特种加工-第十一讲 快速成型工艺(1)课件

朱登洁先进制造技术第十一讲快速成型工艺(1)一、光固化快速成形（SL）二、叠层实体制造（LOM）构造三维模型模型近似处理成型方向选择切片处理前处理分层叠加成型后处理光固化快速成形－SL叠层实体制造－LOM选择性激光烧结－SLS熔融沉积制造－FDM三维打印—3DP工件剥离或去支撑等强硬化处理表面处理图11.1 快速成型制作过程5一、光固化快速成形工艺—SL光固化快速成形，（光敏树脂液相固化成形，光固化立体造形，立体光刻），它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光扫描光敏树脂使其凝固成形。光固化快速成形定义光固化快速成形的基本过程图11.2光固化成型原理示意图（1）工作平台置于液面下一个层高的距离，控制紫外线激光束，按计算机所确定的轨迹，对液态树脂逐点扫描，使被扫描区域固化，从而形成一个固态薄截面。光固化成型的基本原理图11.2光固化成型原理示意图（2）升降机构带动工作台下降一层高度，其上复盖另一层液态树脂，以便进行第二层扫描固化，新固化的一层牢固地粘在前一层上。（3）重复（2）直到整个模型制造完毕。一般薄截面厚度为0.07-0.4mm。（4）工作台上升到容器上部，排掉剩余树脂，从SL机取走工件。（5）用溶剂清除多余树脂，然后将工件放入后固化装置，经过一定时间紫外曝光后，工件完全固化。大多数零件的固化时间不小于30min。图11.3紫外线室固化（6）去掉支撑结构，进行打光、电镀、喷漆或着色即成。151、成型过程自动化程度高，原材料利用率接近100%；光固化成型技术的特点优点：

2、尺寸精度高；3、优良的表面质量；4、可以制作结构十分复杂的模型；5、可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型。缺点：

2、设备运转及维护成本较高；3、液态树脂有气味和毒性，并且需要避光保护，以防止提前发生聚合反应，选择时有局限性；4、需要二次固化；

1、制件易变形；5、较脆，易断裂性能尚不如常用的工业塑料。在成型过程中制作支撑结构，以便确保制件的每一结构都能可靠固定，同时也有助于减少制作的翘曲变形。图11.4支撑结构示意图光固化成型的支撑图11.4支撑结构示意图从图中还可见，在工件的底部也设计和制作了支撑结构，这是为了成型完毕后能方便的从工作台上取下工件，而不会使工件损坏。二、叠层实体制造工艺—LOM叠层实体制造定义LOM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。加工时，热压辊热压片材，使之与下面已成型的工件粘接，从而堆积成形。叠层实体制造的基本原理

图11.5叠层实体制造原理示意图叠层实体制造的过程

计算机沿三维模型的高度方向提取一系列的横截面轮廓线,发出控制指令。原材料存储及送进机构将存于其中的涂胶纸带，逐步送至工作台的上方。热粘压机构将单面涂有热熔胶的胶纸带通过加热辊加热加压，一层层粘合在一起。位于其上方的激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线的数据，将一层纸切割成所制零件的内外轮廓。轮廓以外不需要的区域，则用激光切割成小方网格（废料），便于在成型后剔除。它们在成形过程中可以起支撑和固定作用。可升降工作台支撑成型的工件，并在每层成型之后，下降一个纸厚的高度（0.1-0.2mm），以便送进、粘合、切割新的一层纸。叠层实体快速成型的特点

优点：2）造型材料一般为涂有热熔树脂及添加剂的纸，制造过程中无相变，精度高，收缩和翘曲变形小，几何尺寸稳定性好，可用通常木材加工的方法对表面进行抛光；1）设备价格低廉，因采用小功率CO2激光器、不仅成本低廉，而且使用寿命也长；3）造型材料成本低，国产材料价格为每公斤30元左右，附件成本远比SL方法便宜，这一点对于中等以上尺寸的制件尤为明显；4）LOM只需切割段面轮廓，成形速率高，原型制作时间短；5）无需支撑设计，软件工作量小；6）能制造大尺寸制件，工业应用面广；缺点：1）不能直接制作塑料工件；2）工件的抗拉强度和弹性不够好；3）工件易吸湿膨胀，因此成型后应尽快进行表面防潮处理。5）废料的分离较费时间。4）工件表面有台阶纹，高度等于材料的厚度，因此成型后需进行表面打磨；当前国际上制鞋业的竞争日益激烈，而美国WolverineWorldWide公司无论在国际还是美国国内市场都一直保持着旺盛的销售势头，该公司鞋类产品的款式一直保持着快速的更新，时时能够为顾客提供高质量的产品，而使用PowerSHAPE软件和Helysis公司的LOM快速原型加工技术是WolverineWorldWide公司成功的关键。LOM原型在制鞋业中的应用

Wolverine的设计师们首先设计鞋底和鞋跟的三维光照模型模型或图形，这种高质的图像显示使得在开发过程中能及早地排除任何看起来不好的装饰和设计。在投入加工之前，制作实物模型。鞋底和鞋跟的LOM模型非常精巧，但其外观是木质的，为使模型看起来更