第二章 快速成型系统ppt课件

.,第二章快速成型系统,内容简介：,液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统粉末材料选择性烧结快速成型系统薄形材料选择性切割快速成型系统丝状材料选择性熔覆快速成型系统其他快速成型系统主要快速成型系统的比较与选用,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.1SLA快速成型的原理和分类,SLA快速成型技术，又称光固化成型技术；英文名称：StereoLithographyApparatus;简称：SLA或SL以光固化树脂为原料，通过计算机控制紫外激光使其凝固成型。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,SLA快速成型的原理和分类SLA快速成型的基本过程及支撑机构SLA快速成型的成型材料及其选择SLA快速成型的优缺点快速成型机简介光固化成型的应用,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.1SLA快速成型的原理和分类,1.SLA快速成型的原理,SLA成型系统由液槽、可升降工作台、激光器、扫描系统、和计算机控制系统等组成。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.1SLA快速成型的原理和分类,1.SLA快速成型的原理,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.1SLA快速成型的原理和分类,2.SLA快速成型的分类按照所用光源的不同，分为：紫外激光成型普通紫外光成型二者的区分是光波的波长不同。对于紫外激光，由氦镉激光器产生，波长325nm,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.1SLA快速成型的原理和分类,2.SLA快速成型的分类也可由氩离子激光器产生，波长365nm,对于普通紫外光，为波长为254nm的低压汞光；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,1.激光固化的基本过程,制造数据获取,层准备,层固化并层层堆积,后处理,CAD模型离散,再涂层,激光束扫描液面,卸除支撑机构清洗零件及其他,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,1.激光固化的基本过程,制造数据的获取,通常将CAD模型沿某一方向分层切片，从而得到一组薄片信息，包括每一薄片的轮廓信息和实体信息。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,1.激光固化的基本过程,制造数据的获取,（a）三维造型,（b）数据转换,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,1.激光固化的基本过程,制造数据的获取,（c）确定摆放位置,（d）施加支撑,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,1.激光固化的基本过程,层准备,在获取了制造数据后，在进行层层堆积成型时，扫描前每一待固化层液态树脂的准备。层准备通常是通过涂层系统来完成。层准备有两项要求：准备好待固化的一薄层树脂；要求保证液面位置的稳定性和液面的平整性；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,1.激光固化的基本过程,层固化,在层准备好了以后，用一定波长的紫外激光按分层所获得的层片信息，以一定的顺序照射树脂面使其固化为一个薄层的过程。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,1.激光固化的基本过程,层层堆积,层层堆积实际上是层准备和层固化的不断重复,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,1.激光固化的基本过程,后处理,指整个零件成型后对零件进行的辅助处理工艺，包括零件的取出、清洗、卸除支撑、磨光、表面喷涂以及后固化等再处理过程。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,2.激光固化快速成型的支撑机构,在光固化快速成型中，虽然不需要机械加工的工装夹具，但所有的零件在制作过程中都需要支撑。可把支撑机构看作是快速成型系统中与原型同时制作的工装夹具。支撑可以防止零件在加工过程中因收缩变形而引起的制作失败,保持原型在制作过程中的稳定性,保证原型在制作时相对于加工系统的精确定位。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,2.激光固化快速成型的支撑机构,目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：角板支撑（斜板支撑）主要用于支撑悬臂结构部分，角板的一个臂和垂直面连接，一个臂和悬臂部分连接，为悬臂面在制作过程中提供支撑，同时也可约束悬臂部分上翘变形。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,2.激光固化快速成型的支撑机构,目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：投影特征边支撑（直板支撑）主要用来支撑腿部结构。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,2.激光固化快速成型的支撑机构,目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：单臂板支撑这种结构主要是针对那些长条结构特征设计的，其主柱是沿着零件结构特征的中心线，或边的投影线，其次柱主要是为了加强支撑的稳定性。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,2.