先進(jìn)制造技術(shù)-快速成型技術(shù)

快速成形技術(shù)概述：快速成形技術(shù)（RapidPrototyping，簡(jiǎn)稱RP）20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的，它綜合了機(jī)械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而大大縮短產(chǎn)品的研制周期。因而，被認(rèn)為是近20來制造領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。影響力與數(shù)控技術(shù)相當(dāng)。發(fā)展：我國在90年代先后有武漢華中科技大學(xué)快速制造中心、西安交大先進(jìn)制造技術(shù)研究所、北京殷華實(shí)業(yè)有限公司、陜西省激光快速成形與模具制造工程研究中心等在快速成形工藝研究、設(shè)備開發(fā)、數(shù)據(jù)處理及控制軟件、新材料的研發(fā)等方面做了大量有成效的工作?；舅悸罚骸馛AD模型建立●STL文件生成●分層切片●快速堆積成形分類：光敏樹脂液相固化成形、選擇性激光粉末燒結(jié)成形、薄片分層疊加成形和熔絲堆積成形等4種。光敏樹脂液相固化成形光敏樹脂液相固化成形（SL—StereoLithography)，又稱光固化立體造型或立體光刻）。最早由CharlesHul發(fā)明并于1984年獲得專利，1988年美國3D系統(tǒng)公司推出商品化的世界上第一臺(tái)快速成形機(jī)?；驹恚篠L工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作。這種液態(tài)材料在一定波長和功率的紫外線的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，相對(duì)分子量急劇增大，材料也由液態(tài)變成固態(tài)。特點(diǎn)：精度高、表面質(zhì)量好、原材料利用率將近100%，能制造出形狀特別復(fù)雜（如空心零件）、特別精細(xì)（如首飾、裝飾品等）的零件。制造出來的原型件，可快速翻制各種模具。

不足點(diǎn)：材料昂貴，具有一定的毒性。應(yīng)用：1、可直接制作樹脂功能件，用作結(jié)構(gòu)驗(yàn)證和功能測(cè)試2、可制作比較精細(xì)和復(fù)雜零件3、可制造出有透明效果的制件4、制造出來的原型可以翻制各種模具頭盔：新材料Somos9420EP-White是一種基于環(huán)氧樹脂的光敏聚合物。

復(fù)雜件：RenShapeSL7800是一種具有高抗沖擊強(qiáng)度的光敏聚合物。透明件復(fù)雜件選擇擇性性激激光光粉粉末末燒燒結(jié)結(jié)成成形形選擇擇性性激激光光燒燒結(jié)結(jié)成成形形（（SLS——SelectedLaserSintering)，，又又稱稱選選區(qū)區(qū)激激光光燒燒結(jié)結(jié)））。。由由美美國國德德克克薩薩斯斯大大學(xué)學(xué)奧奧汀汀分分校校的的于1989年年研研制制成成功功。?；颈驹砝恚海篠LS工工藝藝是是利利用用粉粉末末材材料料（（金金屬屬粉粉末末或或非非金金屬屬粉粉末末））在在激激光光照照射射下下燒燒結(jié)結(jié)的的原原理理，，在在計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)控控制制下下層層層層堆堆積積成成形形。。SLS原原理理圖圖工作作臺(tái)臺(tái)上上均均勻勻鋪鋪上上一一層層很很薄薄（（0.1~0.2mm））的的粉粉末末，，激激光光束束在在計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)的的控控制制下下按按照照零零件件分分層層輪輪廓廓有有選選擇擇性性地地進(jìn)進(jìn)行行燒燒結(jié)結(jié)，，一一層層完完成成后后再再進(jìn)進(jìn)行行下下一一層層燒燒結(jié)結(jié)。。