四種常見快速成型技術(shù)

1、FDM5 W: z$ F: + _+ E  8 V1 Z) l1 _# M絲狀材料選擇性熔覆（Fused Deposition Modeling）快速原型工藝是一種不依*激光作為成型能源、而將各種絲材加熱溶化的成型方法，簡稱FDM。% x% x* G, E: t- l* B. H  絲狀材料選擇性熔覆的原理室，加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息，作X-Y平面運(yùn)動。熱塑性絲狀材料（如直徑為1.78mm的塑料絲）由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱和溶化成半液態(tài)，然后被擠壓出來，有選擇性的涂覆在工作臺上，快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚

2、的薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺下降一定高度，再進(jìn)行下一層的熔覆，好像一層層"畫出"截面輪廓，如此循環(huán)，最終形成三維產(chǎn)品零件。 & E% _. q$ |3 Z( R% : h  這種工藝方法同樣有多種材料選用，如ABS塑料、澆鑄用蠟、人造橡膠等。這種工藝干凈，易于操作，不產(chǎn)生垃圾，小型系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境，沒有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險。但仍需對整個截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時間長。適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念建模以及產(chǎn)品的形狀及功能測試。由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，可采用加碼射線消毒，特別適用于醫(yī)用。但成型精度相對較低，不適合

3、于制作結(jié)構(gòu)過分復(fù)雜的零件。4 X. x0 B2 P5 m' x) ) jFDM快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：- D* r/ u5 G: B; m1、操作環(huán)境干凈、安全可在辦公室環(huán)境下進(jìn)行。- 6 l- F0 B7 V/ M  K2、工藝干凈、簡單、易于材作且不產(chǎn)生垃圾。2 a% z5 0 J- J( K+ C' 3、尺寸精度較高，表面質(zhì)量較好，易于裝配?？煽焖贅?gòu)建瓶狀或中空零件。$ x' y; a5 w3 u5 z4、原材料以卷軸絲的形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換。! Q4 g) r! L$ Q0 A+ Y/ a5、材料利用率高。6 # e6 ( W* K)

4、h: t/ g5 E& A/ K6、可選用多種材料，如可染色的ABS和醫(yī)用ABS、PC、PPSF等。  |$ ! W+ a0 Z& vFDM快速原型技術(shù)的缺點(diǎn)是：, Q+ i0 f3 K9 A8 u4 X1 H5 i5 N1、 做小件或精細(xì)件時精度不如SLA，最高精度0.127mm。0 Z7 k0 0 N! E, g' Z+ E7 i2、速度較慢。- w6 X) q, L) " W! a! xSLA9 " L* a/ z/ P  r! o; e. i* h& B3 X敏樹脂選擇性固化是采用立體雕刻（St

5、ereolithography）原理的一種工藝，簡稱SLA，也是最早出現(xiàn)的、技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速原型技術(shù)。5 z. ?1 w" " U7 L在樹脂液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，它在紫外激光束的照射下會快速固化。成型過程開始時，可升降的工作臺處于液面下一個截面層厚的高度，聚焦后的激光束，在計(jì)算機(jī)的控制下，按照截面輪廓的要求，沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂固化，從而得到該截面輪廓的塑料薄片。然后，工作臺下降一層薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一層新的液態(tài)樹脂所覆蓋，以便進(jìn)行第二層激光掃描固化，新固化的一層牢固的粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)不已，知道整個產(chǎn)品成型完畢。最后升降臺

6、升出液體樹脂表面，即可取出工件，進(jìn)行清洗和表面光潔處理。 ; H& , Q+ g# . E8 Y光敏樹脂選擇性固化快速原型技術(shù)適合于制作中小形工件，能直接得到塑料產(chǎn)品。主要用于概念模型的原型制作，或用來做裝配檢驗(yàn)和工藝規(guī)劃。它還能代替臘模制作澆鑄模具，以及作為金屬噴涂模、環(huán)氧樹脂模和其他軟模的母模，使目前較為成熟的快速原型工藝。! . o8 t# T) FSLA快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：' a8 b$ D; h( u9 r: c9 m1、成形速度較快。, t& / |+ C' v# l2、系統(tǒng)工作相對穩(wěn)定。; u1 x# : k. G3 P3、 尺寸精度較高，可確保

