快速成型技术的特点

1、快速成型技术的发展趋势现状：由于受材料的限制，快速原型还不能用作实际工作零件问题：1、零件精度、有限的材料种类和力学性能2、目前，RP系统所用材料有限，与常规金属和工业塑料相比,RP原型较脆，价格昂贵,且对人体有害。发展趋势1、金属零件的快速成型2、概念创新与工艺改进3、数据优化处理及分层方式的演变4、快速成型设备的专用化和大型化5、开发性能优越的成型材料6、成型材料的系列化、标准化7、喷射成型技术的广泛应用&梯度功能材料的应用9、纟臣只工程材料快速成型10、开发新的成型能源11、拓展新的应用领域12、集成化快速成型技术的特点1、自由成型制造2、制造过程快速3、添加式和数字化驱动成型方式4、技

2、术高度集成5、突出的经济效益6、广泛的应用领域快速成型技术的优越性1、设计者受益2、制造者受益3、推销者受益4用户受益裱速成型工艺分类:光固化成型工艺SLA层实体制造工艺LOW,选择性激光烧成型工艺SLS,熔融沉积快速成型工艺FDM四种工艺简图中每个结构名称和作用光固化成型工艺(使用场合,收缩率大的原因)原材料液槽中盛满液态光敏树脂；成型工具:氮-镉激光器或氮离子激光器发出的紫外激光束;成型过程:在控制系统的控制下,按各层截面信息在树脂表面逐点扫描，被扫描区域发生聚合反应而固化,形成薄层。一层结束，工作台下移一个层厚,然后再原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树月旨，刮板将粘度较大的树月旨液

3、面刮平，然后进行下一层扫描加工，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕。材料液态光固化树脂或称液态光敏树脂辖占目箭，由于光固化成型技术制造原型表面质量好,尺寸精度高，因而应用最为广泛。优点自动化程度高:全程完全自动化(2)尺寸精度高:0.1mm优良的表面质量：上表面可呈现玻璃状的效果原件结构复杂,尺寸精细:尤其是内部结构原型件用于熔模精密铸造的消失型(6)原型件可在一定舷上替代塑料件2)缺点：成型过程伴随物理、化学变化,制件易弯曲,需要支撑,否则会变形；树脂固化性能尚不如塑料，较脆,易断裂；设备运转及维护成本高:液态树脂材料和激光器价格较高，且需要定期调整；(4)可使用

4、的材料种类较少:感光性的液态树月旨（5）液态树脂有一定的气味和毒性,且需避光保护，应用有局限性；（6）原型件未能完全固化，需要二次固化。光固化工艺过程光固化的工艺过程：前处理、原型制作和后处理1）CAD三维造型转换:生成STL格式文件1、前处理4）施加支撑：手动设置或自动实现5）切片分层2、原型制作1、）植盂启动成型设备,预热材料及光源2）设备正常后,启动控制软件读入层片数据文件3）成型工艺参数采用默认设置，特殊情况调整4）注意调整工作台网板与树脂液面的位置关系5）启动春层制作6）憲层结束,系统自动停止3、后处理原型的清洗、去除支撑、后固化及打磨1）春层结束，工作台升出液面，停留510分钟，晾

5、干滞留在原型表面的树脂及排除内部3）确定摆放方位：影响时间和精度、后续支撑及原型的表面质量多余的树脂；2）晾干后浸入丙酮、酒精等清洗液体中,去除残留气泡；3）去除支撑：4）再次清洗后置于紫外烘箱中整体后固化。叠层实体制造工艺LOM工艺轄P46LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。工艺过程：1）LOM制作工件时，激光头按指令作XY向运动,逐层切割工作台上的材料；2）热压棍将新铺的薄材粘接在已成型的切片上；3）工作台逐层下移,最终完成三维实体。工艺特点：1）原材料价格便宜,原型制作成本低；2）制件尺寸大；3）无需后固化处理4）无需设计和制作支撑结构；5）废料易录0

6、落6）制件能承險言达200C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；7）原型精度高；）设备采用高质量元件，完善的安全保护装置，确保长时间连续运行，可靠性高,寿命长；）操作方便。工艺过程原型制作过程1、基底制作：由于尋层在制作过程中要有工作台带动频繁起降,为实现原型与工作台的连接，需要制作基底,通常3-5层。2、原型制作：所有参数设定完毕，设备根据工艺参数自动完成原型資加。后处理成型后的原型件埋在尋层块中,需要进行剥离、以便去除废料、甚至修补、打磨、抛光和表面强化处理等,既为后处理。1）余料去除：成型中产生的废料、支撑结构与工件分离；细致的工作，费时,手工剥离，要求熟练且有技巧