全全部部燒燒結(jié)結(jié)完完成成后后去去掉掉多多余余的的粉粉末末，，再再進(jìn)進(jìn)行行打打磨磨、、烘烘干干等等處處理理便便獲獲得得零零件件。。特點(diǎn)點(diǎn)：：材料料應(yīng)應(yīng)用用面面廣廣，，不不僅僅能能夠夠制制造造塑塑料料零零件件，，還還能能制制造造陶陶瓷瓷、、石石蠟蠟等等材材料料的的零零件件。。特特別別是是可可制制造造金金屬屬零零件件。。無需需加加支支撐撐，，因因?yàn)闉闆]沒有有被被燒燒結(jié)結(jié)的的粉粉末末起起到到支支撐撐作作用用。。因因此此可可以以燒燒結(jié)結(jié)制制造造空空心心、、多多層層鏤鏤空空的的復(fù)復(fù)雜雜零零件件。。成形形材材料料：：蠟粉粉及及高高分分子子塑塑料料粉粉（早早期期））、金金屬屬或或陶陶瓷瓷粉粉（（為了了提提高高原原型型的的強(qiáng)強(qiáng)度度)。。任任何何受受熱熱粘粘結(jié)結(jié)的的粉粉末末都都有有被被用用作作SLS原原材材料料的的可可能能性性。。應(yīng)用用：：1、、可可直直接接制制作作樹樹脂脂功功能能件件，，用用作作結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)驗(yàn)驗(yàn)證證和和功功能能測(cè)測(cè)試試，，并并可可用用于于裝裝配配樣樣機(jī)機(jī)。。2、、制制造造出出來來的的原原型型可可以以翻翻制制各各種種模模具具。。3、、制制件件可可直直接接作作熔熔模模鑄鑄造造用用的的蠟蠟?zāi)Ｄ：秃蜕吧靶托?、、型型芯芯。。采用霧化法制制取金屬粉末末，有離心霧霧化和氣體霧霧化。主要原原理：使金屬屬熔融，高速速將金屬液滴滴甩出并急冷冷、隨后形成成粉末顆粒。。薄片分層疊加加成形薄片分層疊加加成形（LOM—LaminatedObjectManufacturing)，又稱層疊疊實(shí)體制造或或分層實(shí)體制制造）。由美美國Helisys于1986年年研制成功，，并推出商品品化的機(jī)器。?；驹恚篖OM工藝是是利用薄片材材料，如紙、、塑料薄膜等等作為成形材材料，片材表表面事先涂覆覆上一層熱熔熔膠。加工時(shí)時(shí)，用CO2或刀在計(jì)算機(jī)機(jī)控制下按照照CAD分層層模型軌跡切切割片材，然然后通過熱滾滾壓，是當(dāng)前前層與下面已已成形的工件件層粘結(jié)，從從而堆積成形形。LOM原理理圖特點(diǎn)：：1、只只需在在片材材上切切割出出零件件截面面的輪輪廓，，而不不用掃掃描整整個(gè)截截面。。因此此易于于制造造大型型、實(shí)實(shí)體零零件。。2、零零件的的精度度較高高。3、無無需加加支撐撐。工工件外外框與與截面面輪廓廓之間間的多多余材材料起起到支支撐作作用。。成形材材料：：常用成成卷的的紙，，紙的的一面面事先先涂覆覆一層層熱熔熔膠。。偶爾爾也用用塑料料薄膜膜。應(yīng)用：：紙價(jià)格格相對(duì)對(duì)便宜宜，可可以用用來做做汽車車發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)曲曲軸、、連桿桿、各各類箱箱體、、蓋板板等零零部件件的原原型樣樣件。。紙：抗?jié)裥孕?、穩(wěn)穩(wěn)定性性、涂涂膠浸浸潤性性、抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度。。熱熔膠膠：保證證層與與層之之間的的粘結(jié)結(jié)強(qiáng)度度。熔融沉沉積快快速成成型工工藝一、熔熔融沉沉積工工藝的的基本本原理理二、熔熔融沉沉積工工藝的的特點(diǎn)點(diǎn)三、熔熔融沉沉積成成型材材料與與支撐撐材料料四、熔熔融沉沉積成成型應(yīng)應(yīng)用實(shí)實(shí)例一、基基本原原理熔融沉沉積快快速成成型（（FusedDepositionModeling，簡(jiǎn)稱稱FDM），是是繼SLA和LOM后的一一種應(yīng)應(yīng)用比比較廣廣泛的的快速速成型型工藝藝，并并以美美國Stratasys公司開開發(fā)的的FDM制造系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用最最為廣廣泛。。