激光固化快速成型的支撑机构,目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：臂板结构支撑这种结构的支撑是一些十字交叉的臂结构，它主要是为了大的支撑区域提供内部支撑。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构,2.激光固化快速成型的支撑机构,目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：柱形支撑,柱形支撑主要是为零件中的孤立轮廓或一些小的无支撑结构特征提供支撑。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.3SLA快速成型的成型材料及其选择,光固化成型工艺是以光固化树脂为成型材料的，成型材料的性能会直接影响成型件的质量。,1.对光固化成型材料的要求两个基本条件：能够成型及成形后的形状和尺寸精度。成型材料易于固化，成型后具有一定的粘接强度；成型材料的粘度不能太高，以保证加工层平整；成型材料本身的热影响小，收缩应力小；成型材料对光有一定的透过深度；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.3SLA快速成型的成型材料及其选择,2.光固化成型材料的分类,自由基光固化树脂阳离子光固化树脂混杂型光固化树脂,光固化树脂材料中主要包括齐聚物、反应性稀释剂及光引发剂。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.3SLA快速成型的成型材料及其选择,3.光固化成型材料的选择目前，Ciba-Geigy、DuPont和AlliedSignal等公司都生产光固化聚合物，其牌号与性能见表2-2.SLA型快速成型系统也采用一些树脂直接制作模具。这些材料在固化后有较高的硬度、耐磨性和制件精度，价格较低。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.4SLA快速成型的优缺点,1.SLA快速成型的优点可成型任意复杂形状的零件，包括中空零件；零件的成型周期与其复杂成型无关；成型精度高；成型过程中高度自动化；成型效率高；成型材料的利用率接近100%；成型无需刀具、夹具、工装等生产准备；彻底解决了CAD造型中看得见、摸不着的问题；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.4SLA快速成型的优缺点,2.SLA快速成型的缺点需要设计支撑机构；需要对整个截面进行扫描固化；成型过程有物相变化，制件容易翘曲；产生紫外激光的激光器寿命短、价格昂贵；液态光固化聚合物固化后性能尚不如常用的工业塑料；固化过程容易产生刺激性气体，有污染；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.5快速成型机简介,1.激光快速成型机的组成包括硬件系统和软件系统两大部分；硬件系统包括：激光发射系统、扫描系统、计算机控制系统、工作台升降系统、刮涂系统等；软件系统：三维造型软件UG、PRO/E等；数据转换与处理软件MagicsRP快速成型监控软件AFSWin,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.5快速成型机简介,2.LPS-600快速成型机简介,西安交通大学是我国最早研制激光快速成型技术的单位之一，其开发的LPS-600快速成型机达到国际同类产品水平。但价格只有进口价格的1/31/4.,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.5快速成型机简介,2.LPS-600快速成型机简介,采用混合式步进电机，配合细分驱动电路，与滚珠丝杠直接联接实现高分辩率驱动，省去了中间的齿轮传动级。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.5快速成型机简介,2.LPS-600快速成型机简介,主要技术参数：加工尺寸：600600500加工精度：0.1mm加工层厚：0.10.3mm激光器波长：325nm激光器功率：45mW32mW扫描系统：光斑直径：0.2mm扫描速度，20.2m/s数据格式：STL,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.5快速成型机简介,3.其他激光快速成型机简介,上海联泰科技,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.6光固化成型的应用,自美国3DSystem公司推出推出第一台商品化设备SLA-250以来，光固化成型迅速推广。,1.汽车行业,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.6光固化成型的应用,2.航空领域,航空领域中发动机上许多零件是精密铸造的。其母模的制作可用快速成型方法制得；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.6光固化成型的应用,3.电器行业,光固化原型的树脂品质，最适合电器塑料外壳的功能要求；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第一章快速成型系统,2.1.6光固化成型的应用,4.医疗领域,人体器官的教学与交流模型、手术规划与演练模型、植入体与手术器械开发等；,.,2.2粉末材料选择性烧结快速成型系统,第二章快速成型系统,粉末材料选择性烧结工艺又称为选区激光烧结（SelectiveLaserSintering），简称SLS。由美国得克萨斯大学奥汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。该方法已被美国DTM公司商品化。SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激光下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。SLS的原理和SLA很相似。