先进制造技术——快速成型技术PPT课件

快速成形技术，概述：快速成形技术(RapidPrototyping，简称RP )发展于1980年代。 综合机械工程、CAD、数控技术、激光技术和材料科学技术，可以将设计思想自动、直接、快速、精确地改变为具有一定功能的原型，直接制造部件，大幅缩短产品的开发周期。 因此，被认为是约20年来制造领域的重大突破。 影响力相当于数控技术。 发展：我国90年代武汉华中科技大学快速制造中心、西安交大先进制造技术研究所、北京殷华实业有限公司、陕西省激光快速成形与模具制造工艺研究中心等在快速成形技术研究、设备开发、数据处理与控制软件、新材料开发等方面做了许多有效工作。 基本构想：CAD模型制作STL文件制作层切片快速堆积成形、分类：感光性树脂液相硬化成形、选择性激光粉末烧结成形、片层叠成形、熔断丝堆积成形4种。 另外，也称为感光性树脂的液相固化成形、感光性树脂的液相固化成形(SLStereoLithography )、光固化立体成形或立体光刻。 首先是CharlesHul发明，1984年获得专利，1988年美国的3D系统公司发售了世界首台商品化的快速成型机。 基本原理： SL工艺基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。 该液态材料在一定的波长和功率的紫外线照射下迅速发生光聚合反应，相对分子量急剧增大，材料也从液态变为固态。 特点：精度高，表面质量好，原材料利用率接近100%，形状特别复杂(中空零件等)，特别精细(珠宝、装饰品等)零件。 制造的样品可以快速翻开各种模具。 不足之处：材料昂贵，有一定毒性。 应用： 1、可以直接制作树脂功能部件，作为结构验证和功能测试使用2、可以制作比较微细复杂的部件3、可以制作具有透明效果的产品4、制作的原型可以制作各种模具。 头盔：新材料Somos9420EP-White是基于环氧树脂的感光性聚合物。 复杂部件： RenShapeSL7800是具有高抗冲击强度的感光性聚合物。 又称透明构件、复杂构件、选择性激光粉末烧结形成、选择性激光烧结形成(SLSSelectedLaserSintering )、选择性激光烧结。 美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年开发成功。 基本原理： SLS工艺是利用粉末材料(金属粉末或非金属粉末)通过激光照射烧结的原理，在计算机控制下层压成形。 SLS的原理图，工作台上均匀铺上薄(0.10.2mm )粉末，激光束在计算机控制下根据部件层的轮廓选择性烧结，一层完成后，进行下一层烧结。 所有烧结完成后，去除多馀的粉末，进行磨光、干燥等处理，得到零件。 特点：材料应用面广，不仅塑料零件，还可制作陶瓷、石蜡等材料零件。 特别是可以制造金属部件。 不需要支撑，烧结的粉末没有作为支撑。 因此，可以烧结制造中空、多层冲压的复杂部件。 成型材料：蜡粉和高分子塑料粉(早期)、金属或陶瓷粉(为了提高原型强度)。 热粘合的粉末可能用作SLS原材料。 应用： 1、可直接制作树脂功能部件，作为结构验证和功能测试，可组装样机。 2、制造的原型可以制作各种模具。 3、产品可直接制成铸型用蜡型和砂型、型芯。 采用雾化法采集金属粉末，有离心雾化和气体雾化。 主要原理：熔化金属，高速甩开金属液滴骤冷，然后形成粉末粒子。 也称为薄层积层成形、薄层积层成形(lom-laminatedbjectmanufacturing )、积层实体制造或积层实体制造。 美国Helisys公司于1986年成功开发，并推出了商品化的机器。基本原理： LOM工艺利用片材，例如纸、塑料薄膜等作为成形材料，在片材表面涂布热熔粘合剂。 加工时，用CO2或刀在计算机控制下沿着CAD层次模型的轨迹切割薄片，用热辊粘接当前层和下面成形的工件层堆积成形。 LOM的电路图，特征： 1，只需在薄板上剪切零件截面的轮廓，不扫描整个截面。 因此，容易制造大型、整体的零件。 2 .部件精度高。 3 .不需要支持。 工件外框与截面轮廓之间的多馀材料成为支撑。 成型材料：常用的卷筒纸，在纸的一面涂上热熔胶。 偶尔使用塑料薄膜。 应用：纸价比较便宜，可制作汽车发动机曲轴、连杆、各种盒子、盖子等零件的原型样品。 纸：耐湿性、稳定性、涂布润湿性、抗拉强度。 热熔：确保层与层的粘结强度。 熔体沉积快速成形技术，一、熔体沉积技术的基本原理，二、熔体沉积技术的特点，三、熔体沉积成形材料和支撑材料，四、熔体沉积成形应用实例，一、基本原理，熔体沉积快速成形(简称FDM )是继SLA和LOM之后应用的广泛快速成形技术，由美国Stratasys公司开发也称为保险丝堆积，将丝状的热熔接性材料加热熔融，从具备微细喷嘴的喷嘴喷出。 头部沿着零件的截面轮廓和填充轨迹运动，挤压出的材料迅速固化，与周围的材料粘接、层叠。 主要适用于模具行业的新产品开发和基于医疗、考古学等数字图像技术的三维实体模型的制造。 美国学者Dr.ScottCrump于1988年成功开发FDM技术，美国Stratasys公司推出了商品化的机器。 1993年首次开发FDM1650型号后，推出了FDM2000、FDM3000、FDM8000等产品。 国内清华大学和北京殷华公司加快了FDM技术商品化系统的开发，推出了熔融挤压制造设备MEM250等。 采用FDM电路图、二、特点、优点： 1、热熔挤压头专利技术，系统结构原理和操作简单，且无毒材料，设备可安装在办公环境中。 2 .成型速度快。 SLA不需要刀片式服务器工序。 3、蜡成形的零件原型可直接用于铸型铸造。 4 .可以成形任何复杂的零件。 复杂的内腔、孔等。 5、原材料在成型过程中无化学变化，产品翘曲变形小。 6 .原材料利用率高。 7 .支撑去除简单。 缺点： 1、成型品表面有明显条纹。 2 .与成形轴垂直方向的强度弱。 3 .产品支撑结构需要设计。 4 .需要扫描整个截面，成形时间长。 5、原材料价格高。 三、材料、成型材料特性要求： 1、材料粘度(影响材料挤出过程)。 2 .材料熔融温度。 3 .粘结性(影响零件强度)。 4 .收缩率。 3.1成型材料，结论：粘度低，熔融温度低，粘结性好，收缩率小。 以FDM工艺中常用的ABS工程塑料丝为成型材料。 3.2支撑材料、支撑材料特性要求： 1、能承受一定高温，一般为100即可。 2 .成型材料不润湿，后处理容易。 3 .具有水溶性或酸可溶性。 4 .具