7、；2）首舊处理：为雇原型表面状况或机械强度等满足需要，保证其尺寸稳定性、精度等方面的要求，对其进行后置处理。后置处理工艺：修补、打磨、抛光、表面涂覆等。3）特殊的后处理工席:表面涂覆P56选择觀光烧结成虹艺SLS基本原理纟賊：铺粉猊:将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面,并加热至恰好群该粉末烧结点的某一缽控制系统:控制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描;激光器:使粉末的温度升至融化点,进行烧结并与下面已成型的部分实现粘结；工作台：支撑成型零件当实体完成成型并充分冷却之后，粉末块上升至原始位置，将其取岀放到后处理工作台上,用刷子刷去表面粉末,露出工件,其余残留的粉末可用压缩空气去除。原料:石

8、蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、金属工艺过程前处理。前处理阶段主要完成模型的三维CAD造型,并经STL数据转换后输入到粉末激光烧结快速成型系统中。粉层激光烧结春加。在春层加工阶段,设备根据原型的结构特点,在设定的建造参数中,自动完成原型的逐层粉末烧结屋加过程。与LOW和SLA工艺相比较而言，SLA工艺中成型区域温度的控制是比较重要的。后处理。激光烧结后的PS原型件,强度较弱,需要根据使用要求进行渗蜡或渗树脂等补强处理。用于该原型用于熔模铸造,所以进行渗蜡处理。特占奇菜用多种材料2制造工艺比较简单咼精度无需支撑结构5材料利用率高6.（缺点）表面粗糙7烧结过程挥发异味8有时需要比较复杂的辅

9、助工艺相关参数激光功率扫描速度烧结间距单层层厚熔融沉积快速成型工艺工艺原理P80材料为热塑性材料且为高分子化合物，只要有:ABS塑料尧铸用蜡人造橡胶爆酯热塑性塑料优缺点1、优点操作环境干净,安全,在办公室课进行工艺干浄、简单、易于操作且不产生垃圾尺寸精度高，表面质量好，易于装配，可快速构建瓶状或中空零件4、原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和金额快速更换5、原料价格便宜6、材料利用率高7、可选用德材料较多，如染色的ABS和医用ABD、PC、PPSF、人造橡胶、铸造用蜡缺点1、八轄度较低,难以构建结构复杂的零件,2、与截面垂直方向的强度小3、成型速度相对较慢,不适合构建大型零件三维喷涂雌工艺3D

10、P与SLS工艺类似,采用粉末材料成形，如陶瓷粉末,金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的,而是通过喷头用粘接剂伽硅胶）将零件的截面E卩刷在材料粉末上面（如图）。用粘接剂粘接的零件强度较低,还须后处理。先烧掉粘接剂,然后在高温下渗入金属,使零件致密化。提高强度光掩膜法原理:电子成像系统先在一块特殊玻璃上通过曝光和高压充电过程产生与截面形状一致的静电潜像，并吸附上碳粉形成截面形状的负像，接着以此为底片”用强紫外灯对涂覆的一层光敏树脂通航四进行曝光固化,把多余的树脂吸附走以后,用石蜡填充截面中的空隙部分，接看用铳刀把截面修平,继续下一层固化。与SLAI:康：效率高,次成型一个层面，可成型

11、多个零件或大型零件弹道微粒制造”数码累计成型（了解概念）P90険设计现代设计直接在三维造型软件平台上进行,CAD/CAM体化软件为产品造型提供了强大的空间，使谟计者的概澈设计能够随心所欲，且修改方便。目前应用较多的二维软件有:ug、Pro/E、Catia、Cimatron.Delcam.Solidedge.MDT等。反求工程对存在的实物模型或零件进行测量，根据测量的数据重构出实物的CAD模型,逬而对模型进行分析、修改、检验和制造的过程反求主要用于对已有零件的复制、损坏或磨损零件的还原、模型精度的提高及数字化模型的检测等。反求非传统意义上的仿制而是综合应用现代设计的理论方法、生产工程学、材料学和

12、有关的专业知识，进行系统地硏究分析、进而快速地开发制造出高附加值、高技术水平的新产品。反求工程7摊以设计用CAD设计的零件模型、以及活性组织和艺术模型的数据摄取是非常有用的工具,对快速实现产品等的改进和完善或参考设计具有重要的工程应用价值。反求的主要方法:三坐标测量法，投影光栅法，激光三角形法,核磁共振和CT法以及自动断层扫描漓STL文件的格式STL格式文件的优势：表达清晰简单实质是：用许多细小的空间三角形面来逼近还原CAD实体模型，类似于实体数据模型的表面有限元网格划分。STL模型的数据是通过给出三角形法向量的三个分量及三角形的三个顶点坐标来实现的。STI文件记载了所有三角形面。STL有二进