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.1SLS快速成型的原理,SLS快速成型系统组成：,CO2激光器光学系统粉料送进系统回收系统升降台工作台构造室,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.1SLS快速成型的原理,SLS快速成型过程：,在工作台上用辊筒铺一层加热至略低于熔化温度的粉末材料；然后，激光束在计算机的控制下，按照截面轮廓信息，对实心部分所在的粉末进行扫描，,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.1SLS快速成型的原理,SLS快速成型过程：,使粉末温度升到熔化点，于是粉末颗粒交界处溶化，粉末相互粘结，逐步得到本层轮廓。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.1SLS快速成型的原理,SLS快速成型过程：,在非烧结区的粉末仍呈松散状，作为工件和下一层粉末的支撑。一层成型完成后，工作台下将一截面层的高度，再进行下一层的铺料和烧结，如此循环，直至完成整个三维模型。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.1SLS快速成型的原理,在成型过程中，未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂部分起着支撑作用。不必另外生成支撑工艺结构。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,1.粉末原料的烧结工艺过程粉末材料选择性烧结工艺的原材料一般为粉末可选用的粉末一般为金属粉末、陶瓷粉末和塑料粉末等，可分别制造出相应材料的原型或零件。金属粉末的烧结金属粉末的原材料经过SLS工艺可以烧结成金属原型零件。,CAD模型,分层切片,激光烧结,RP原型零件,金属件,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,1.粉末原料的烧结工艺过程金属粉末的烧结单一金属粉末的烧结金属混合粉末的烧结金属粉末与有机黏结剂粉末的混合体烧结。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,1.粉末原料的烧结工艺过程陶瓷粉末的烧结陶瓷材料在进行选择性烧结时需要加入黏结剂，常用的的陶瓷材料有Al203和SiC;黏结剂主要有无机黏结剂、有机黏结剂和金属黏结剂。,磷酸二氢氨（NH4H2PO4),甲基丙烯酸甲酯（PMMA),铝粉（Al）,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,1.粉末原料的烧结工艺过程塑料粉末的烧结将塑料粉末预热至稍低于其熔点，然后控制激光束加热粉末，使其达到烧结温度，从而把塑料粉末烧结在一起。塑料粉末烧结为直接激光烧结，烧结好的制件一般不需要后续处理。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,2.烧结件的后处理粉末材料经过选择性烧结后只是形成了原型或零件的坯体，为了提高其力学性能和热学性能还需要进行后处理。烧结件的后处理方法有多种：高温烧结热等静压烧结熔浸浸渍,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,2.烧结件的后处理高温烧结金属和陶瓷坯体均可用高温烧结的方法进行处理。坯体经高温烧结后，坯体内部孔隙减少，密度、强度增加，性能也得到改善。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,2.烧结件的后处理热等静压金属和陶瓷坯体均可采用热等静压进行后处理。热等静压后处理工艺是通过流体介质将高温和高压同时均匀地作用于坯体表面，消除其内部气孔，提高密度和强度，并改善其他性能。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,2.烧结件的后处理溶浸溶浸是将金属或陶瓷制件与另一低熔点的金属接触或浸埋在液态金属内，让液态金属填充制件的孔隙，冷却后得到致密的零件。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.2SLS快速成型的基本过程,2.烧结件的后处理浸渍浸渍后处理和溶浸相似，不同的是浸渍将液态非金属物质浸入多孔的选择性激光烧结坯体的孔隙内，经过浸渍后处理的制件尺寸变化很小。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.3SLS工艺参数的影响,SLS的工艺参数主要包括铺粉层厚、预热温度、激光功率、光斑直径、扫描速度、扫描方向等；激光能量与扫描速度预热温度与铺粉层厚,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.3SLS快速成型的材料及选择,1.选择性烧结成型对材料性能的要求具有良好的烧结成型性能；对直接用作功能零件或模具的原型，其力学性能和物理性能要满足使用要求；当原型间接使用时，要有利于快速、方便的后续处理和加工工艺。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.3SLS快速成型的材料及选择,2.激光烧结成型材料的种类用于SLS工艺的材料是各种粉末，如金属、陶瓷、石蜡以及聚合物的粉末，如尼龙粉、聚碳酸酯粉、蜡粉等；工程上一般按颗粒的大小来划分颗粒等级。SLS工艺采用的粉末粒度一般在50125um。