7、工件的尺寸精度在0.1mm（但，國內(nèi)SLA精度在0.10.3mm之間，并且存在一定的波動性）。$ G% a% _& g. T8 g$ B4、 表面質(zhì)量較好，工件的最上層表面很光滑，側(cè)面可能有臺階不平及不同層面間的曲面不平；比較適合做小件及較精細(xì)件。* W, W, m% C! ?' n$ p5 j! L5、 系統(tǒng)分辨率較高。, y$ 6 C" t+ h& SLA快速原型的技術(shù)缺點(diǎn)：4 B8 j( m4 K: v2 F) l) 1、需要專門實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。' X: & t8 w# d# h2 I% 2、成型件需要后處理，二次固化，防潮處理

8、等工序。3 0 _4 A: o) z* I2、光敏樹脂固化后較脆，易斷裂，可加工性不好；工作溫度不能超過100，成形件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強(qiáng)。3 i% 6 m, e0 J3、氦-鎘激光管的壽命僅3000小時，價格較昂貴。同時需對整個截面進(jìn)行掃描固化，成型時間較長，因此制作成本相對較高。, |; L4 , B* h' A4、且光敏樹脂對環(huán)境有污染，使皮膚過敏。. m" D$ o6 h# 9 y5 b5、 需要設(shè)計(jì)工件的支撐結(jié)構(gòu)，以便確保在成型過程中制作的每一個結(jié)構(gòu)部委都能可*定位，支撐結(jié)構(gòu)需在未完全固化時手工去除，容易破壞成型件。2 Q) y' h/ 8 m/ U0

9、 XSLS( g. s" d* f+ |粉末材料選擇性燒結(jié)（Selected Laser Sintering）是一種快速原型工藝，簡稱SLS。8 i% 6 i- Z# k9 r5 K( Z( k7 5 i  粉末材料選擇性燒結(jié)采用二氧化碳激光器對粉末材料（塑料粉、陶瓷與粘結(jié)劑的混合粉、金屬與粘結(jié)劑的混合粉等）進(jìn)行選擇性燒結(jié)，是一種由離散點(diǎn)一層層對集成三維實(shí)體的工藝方法。* e' r7 y7 M# d+ 6 d0 O  在開始加工之前，先將充有氮?dú)獾墓ぷ魇疑郎兀⒈３衷诜勰┑娜埸c(diǎn)一下。成型時，送料筒上升，鋪粉滾筒移動，先在工作平臺上鋪一層

10、粉末材料，然后激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照截面輪廓對實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)行燒結(jié)，使粉末溶化繼而形成一層固體輪廓。第一層燒結(jié)完成后，工作臺下降一截面層的高度，在鋪上一層粉末，進(jìn)行下一層燒結(jié)，如此循環(huán)，形成三維的原型零件。最后經(jīng)過5-10小時冷卻，即可從粉末缸中取出零件。未經(jīng)燒結(jié)的粉末能承托正在燒結(jié)的工件，當(dāng)燒結(jié)工序完成后，取出零件，未經(jīng)燒結(jié)的粉末基本可自% z+ A) B# m( Z7 N, r& ) d  粉末材料選擇性燒結(jié)工藝適合成型中小件，能直接的到塑料、陶瓷或金屬零件，零件的翹曲變形比液態(tài)光敏樹脂選擇性固化工藝要小。但這種工藝仍需對整個截面進(jìn)行掃描和燒結(jié)，加上工作

11、室需要升溫和冷卻，成型時間較長。此外，由于受到粉末顆粒大小及激光點(diǎn)的限制，零件的表面一般呈多孔性。在燒結(jié)陶瓷、金屬與粘結(jié)劑的混合粉并得到原型零件后，須將它置于加熱爐中，燒掉其中的粘結(jié)劑，并在孔隙中滲入填充物，其后處理復(fù)雜。+ w0 v. g! g) S3 -   粉末材料選擇性燒結(jié)快速原型工藝適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可視化表現(xiàn)和制作功能測試零件。由于它可采用各種不同成分的金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)、進(jìn)行滲銅等后處理，因而其制成的產(chǎn)品可具有與金屬零件相近的機(jī)械性能，故可用于制作EDM電極、直接制造金屬模以及進(jìn)行小批量零件生產(chǎn)。4 N; V& w7 Q; R5 B$ _9 L! p) G

