成零件。快速成型的工藝過程具體如下：l）產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建。由于RP系統(tǒng)是由三維CAD模型直接驅(qū)動，因此首先要構(gòu)建所加工工件的三維CA

13、D模型。iK三維CAD模型可以利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如Pro/E,I-DEAS,SolidWorks,UG等）直接構(gòu)建，也可以將已有產(chǎn)品的二維圖樣進(jìn)行轉(zhuǎn)換而形成三維模型，或?qū)Ξa(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行激光掃描、三維反求、CT斷層掃描，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后利用反求工程的方法來構(gòu)造三維模型。2 ）三維模型的近似處理。由于產(chǎn)品往往有一些不規(guī)則的自由曲面，加工前要對模型進(jìn)行近似處理，以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。由于STL格式文件格式簡單、實(shí)用，目前已經(jīng)成為快速成型領(lǐng)域的準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接口文件。它是用一系列的小三角形平面來逼近原來的模型，每個(gè)小三角形用3個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)和一個(gè)法向量來描述，三角形的大小可以根據(jù)精度要求進(jìn)行選擇。STL文件有二進(jìn)制碼和ASCII碼兩種輸出形式，二進(jìn)制碼輸出形式所占的空間比ASCII碼輸出形式的文件所占用的空間小得多，但ASCII碼輸出形式可以閱讀和檢查。很多CAD軟件都帶有轉(zhuǎn)換和輸出STL格式文件的功能。3 ）三維模型的切片處理。根據(jù)被加工模型的特征選擇合適的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定間隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的輪廓信息。間隔一般取0.05mm0.5mm,常用0.1mm。間隔越小，成型精度越高，但成型時(shí)間也越長，效率就越低，反之則精度低，但效率高。4 ）成型加工和模型精度。根據(jù)模型文件切片處理的截面輪廓，