与成形技术_6研讨.ppt

封面 第6章 快速成形 图6-1 从1988年至2000年RP机器全球销售量 6.2 快速成形技术原理及工艺 6.2.2 快速成形方式分类 6.2.3 快速成形的工艺流程 塑料的组成 6.2.4 快速成形的优点 6.3 快速成形的主要工艺方法 6.3.2 分层实体制造LOM 6.3.3 选择性激光烧结SLS 6.3.4熔化沉积成形FDM 6.3.5 三维打印3D-P 6.3.6 形状沉积制造SDM 6.4 快速成形技术的应用 1. 模型、零件的现成评价 6.4.2 快速制模RT 2. 间接制造摸具 1) 硅橡胶模具 4) 陶瓷型精铸模 3. 模型制造 1) 工程结构模型 4. 零部件及工具制造 6.5 快速成形材料 6.7 采用逆向工程构造三维模型 6.7.1逆向工程系统 6.7.2逆向工程应用与意义 逆向工程作用 6.7.3 逆向工程在工业领域中的应用 图6-16 宝时捷911 C2 Targa车 2.已有零件的复制 3.损坏或磨损零件的还原 5.数字化模型检测 德国ravige公司利用一辆Porsche 911 C2 Targa车(如图6-16所示)的底盘，进行新车设计，完成CAD模型，仅7个月，就造出一辆可以行驶的样车。 在某些情况下，零件的图纸不存在或无法获得，这时可通过逆向工程方法对零件进行复制。尤其是全套进口流水线，国外往往不提交模具的三维数模，要实现模具国产化或改型，必须依靠逆向工程技术。图6-17为某车型右前纵梁模具拟合效果图。 图6-17 某轿车车型右前纵梁模具拟合效果图 * 第 页 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 6.1 概述 快速成形技术（rapid prototyping，简称RP）又称快速原型制造技术，是近年来发展起来的一种先进制造技术。快速成形技术20世纪80年代起源于美国，很快发展到日本和欧洲，是近年来制造技术领域的一次重大突破。快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数字化成形技术；是CAD、数控技术、激光技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，以响应市场需求，提高企业的竞争能力。快速成形技术的出现，反映了现代制造技术本身的发展趋势以及激烈的市场竞争对制造技术发展的重大影响。 在全世界，北美占据使用快速成形技术的统治地位。至2000年年底，45％的快速成形机都是安装在这一地区，如图6-2所示。 虽然快速成形技术问世不久，但由于它给制造业带来的巨大效益，使其应用日益广泛。快速成形技术在工业、医学、军事、汽车、航空和航天等领域的应用情况如图6-3所示。 图6-2 全球各地区RP机器拥有量 图6-3 快速成形应用领域的分布比例 世界上目前有334个快速成形技术服务中心、27个快速成形设备制造商、12家材料供应商、14家专门软件供应商、23家咨询机构和51家教育科研机构。在发达国家，快速成形已成为一个新兴的产业分支，前景十分诱人。按Pratt and W.hitney 1994年的报告，他们用新技术制备2 000件铸模花费是60万美元，而且节省时间70％～90％。若用传统方法，估计的费用是700万美元。 目前，新的RP工艺不断产生、功能不断完善、精度不断提高、成形速度不断提高。例如随固态激光技术的突破，高达1 000 MW的紫外激光器应用在STL设备中，使其速度大大提高，激光器的寿命也由最初的2 500 h延长到上万小时。新型高性能光敏树脂的出现，解决了STL的收缩变形和强度等问题。EOS公司的EOSINT-M激光金属粉末烧结快速成形设备可直接成形金属零件或注塑模具。在软件方面STL文件的处理软件不断专业化，使各种文件的转换和STL文件的修复、处理、操作功能等日臻完善，形成了基于STL的CAD平台。 6.2.1 快速成形技术原理 现代成形理论是研究将材料有序地组织成具有确定外形和一定功能的三维实体的科学。笼统地讲，RP属于堆积成形，严格地讲，RP应属于离散/堆积成形。通过离散获得堆积的路径、限制和方式，通过堆积材料叠加起来成形三维实体。 图6-4 传统加工与快速成形 RP将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体，依据由CAD构造的产品三维模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。按照这些轮廓，激光束选择性地喷射，固化一层层液态树脂（或切割一层层的纸，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成各截面，逐步叠加成三维产品。它将一个复杂的三维加工简化成一