12、5 PSLS快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：2 R) G. h, l/ T2 ?) ?) S9 1、 與其他工藝相比，能生產(chǎn)較硬的模具，有直接金屬型的概念。9 + L5 p$ ?, |  b+ 2、 可以采用多種原料，包括類工程塑料、蠟、金屬、陶瓷等。' Q) z. S) i5 G! I* D& D0 g3 _3、 零件的構(gòu)建時間較短，可達(dá)到1in/h高度。 9 e  e0 P) # B) s. Z1 q$ w4、 無需設(shè)計(jì)和構(gòu)造支撐。$ Q6 _4 G0 5 m  M$ y  SLS快速原型技術(shù)缺點(diǎn)是：)

13、d, D  j9 x; B' n" O1、需要專門實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。! G$ R/ j& _& - P+ f# ?2、在加工前，要花近2小時的時間將粉末加熱到熔點(diǎn)以下，當(dāng)零件構(gòu)建之后，還要花5-10小時冷卻，然后才能將零件從粉末缸中取出。 $ p# R" o0 b% Z/ G( C) f3、成形件強(qiáng)度和表面質(zhì)量較差，精度低。表面的粗糙度受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。" I* S( c: ?& t8 c0 s4、 零件的表面多孔性，為了使表面光滑必須進(jìn)行滲蠟等后處理。在后處理中難于保證制件尺寸精度，后處理

14、工藝復(fù)雜，樣件變型大，無法裝配。0 O4 q0 P, ! % P5、 需要對加工室不斷充氮?dú)庖源_保燒結(jié)過程的安全性，加工的成本高。! H* a2 W  d1 Z3 S3 _: p6、 該工藝產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境。. J$ Z5 Z' O/ ?- l. 5 G' NLOM' a: C- I- X+ |2 V; I! S箔材疊層實(shí)體制作（Laminated Object Manufacturing）快速原型技術(shù)是薄片材料疊加工藝，簡稱LOM。. a# o' i7 v2 e! t$ m  M  箔材疊層實(shí)體

15、制作是根據(jù)三維CAD模型每個截面的輪廓線，在計(jì)算機(jī)控制下，發(fā)出控制激光切割系統(tǒng)的指令，使切割頭作X和Y方向的移動。供料機(jī)構(gòu)將地面涂有熱溶膠的箔材（如涂覆紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔、塑料箔材）一段段的送至工作臺的上方。激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓用二氧化碳激光束對箔材沿輪廓線將工作臺上的紙割出輪廓線，并將紙的無輪廓區(qū)切割成小碎片。( C2 X: N1 V& & _6 B  然后，由熱壓機(jī)構(gòu)將一層層紙壓緊并粘合在一起?？缮倒ぷ髋_支撐正在成型的工件，并在每層成型之后，降低一個紙厚，以便送進(jìn)、粘合和切割新的一層紙。最后形成由許多小廢料塊包圍的三維原型零件。然

16、后取出，將多余的廢料小塊剔除，最終獲得三維產(chǎn)品。 . 7 p, B+ z6 |% R: |. x7 p  疊層實(shí)體制作快速原型工藝適合制作大中型原型件，翹曲變形較小，尺寸精度較高，成型時間較短，激光器使用壽命長，制成件有良好的機(jī)械性能，適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念建模和功能性測試零件。且由于制成的零件具有木質(zhì)屬性，特別適合于直接制作砂型鑄造模。" L( y- R0 V3 z7 # PLOM快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：. f: u' k! K% O5 Q' ! k) 1 - O1、 由于只需要使激光束沿著物體的輪廓進(jìn)行切割，無需掃描整個斷面，所以這是一個高速的快速

17、原型   工藝。常用于加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的大型零件及實(shí)體件。- U. h# n) L% v. P2 s2、 無需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。; V1 e8 _: ?; bLOM快速原型技術(shù)的缺點(diǎn)是：; t$ k: u! Y. W$ p, i3 K1、 需要專門實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。6 h; H3 M; l* g$ E2、可實(shí)際應(yīng)用的原材料種類較少，盡管可選用若干原材料，例如紙、塑料、陶土以及合成材料，但目前常用的只是紙，其他箔材商在研制開發(fā)中。/ H" c: u4 g+ H7 D5 x, T7 z; W3、表面比較粗糙，工件表面有明顯的臺階紋，成型后要進(jìn)行打磨；且紙制零