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.4SLS快速成型的优缺点,粉末材料选择性烧结和其他快速成型工艺相比，最大的独特性就是能够直接制作金属制品，同时，该工艺具有如下优点：材料范围广，开发前景好制造工艺简单，柔性度高精度高，材料利用率高料价格便宜，成本低应用面广，生产周期短,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.4SLS快速成型的优缺点,随着成型材料的多样化，使得SLS技术越来越适合于多种应用领域；例如：用蜡做精密铸造蜡模；用热塑性塑料做消失模；用陶瓷做铸造型壳、型芯和陶瓷件；用金属粉末做金属零件等；SLS成型工艺的缺点：能量消耗高，原型表面粗糙疏松，对某些材料需要单独处理等；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的设备,目前，研究选择激光烧结（SLS)设备工艺的单位有：美国DTM公司、3DSystems公司、德国EOS公司，以及国内的华中科技大学、北京隆源公司等。DTM公司于1992、1996、和1999年先后推出了Sinterstation2000、2500和2500Plus机型。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的设备,华中科技大学的HRPS-A激光粉末烧结系统，在选择性激光烧结成型技术方面有自己特点：硬件方面。扫描系统采用国际著名公司的振镜式动态聚焦系统，具有高速度和高精度的特点；激光器采用美国C02激光器，具有稳定性好，可靠性高，模式好，寿命长，功率稳定等特点。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的设备,软件方面。独自开发的功能强大的HRPS2002软件，具有易于操作的友好用户界面，开放式的模块化结构、国际标准输入输出接口等；切片模块：具有HRPS-STL（基于STL文件）和HRPS-PDSLice（基于直接切片文件）两种模块；数据处理：具有STL文件识别及重新编码、容错及数据过滤切片、STL文件可视化等；工艺规划：具有多种材料烧结工艺模块安全监控：设备和烧结过程故障自诊断；,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的应用,1.直接制作快速模具,SLS工艺可以选择不同的材料粉末制造不同用途的模具，用SLS法可直接烧结金属模具和陶瓷模具，用做注塑、压铸、挤塑等塑料成型模及钣金成型模。,制作高尔夫球头模具及产品,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的应用,2.复杂金属零件的快速无模具铸造,将SLS激光快速成型技术与精密铸造工艺结合起来，特别适宜具有复杂形状的金属功能零件整体制造。在新产品试制和零件的单件小批量生产中，不需要复杂工装及模具，可大大提高制造速度，并降低制造成本。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的应用,2.复杂金属零件的快速无模具铸造,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的应用,3.内燃机进气管模型采用SLS工艺快速制作内燃机进气管模型，可以直接与相关零件安装，进行功能验证，快速检测内燃机运行效果以评价设计的优劣，然后进行针对性的改进，以达到内燃机进气管产品设计的要求。,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的应用,4.其他应用,.,2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统,第二章快速成型系统,2.2.5SLS快速成型的应用,4.其他应用,.,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,第二章快速成型系统,薄形材料选择性切割快速成型工艺，又称叠层实体制造技术(简称LOM).这种制造方法是由美国Helisys公司的MichaelFeygin于1986年研制成功，并推出商品化的机器。,.,第二章快速成型系统,2.3.1LOM快速成型的原理,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,LOM型激光快速成型系统主要由计算机、原材料存储及送进机构、热粘压机构、激光切割系统、可升降工作台、数控系统、模型取出装置和机架等组成。,.,第二章快速成型系统,2.3.1LOM快速成型的原理,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,.,第二章快速成型系统,2.3.1LOM快速成型的原理,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,首先计算机接受和存储工件的三维模型，沿模型的成型方向截取一系列的截面轮廓信息，发出控制指令。原材料存储及送进机构将存于其中的原材料，逐步送至工作台的上方。热粘压机构将一层层成形材料粘合在一起。激光切割系统按照计算机截取的截面轮廓信息逐一在工作台上方的材料切割出每一层截面轮廓，并将无轮廓区切割成小网格，主要是为了在成型后能剔除废料。,.,第二章快速成型系统,2.3.1LOM快速成型的原理,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,可升降工作台支撑正在成形的工件，并在每层成形完毕后，降低一个材料厚度（通常为0.10.2mm)以便送进、粘合和切割新的一层成型材料数控系统执行计算机发出的指令，使材料逐步送至工作台的上方，然后粘合、切割最终形成三维工件。模型取出装置用于方便地卸下已成型的模型，机架是整个机器的支撑。,.,第二章快速成型系统,2.3.2LOM快速成型的工艺参数和后处理,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,1.LOM快速成型工艺参数,LOM快速成型系统主要由控制系统、机械系统、激光器等几部分组成。激光切割速度。激光切割速度影响着原型表面质量和原型制作时间，通常是根据激光器的型号；加热辊温度与压力。加热辊温度与压力设置应根据原型层面尺寸大小、纸张厚度及环境温度来确定。,.,第二章快速成型系统,2.3.2LOM快速成型的工艺参数和后处理,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,1.LOM快速成型工艺参数,LOM快速成型系统主要由控制系统、机械系统、激光器等几部分组成。激光能量。