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三维打印快速成形技术,目录,1. 快速成形技术简介 1.1. 快速成形技术原理及特点,计算机造型 控制设备成形 制件后处理,高度柔性化 设计-加工-成形-快速化,2. 快速成形技术分类,基于激光技术 立体光刻(SLA) 选择性激光烧结(SLS)、 选择性激光熔化(SLM)、 叠层实体制造(LOM)、 b. 基于微滴喷射技术 三维打印技术（3DP） 光固化材料3DP、粘结材料3DP c. 基于微流挤出技术 熔融材料3DP（FDM）,2. 快速成形技术分类,1988年-2011年全世界快速成形设备安装量分布图,基于粉末材料成形的SLS和3DP工艺优缺点比较,3 三维打印技术,三维打印技术研究领域,模型（原型、铸型） 混凝土基复合材料 薄膜电极 组织工程支架 缓释药片,3 三维打印技术,三维打印设备制造商,3 三维打印技术,三维打印设备制造商,3 三维打印技术,三维打印设备制造商,倾斜成形台 连续制造,3 三维打印技术,三维打印设备制造商,3 三维打印技术,三维打印设备制造商,Z Corporation的ZPrinter 650设备 该公司被美国3D Systems 收购,ZPrinter 650型设备制备的产品原型,3 三维打印技术,三维打印设备制造商,佛山峰华公司PCM-1200型快速成形设备外观图,3 三维打印技术,三维打印技术在铸造中的应用,传统铸造工艺中的铸型和型芯模具加工耗时，成形复杂铸件周期长 3D喷射快速成形设计成形一体化，加工过程高度柔性化,3 三维打印技术,三维打印技术在铸造中的应用,瑞士Turbal AG涡轮机厂和Wolfensberger AG铸钢厂合作为埃塞俄比亚的电力维修部门试制水轮机叶轮,3 三维打印技术,三维打印技术在铸造中的应用,佛山峰华PCM-1200成形真空泵叶轮的快速铸造工艺流程,CBF250B真空泵叶轮铸型 CBF250B真空泵叶轮铸件,3 三维打印技术,三维打印技术在铸造中的应用,Z Cast制备锌合金铸件工艺流程 Z Cast工艺为Z Corporation推出的陶瓷壳型制造工艺,4 三维打印技术存在的问题,喷头,成形台,制件精度 制件强度 后处理工艺 （焙烧、高温烧结、热等静压、浸渗） 铸型发气性、透气性,4 三维打印技术存在的问题,制件精度,4 三维打印技术存在的问题,制件精度,ExOne公司设备技术参数,4 三维打印技术存在的问题,制件精度,（a）,（b）,（c）,（d）,（e）,（f）,不同分层厚度和粘结剂喷射量的3DP成形TiNiHf试样（a）20m、55%，（b）20m、170%， （c）35m、55%，（d）35m、170%，（e）50m、55%，（f）50m、170%.,4 三维打印技术存在的问题,制件精度,不同粒径TiNiHf制件表面立体形貌（a）0-20m （b）20-45m（c）45-75m（d）75-150m,4 三维打印技术存在的问题,制件精度,塑料粉末3DP 试样立体显微图 （a）分层厚度0.087mm，粘结剂喷射量90% （b）分层厚度0.087mm，粘结剂喷射量125% （c）分层厚度0.1mm，粘结剂喷射量90% （d）分层厚度0.1mm，粘结剂喷射量90%,（a）,（b）,（c）,（d）,4 三维打印技术存在的问题,制件强度低,4 三维打印技术存在的问题,后处理工艺处理后尺寸收缩大,IN 718C喷射粘结成形试样在1280烧结4h前后外形图,3DP成形的Al2O3陶瓷坩埚制品 （左）预成形 （中）烧结 （右）渗Cu合金,4 三维打印技术存在的问题,制件精度和强度的影响机理,喷射过程中粘结剂液滴落点位置影响,卫星液滴对落点位置的影响,粘结剂在粉体中的横向铺展和纵向渗透,4 三维打印技术存在的问题,制件精度和强度的影响机理,粘结剂在粉体中的横向铺展半径,V 液滴体积 粘结剂在颗粒表面的接触角 所以，液滴体积、液滴与颗粒的润湿性影响粘结剂在粉体中的横向铺展范围,（1）,（2）,（3）,4 三维打印技术存在的问题,制件精度和强度的影响机理,粘结剂在粉体中的纵向渗透,R 孔隙半径 t 渗透层厚为h的粉层所需时间 k 渗透率 lv 粘结剂表面张力 粘结剂粘度 接触角,（1）,（2）,（3）,4 三维打印技术存在的问题,制件精度和强度的影响机理,粘结剂粘度、表面张力是影响其在粉体中渗透深度的主要参数,4 三维打印技术存在的问题,制件精度和强度的影响机理,粘结剂固化后，相邻粉体形成的粘结桥形貌示意图，H为粘结剂在颗粒表面形成的膜厚,4 三维打印技术存在的问题,制件精度和强度的影响机理,成形台,铺粉器,铺粉方向,已成形粉层在铺粉过程中受到压应力和剪应力，容易开裂和移动，从而降低强度和精度,4 三维打印技术存在的问题,基于当前3DP成形存在的若干问题，申请国家基金面上项目，该项目为近六年来，快速成形方向的首个面上项目,5. 3DP 设备开发 5.1 喷头系统,热气泡式喷头,压电式喷头,5. 3DP 设备开发 5.1 喷头系统,压电式喷头,5. 3DP 设备开发 5.1 喷头系统,表1 两种喷头的优缺点,5. 3DP 设备开发 5.1 喷头系统,5. 3DP 设备开发,5. 3DP 设备开发,5. 3DP