18、件很容易吸潮，必須立即進(jìn)行后處理、上漆。" - b" H" % u% 7 u) i$ o8 ( ?, 4、 難以構(gòu)建精細(xì)形狀的零件，即僅限于結(jié)構(gòu)簡單的零件。: l, o/ N4 Y2 b( U4 1 Q5、 由于難以（雖然并非不可能）去除里面的廢料，該工藝不宜構(gòu)建內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。$ 1 G! - u8 L  v0 v6、當(dāng)加工室的溫度過高時常有火災(zāi)發(fā)生。因此，工作過程中需要專職人員職守。幾種快速成型技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)" u; f: ; I( + i  y. E8 D& u: C* 優(yōu)點(diǎn)：) c) Q, 4 P

19、+ y+ e, e% rFDM熔融沉積成型* r7 ?' y) - * v* q' R(1)   成形材料種類較多，成形樣件強(qiáng)度好，能直接制作ABS塑料；(2) 尺寸精度較高，表面質(zhì)量較好，易于裝配；(3) 材料利用率高；(4) 操作環(huán)境干凈、安全可在辦公室環(huán)境下進(jìn)行。  i" c! U, i7 ' uSLA光固化成型- S+ i. V4 k( ) J(1)   成形速度極快，成形精度、表面質(zhì)量高；(2) 適合做小件及精細(xì)件。2 n0 W+ f6 H# v, g% W2 L7 kSLS選擇性激光燒結(jié)&

20、#160; g0 , % M9 e$ O# H$ K(1)   有直接金屬型的概念，可直接得到塑料、蠟或金屬件；(2) 材料利用率高；造型速度較快。* E6 - k5 T2 m+ k  qLOM分層實(shí)體制造3 t4 w1 j8 s; Y' 5 _(1)   成形精度較高；(2) 只須對輪廓線進(jìn)行切割，制作效率高，適合做大件及實(shí)體件；(3) 制成的樣件有類似木質(zhì)制品的硬度，可進(jìn)行一定的切削加工。- y0 z& I; k, m$ W4 e# O! ) V9 |缺點(diǎn)：; K) H1 B  U)

21、x% fFDM熔融沉積成型/ C9 K$ b& M3   " O8 O( r  S" B(1)   成形時間較長；(2) 做小件和精細(xì)件時精度不如SLA。: Q4 U. u( z3 i1 T) N0 ?! oSLA光固化成型! w6 C! ! h" 4 D- M# e/ $ F(1)   成形后要進(jìn)一步固化處理；(2) 光敏樹脂固化后較脆，易斷裂，可加工性不好；(3) 工作溫度不能超過100，成形件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強(qiáng)。% - J* B- i' j+ , GSLS

22、選擇性激光燒結(jié)& C7 7 y) X9 K8 ; (1)   成形件強(qiáng)度和表面質(zhì)量較差，精度低。(2) 在后處理中難于保證制件尺寸精度，后處理工藝復(fù)雜，樣件變型大，無法裝配。; e: O" n9 E2 z! C: eLOM分層實(shí)體制造/ f* ?* & + / z(1)   不適宜做薄壁原型；(2) 表面比較粗糙，工件表面有明顯的臺階紋，成型后要進(jìn)行打磨；(3) 易吸濕膨脹，成形后要盡快表面防潮處理；(4) 工件強(qiáng)度差，缺少彈性。/ 2 F: U8 " h& S  j設(shè)備購置費(fèi)用：4 5 b- a) I: tFDM熔融沉積成型：低廉# T. f1 t4 T" j5 G' cSLA光固化成型：高昂( H0 Y$ f- 1 SLS選擇性激光燒結(jié)：高昂* G, V, C! / s# g4 C' qLOM分層實(shí)體制造：中等' W+ n# t4 s. w2 K4 r1 _9 u* ; h; E維護(hù)和日常使用費(fèi)用及發(fā)展趨勢：7 H0 : A# 2 i9 SFDM熔融沉積成型  n" G7 j+ w" _: p0 y# b不使用激光，維護(hù)簡單，運(yùn)行費(fèi)用低。9 n2 s" * f