激光能量大小直接影响切割纸材的厚度和切割速度。切碎网格尺寸。切碎网格尺寸的大小直接影响着废料剥离的难易和原形的表面质量。,.,第二章快速成型系统,2.3.2LOM快速成型的工艺参数和后处理,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,2.LOM快速成型的后处理过程,LOM原型制造完毕后，原型埋在叠层块中，需要去除废料，对原型进行剥离。还需要打磨、修补、抛光和表面处理等。废料去除将成型过程中产生的废料与原型分离；LOM成形的废料主要是网状废料，通常采用手工剥离方式。,.,第二章快速成型系统,2.3.2LOM快速成型的工艺参数和后处理,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,2.LOM快速成型的后处理过程,后置处理当原型零件存在缺陷，或尺寸不够精确，或原型的某些物理、力学性能不太理想时，要对原型零件进行修补、打磨、抛光和表面涂覆等后置处理。,.,第二章快速成型系统,2.3.3LOM快速成型的材料及选择,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,1.纸的性能抗湿性；良好的浸润性；剥离性好收缩率小；易打磨一定抗拉强度；稳定性好,LOM成型工艺的成型材料涉及三个方面的问题：薄层材料、粘结剂和涂布工艺。目前的薄层材料多为纸材，粘结剂一般为热熔胶。,.,第二章快速成型系统,2.3.3LOM快速成型的材料及选择,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,2.热熔胶分层实体制造中的成型材料多为涂有热溶胶的纸材，层与层之间的粘结是由热溶胶来保证的。热溶胶的种类很多，最常用的是EVA.LOM工艺对热熔胶的基本要求:良好的热熔冷固性；在反复熔化-固化条件下，具有良好的物理化学性能；熔融状态下与纸具有较好的涂挂性与涂均性。,.,第二章快速成型系统,2.3.3LOM快速成型的材料及选择,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,3.涂布工艺涂布工艺包括涂布形状和涂布厚度两个方面。涂布形状指的是采用均匀涂布还是非均匀涂布；涂布厚度指的是在纸材上涂多厚的胶。,.,第二章快速成型系统,2.3.4LOM快速成型的优缺点,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,LOM工艺只需在片材上切割出零件截面轮廓，而不用扫描整个截面，所以适合制造大型实体零件。LOM成型工艺的优点：原型零件的精度高（一般0.15mm).制件能承受高达200的温度，有较高的硬度和较好的力学性能，可进行各种切削加工；无需后固化处理；,.,第二章快速成型系统,2.3.4LOM快速成型的优缺点,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,LOM成型工艺的优点：工件外框与截面轮廓间的多余材料在加工中起到了支撑作用，故LOM无需设计和制作支撑结构；制件尺寸大。目前最大的LOM快速成型机的成型件的长度达1600mm.原材料价格便宜；可靠性高，寿命长；操作方便；,.,第二章快速成型系统,2.3.4LOM快速成型的优缺点,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,LOM成型工艺的缺点：废料难以剥离；不能直接制作塑料工件；工件（特别是薄壁件）的强度和弹性不够好。工件易吸湿膨胀，因此，成型后应尽快进行表面处理；工件表面有台阶，其高度等于材料的厚度（通常为0.1mm左右），成型后需要表面打磨。,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,目前研究LOM成型设备和工艺的单位有美国的Helisys公司、日本的Kira公司、Sparx公司、新加坡的Kinergy公司以及国内的华中科技大学和清华大学等。1984年MechaelFeygin提出了LOM制造方法，并于1985年组建Helisys公司，1992年推出第一台商业机型LOM-1015(380250350);,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,于1996年推出LOM-2030（台面达815550508）机型，其成型时间比原来缩短了30%。,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,软件方面Helisys公司开发了面向Windows的LOMSlice软件，增加了STL可视化、纠错、布尔操作等功能。,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,国内华中科技大学研制的HRP系列薄形材料选择性切割快速成型系统。在硬件和软件都有自己的独特的特点。,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,硬件系统：x-y扫描单元采用交流伺服驱动和滚珠丝杠传动，升降工作台为4柱导向和双滚珠丝杠传动；无拉力叠层材料送进系统；抽风排烟装置采用随动式吹风和强力抽排装置；采用国际著名的美国公司的CO2激光器。,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,软件系统：独立开发的功能强大的HRP2001软件，界面易于操作；STL文件识别及重新编码、可视化、旋转、平移等功能；原型制作实时动态仿真；激光能量随切割速度适时控制；激光光斑直径随内外轮廓自动补偿；系统故障诊断，故障自动停机。,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,清华大学研究并推出了SSM-500与SSM-1600快速成型机，SSM-1600设备是当前世界上最大的快速成型设备。,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,可成型零件的最大尺寸为:1600800700mm该设备具有大尺寸、高精度高可靠性等显著技术特点。