又稱熔熔絲沉沉積，，它是是將絲絲狀的的熱熔熔性材材料加加熱融融化，，通過過帶有有一個(gè)個(gè)微細(xì)細(xì)噴嘴嘴的噴噴頭擠擠噴出出來。。噴頭頭沿零零件截面輪輪廓和填充軌軌跡運(yùn)動(dòng)，，擠出出的材材料迅迅速固固化并并與周周圍材材料粘粘結(jié)，，層層堆堆積而成。。主要適適用于于模具具行業(yè)業(yè)新產(chǎn)產(chǎn)品開開發(fā)和和醫(yī)療療、考考古等等基于于數(shù)字字成像像技術(shù)術(shù)的三三維實(shí)實(shí)體模模型制制造。。FDM工藝藝由美美國學(xué)學(xué)者Dr.ScottCrump于于1988年研研制成成功，，并由由美國國Stratasys公公司推推出商商品化化的機(jī)機(jī)器。。1993年開開發(fā)第第一臺(tái)臺(tái)FDM1650機(jī)機(jī)型后后，先先后推推出FDM2000、FDM3000、FDM8000等。。國內(nèi)的的清華華大學(xué)學(xué)與北北京殷殷華公公司較較早地地進(jìn)行行了FDM工藝藝商品品化系系統(tǒng)的的研制制工作作，并并推出出熔融融擠壓壓制造造設(shè)備備MEM250等。。FDM原原理圖圖二、特特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1、采采用熱熱熔擠擠壓頭頭專利利技術(shù)術(shù)，系系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)原原理和和操作作簡(jiǎn)單單，且且使用用無毒毒的原原材料料，設(shè)設(shè)備可可安裝裝在辦辦公環(huán)環(huán)境中中。2、成成型速速度快快。不不需要要SLA中的刮刮板工工序。。3、用用蠟成成型的的零件件原型型，可可以直直接用用于熔熔模鑄鑄造。。4、可可以成成型任任意復(fù)復(fù)雜程程度的的零件件。如如復(fù)雜雜的內(nèi)內(nèi)腔、、孔等等。5、原原材料料在成成型過過程中中無化化學(xué)變變化，，制件件的翹翹曲變變形小小。6、原原材料料利用用率高高。7、支支撐去去除簡(jiǎn)簡(jiǎn)單。。缺點(diǎn)：1、成成型件件的表表面有有較明明顯條條紋。。2、沿沿成型型軸垂垂直方方向的的強(qiáng)度度比較較弱。。3、需需要設(shè)設(shè)計(jì)制制件支支撐結(jié)結(jié)構(gòu)。。4、需需要對(duì)對(duì)整個(gè)個(gè)截面面進(jìn)行行掃描描涂覆覆，成成型時(shí)時(shí)間較較長。。5、原原材料料價(jià)格格昂貴貴。三、材材料成型材材料的的特性性要求求：1、材材料的的粘度度（影影響材材料的的擠出出過程程）。。2、材材料熔熔融溫溫度。。3、粘粘結(jié)性性（影影響零零件強(qiáng)強(qiáng)度））。4、收收縮率率。3.1成成型型材料料結(jié)論：粘度低低、熔熔融溫溫度低低、粘粘結(jié)性性好、、收縮縮率小小。FDM工藝藝常用用ABS工程塑塑料絲絲作為為成形形材料料。3.2支支撐撐材料料支撐材材料的的特性性要求求：1、能能承受受一定定高溫溫，一一般100°即即可。。2、與與成型型材料料不浸浸潤，，便于于后處處理。。3、具具有水水溶性性或者者酸溶溶性。。4、具具有較較低的的熔融融溫度度。5、流流動(dòng)性性要好好。步驟：1、通通過三三維軟軟件建建立模模型，，以STL格式保保存。。2、在在Insight軟件中中進(jìn)行行分層層、設(shè)設(shè)置支支撐和和刀具具路徑徑等前前處理理工作作。3、在在FDMControlCenter中設(shè)置置模型型位置置。4、點(diǎn)點(diǎn)擊BuildJob即可加