13、制Binary和文本文件ASCH两种形式。（区别）ASCH的特点是能被人工识别并被修改，但该文件占用空间太大，主要用来调试程序,般以Binary来存储数据,二进制文件采用IEEE类型整数和浮动型小数,占用空间小。STL文件的精度STL文件用三角形来逼近实体表面,三角形的多少影响其逼近精度。面对快速成型系统,精度不必过高。因为：精度会引起计算机存储量的增加；切片处理时间的增加；有时截面轮廓会产生许多小躺,不利于激光头的运动,导致低的表面粗糙度。1）取向规则每个小三角形的三条边按逆时针顺序由右手定则确定其面的法向量指向实体表面的外侧，要求相邻两个三角形的取向一致。2）点点规则每个三角形必须也只能和

14、与它相邻的三角形共享两个点。3）取值规贝9STL文件所有顶点坐标必须是正的。4）合法实体规则即在三维模型的所有表面上，必须布满小三角形平面，不得有任何遗漏，不能有零厚度的区域，夕卜表面不能从其本身穿过。2、常见的STL文件错误1遗漏：一个STL文件的数据不符合欧拉公式。2退化面：点共线;点重合。3模型错误:CAD/CAM系统中原始模型的错误引起的。4错误发向量面：STL格式转换时未按正确的循序排列构成三角形的顶点而导致计算所得法向量方向相反。STL文件的输岀当CAD模型在一三维软件系统中完成之后在进行速成型制造之前必须进行格式转换，即STL文件输出。目前，几乎所有的商业化的CAD/CAM系统都

15、有STL文件的输出数据接口。在STL文件输出过程中，根据模型的复杂程度和所要求的精度指标,选择STL文件的输出精度。切片方法1STL切片直接STL切片,容错切片：避开STL文件三维层次上的纠错问题直接对齐切片并在二维层次上修复,定层厚切片:重复进行排除奇异点；搜索求交；整序保存这三个过程，适应性切片:根据零件的几何特征来决定切片的厚度，轮廓变化频繁的地方用小厚度，变化平缓的用大厚度。2直接切片基于ACIS基于ARX,SDK在工业应用中，保持从概念设计到最终产品的模型一致性是非常中澳的原始CAD模型本来已经精确表示了设计意图，STL文件反而降低了模型的精度。而且，使用STL格式表示方形物体精度较

16、高,表示圆柱形,球形物体精度较差。对于特定的用户,生产大量高次曲面物体，使用STL格式会导致文件巨大，切片费是,迫切需要抛开STL文件，直接从CAD模型中获取界面描述信息。在加工高次曲面时，直接切片明显优于STL方法,相比较而言,采用原始CAD模型进行直接切片具有的优点1能减少快速成型的前处理时间2可避免STL格式文件的检查和纠错过程3可降低模型文件的规模4能直接采用RP数控系统的曲线插补功能,从而可提高工件的表面质量5能提高原型件的精度基于RP的快速模具制造方法一般分为直接法和间接法两大类。直接制模法是直接采用RP技术制作模具，在RP技术诸方法中能够直接制作金属模具的是选择性激光烧结法（SL

17、S法前，基于RP快速制造模具的方法多为间接制模法。间接制模法指利用RP原型间接地翻制模具。依据材质不同，间接制模法生产出来的模具一般分为磁覺具（SoftTooling）和硬质澳具（HardTooling）两大类。软质模具因其所使用的软质材料（如硅橡胶、环氧树脂等）有别于传统的钢质材料而得名，由于其制造成本低和制作周期短，因而在新产品开发过程中作为产品功能检测和投入市场试运行以及国防、航空等领域单件、小批量产品的生产方面受到高度重视，尤其适合于批量小、品种多、改型快的现代制造模式。目前提出的软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法等。硅橡胶模具快速制造技术硅橡胶模具制造工艺是一

18、种比较普及的快速模具制造方法。由于硅橡胶模具具有良好的柔性和弹性，能够制作结构复杂、花纹精细、无拔模斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽类的零件,制作周期短，制件质量高,因而备受关注。由于零件的形状尺寸不同,对硅橡胶模具的强度大小要求也不一样,因而制模方法也有所不同。类型缩合型和加成型特占缩答型模具硅橡胶的抗剪强度较彳氐，在模具制造过程中易被撕破，因此很难适用于那些花纹深、形状复杂的模具。在用缩合型模具胶制造厚模具的过程中,由于缩合交联过程中产生的乙醇等低分子物质难于完全排岀，致使模具在受热时硅橡胶降解老化而显著影响其使用寿命；同时由于乙醇等低分子物质的排岀致使硫化胶的体积收缩，从而造成模具的