该设备可与精密铸造、凝固模型等技术结合，用于快速制造大的模具。,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的设备,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,其主要技术特点：先进的分区并行加工方式；快速板式热压装置；无张力快速供纸技术；机床式高稳定性铸铁床身；高精度、高可靠性的运动系统、控制系统；高性能激光系统及光学系统；,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的应用,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,LOM在精密产品和塑料件方面不及SLA具有优势，但在比较厚重的结构件模型、实物外观模型、制鞋业、砂型铸造、快速模具制造等方面有独特的优越性。汽车车灯,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的应用,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,铸铁手柄,.,第二章快速成型系统,2.3.5LOM快速成型的应用,2.3薄形材料选择性切割快速成型系统,LOM原型在制鞋业中的应用,.,第二章快速成型系统,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,丝状材料选择性熔覆快速成型系统，又称熔融沉积快速成型系统（简称FDM或MEM）。该工艺由美国学者Dr.ScottCrump于1988年研制成功，并由美国Stratasys公司推出商业化的机器。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,1.FDM快速成型的基本原理,将材料通过加热或其他方式熔融成熔融状态或半熔融状态，然后通过喷嘴的转换作用将其作为基本堆积单元，逐步堆积成型。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM快速成型的基本过程,材料送进可以有多种不同方式如丝材送进、泵送和活塞送进。关键是能保证提供恒定压力将材料送进喷头，并将其连续挤出喷嘴，而且挤出速度精确可控；以形成一定的材料堆挤路径。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM快速成型的基本过程,丝材送进、泵送和活塞送进。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM快速成型的基本过程,丝材送进,成型材料为丝状热塑性塑料，经驱动机构送入液化器，并在其中受热逐渐融化，先进入液化器的材料融化后受到后面未熔材料丝的推压而挤出喷嘴。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM快速成型的基本过程,螺旋泵送进,采用螺旋泵实现颗粒状原材料的泵送、加热和挤出。挤出的速度可由螺杆的转速调节。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM快速成型的基本过程,活塞缸送进,喷头的主要部分是缸体，成型材料在缸内受热熔融，在活塞的压力作用下挤出喷嘴。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,1.FDM快速成型的基本原理,加热喷头在计算机的控制下，可根据截面轮廓信息，作x-y平面内进行二维扫描运动。丝状热塑性材料（如ABS、蜡、尼龙丝等）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热至熔融态。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,1.FDM快速成型的基本原理,然后被选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成截面轮廓。一层截面完成后，成型工作台下降一个层厚，再进行下一层的涂覆。以此循环，最终形成三维产品。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM快速成型的基本过程,将实心丝状材料原材料缠绕在供料辊上，由电动机驱动辊子旋转，辊子和丝材之间的摩擦力使丝材向喷头的出口送进。在供料辊和喷头之间有一导向套，导向套采用低摩擦材料制成，以便丝材能顺利、准确地由供料辊送到喷头内腔。,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM快速成型的基本过程,喷头的前端有电阻式加热器，在其作用下，丝材被加热熔融，然后通过出口、涂覆至工作台上，并在冷却后形成截面轮廓。由于结构的限制，加热器的功率不可能太大，层厚随喷头的运动速度而变化，最大层厚味0.150.25mm.,.,第二章快速成型系统,2.4.1FDM快速成型的基本原理和工艺过程,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM快速成型的基本过程,FDM成型工艺在原型制作时需要同时制作支撑，为了节省材料成本和提高制作效率，新型的FDM设备采用双喷头，一个喷头用于成型零件，另一个喷头用于成型支撑。,.,第二章快速成型系统,2.4.2FDM快速成型的材料及其选择,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,1.FDM工艺对成型材料的要求材料的粘度低；材料的熔融温度低；粘结性要好；材料的收缩率对温度不能太敏感。,材料是FDM技术应用的关键，FDM工艺中的材料分为成型材料和支撑材料。成型材料主要有ABS及医学专用的ABSi、蜡丝、尼龙丝及聚酰胺丝等；,.,第二章快速成型系统,2.4.2FDM快速成型的材料及其选择,2.4丝状材料选择性熔覆快速成型系统,2.FDM工艺对支撑材料的要求能承受一定的高温；与成型材料不浸润；具有水溶性或酸溶性；具有较低的熔融温度；流动性要好。,.,第二章快速成型系统,2.4.3FDM快速成型的优缺点,2.4丝状