第六节快速成型技术(机械制造基础).ppt

* 第6章 快速成型成型 Chapter 6 Rapid prototyping 概述： 快速成形技术(Rapid Prototyping，简称RP)20世纪80年代发展起来的，它综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而大大缩短产品的研制周期。因而，被认为是近20来制造领域的一个重大突破。影响力与数控技术相当。 发展： 我国在90年代先后有武汉华中科技大学快速制造中心、北京航空航天大学激光研究中心、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程研究中心等在快速成形工艺研究、设备开发、数据处理及控制软件、新材料的研发等方面做了大量有成效的工作。 基本思路： 1. CAD模型建立 2. STL文件生成 3. 分层切片 4. 快速堆积成形 (a)工件 (b)切片 (c)分层自由成型 (d)叠加零件 快速成型与普通成型的区别： 传统加工 快速成型 快速成型方法分类（本章内容）： 6.1 立体光造型技术 (SLA ) 6.2 选择性激光烧结技术 (SLS) 6.3 激光薄片叠层制造技术 (LOM) 6.4 熔融沉积快速成型技术(FDM) 6.5 其它快速成型方法 6.1 立体光造型技术 ( SLA ) 立体光造型技术，又称光敏树脂液相固化成形或立体光刻）。最早由Charles Hul发明并于1984年获得专利，1988年 美国3D系统公司推出商品化的世界上第一台快速成形机。 基本原理： SL工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这种液态材料在一定波长和功率的紫外线光（如：λ = 325 nm紫外线）的照射下能迅速发生光聚合反应，相对分子量急剧增大，材料也由液态变成固态。 基本原理图 图 SLA基本原理图 优缺点 优点 SLA方法是目前快速成形技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。该方法成型精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%，能制造出形状特别复杂（如空心零件）、特别精细（如首饰、装饰品等）的零件。 制造出来的原型件，可快速翻制各种模具。 缺点 需要支撑，树脂收缩导致精度下降，材料昂贵，光固化树脂有一定的毒性等。 应用： （1）可直接制作树脂功能件，用作结构验证和功能测试 （2）可制作比较精细和复杂零件 （3）可制造出有透明效果的制件 （4）制造出来的原型可以翻制各种模具 快速成型方法分类（本章内容）： 6.1 立体光造型技术 (SLA ) 6.2 选择性激光烧结技术(SLS) 6.3 激光薄片叠层制造技术 (LOM) 6.4 熔融沉积快速成型技术(FDM) 6.5 其它快速成型方法 6.2 选择性激光烧结技术 (SLS) 选择性激光烧结成形(SLS—Selected Laser Sintering)，又称选区激光烧结）。由美国德克萨斯大学奥汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。 基本原理： SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成形。 基本原理图： 工作台上均匀铺上一层很薄(0.1~0.2mm) 的粉末，激光束在计算机的控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结完成后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。 图 SLS基本原理图 优缺点： 优点 只要壁厚超过0.4mm，只要有三维造型文件，无论如何复杂的零件，都可以成型；成形速度快，强度高，耐高温性能好；原材料便宜，制品可以直接用来做结构验证和性能测试；支持材料的自主研发；设备自动化程度高，遇到故障自动停机；可以在无人值守的情况下自动化生产。无需加支撑，因为没有被烧结的粉末起到支撑作用。可以烧结制造空 心、多层镂空的复杂零件。 缺点 材料精度难以控制，需要专业的控制系统，该技术为少数厂家所掌握，且已经申请大量专利，维护成本较高，设备 昂贵。 应用： （1）可直接制作树脂功能件，用作结构验证和功能测试，并可用于装配样机。 （2）制造出来的原型可以翻制各种模具。 （3）制件可直接作熔模铸造用的蜡模和砂型、型芯。 汽车发动机排气管 功能测试零件 复杂砂型零件 快速成型方法分类（本章内容）： 6.1 立体光造型技术 (SLA ) 6.