19、尺寸小于相应的原型尺寸。因此,缩合型模具硅橡胶大多用于一些尺寸要求不精密的工艺品制造。加成型模具硅橡胶由于采用加成硫化体系，硫化时不产生低分子化合物，因而具有极低的线收缩率，胶料可以深部固化,而且物理性能、力学性能和耐热老化性能优异，成为了模具胶中正在大力发展的品种。加成型模具硅橡胶适用于制造精密模具和铸造模具，而且模具制造工艺简单,不损伤原型，仿真性好。硅橡飜具的特点硅橡胶具有良好的仿真性、强度和极低的收缩率。用该材料制造弹性模具简单易行,无需特殊的技术及设备，只需数小时在室温下即可制成。硅橡胶模具能经受重复使用和粗劣操作，能保持制件原型和批量生产产品的精密公差,并能直接加工出形状复杂的零件

20、，免去铳削和打磨加工等工序，而且脱模十分容易,大大缩短产品的试制周期，同时模具修改也很方便。此外,由于硅橡胶模具具有很好的弹性，对凸凹部分浇注成型后也可直接取出,这是它的独特之处。硅橡胶的这些优点使它成为制模材料的佼佼者，一部分已进入机械制造领域并与金属模具相竞争。目前用硅橡胶制造的弹性模具已用于代替金属模具生产蜡模、石膏模、陶瓷模、塑料件,乃至低熔点合金如铅、锌以及铝合金零件,并在轻工、塑料、食品和仿古青铜器等行业的应用不断扩大,对产品的更新换代起到不可估量的作用。利用硅橡胶制造模具,可以更好的发挥RP&M技术的优势。对于批量不大的注塑件生产，可以采用RP原型快速翻制的硅橡胶通过树脂材料的真

21、空注型来实现，这样,能够显善缩短产品的制造时间，降低成本,提髙效率。制作工艺1原型表面处理2制作型框和固定原型3硅橡胶计量、混合并真空脱泡4硅橡胶浇注及固化5拆除型框、刀剖开模并取出原型真空艺过程1清理硅胶模，预热模具2喷洒离型剂，组合硅胶模具3计量树脂4脱泡混合，真空注型5温室硬化，取出制件6制件后处理电弧喷涂快速模具制造技术（用什么材料）优点1、不论原模的材料是金属、木材、或塑料制品,所得到的模具型腔线条轮廓清晰，夕卜形尺寸不变，因喷涂时原模的表面温度一般不超过60弋,因此没有热应力引起的变形问题。2、制模效率高,大大缩短制模周期。3、原模型尺寸不受限制,可小至硬币的尺寸，大至制造汽车内顶

22、蓬真空成型模具。4、使塑料生产线能迅速更改产品的品种,符合市场的变化要求。5、设备投资小，经济效益好。随看加工时间的增加，用此方法加工模具的成本优势就越显著。同其它方法相比,此方法成本可节省220倍。电弧喷涂制模是一种典型的快速制模技术，具有制模工艺简单、制作周期短、模具成本低等显著特点,特别适用于小批量、多品种的生产使用,尤其在当前市场竞争的情况下,电弧喷涂制模技术为产品的更新换代提供了r全新的制模方法和捷径。此技术必将越来越受到人们的重视和应用。电弧喷涂制模工艺流程大致分为如下5个阶段（一定要会）:模型准备:清理模型表面、刷脱模剂等在模牡喷涂金属制作模具外框架浇注填充材料脱模、后序加工处理

23、环氧树脂模具快速制造技术环氧树脂模具制作工艺1、模型准备2、底座制作并固定原型3、涂脱模剂4、浇注树脂5、去除底座并进行另一半模的制作6、树脂硬化并脱模7、模具修整并组装快速成型制造技术的应用在产品设计中的应用Is概念模型可视化2、设计评价3、装配校核4、性能和功能测试快速模具的母模1、硅橡胶模具2、聚氨酯模具3、金属喷涂模具4、环氧树脂模具5、金属硬质模具在铸造领域中的应用Is熔模铸造2、直接模壳铸造在医学领域的应用Is设计和制作可植入假体2、外科手术规划3.颌面修复4、义耳制作5、心血管模型制作6、生物工程7、定制骨植入体&PCL多孑L支架制作快速设计与制造系统1市场经祜的激魚竟争使全球制造业的战略重点从:扩大生产规模.降低生产成本、提高产品质量也即：加快市场响应速度上。2产品快速设计与制造系统应视为隼