快速成型技術(shù)

1、1、原理、原理 快速成型技術(shù)快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping Technology ，RP)的成型的成型原理是基于離散原理是基于離散-疊加原理而實(shí)現(xiàn)快速加工原型或零件疊加原理而實(shí)現(xiàn)快速加工原型或零件 。產(chǎn)品三維產(chǎn)品三維CAD模型模型分層離散分層離散按離散后的平面幾何信息逐按離散后的平面幾何信息逐層加工堆積原材料層加工堆積原材料生成實(shí)體模型。生成實(shí)體模型。該技術(shù)集計算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，該技術(shù)集計算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù)、新型材料技術(shù)于一體，依靠依靠CAD軟件，在計算機(jī)中建立三維實(shí)體模型，并將其切分軟件，在計算機(jī)中建立三維實(shí)體模型，并將其切分成一系列平面幾何信

2、息，以此控制激光束成一系列平面幾何信息，以此控制激光束(或工作頭或工作頭)的掃描方的掃描方向和速度，采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學(xué)反應(yīng)等手段逐層有選向和速度，采用粘結(jié)、熔結(jié)、聚合或化學(xué)反應(yīng)等手段逐層有選擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實(shí)體模型。擇地加工原材料，從而快速堆積制作出產(chǎn)品實(shí)體模型。一、一、 原理、特點(diǎn)原理、特點(diǎn)2、工藝過程、工藝過程 產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建 三維模型的近似處理三維模型的近似處理 三維模型的切片處理三維模型的切片處理 成型加工成型加工 成型零件的后處理成型零件的后處理 1）產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建）產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建由于由于RP系統(tǒng)是由三維系統(tǒng)是由三維CAD模

3、型直接驅(qū)動，因此首先要構(gòu)建模型直接驅(qū)動，因此首先要構(gòu)建所加工工件的三維所加工工件的三維CAD模型。該三維模型。該三維CAD模型可以利用計模型可以利用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件（如算機(jī)輔助設(shè)計軟件（如Pro/E,I-DEAS,SolidWorks,UG等）等）直接構(gòu)建，也可以將已有產(chǎn)品的二維圖樣進(jìn)行轉(zhuǎn)換而形成三直接構(gòu)建，也可以將已有產(chǎn)品的二維圖樣進(jìn)行轉(zhuǎn)換而形成三維模型，或?qū)Ξa(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行激光掃描、維模型，或?qū)Ξa(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行激光掃描、CT斷層掃描，得到斷層掃描，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后利用反求工程的方法來構(gòu)造三維模型。點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后利用反求工程的方法來構(gòu)造三維模型。 2）三維模型的近似處理。）三維模型的近似處理。由

4、于產(chǎn)品往往有一些不規(guī)則的自由曲面，加工前要對模型進(jìn)行近似處理，由于產(chǎn)品往往有一些不規(guī)則的自由曲面，加工前要對模型進(jìn)行近似處理，以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。由于以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。由于STL格式文件格式簡單、實(shí)用，目前格式文件格式簡單、實(shí)用，目前已經(jīng)成為快速成型領(lǐng)域的準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接口文件。它是用一系列的小三角形平已經(jīng)成為快速成型領(lǐng)域的準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接口文件。它是用一系列的小三角形平面來逼近原來的模型，每個小三角形用面來逼近原來的模型，每個小三角形用3個頂點(diǎn)坐標(biāo)和一個法向量來描個頂點(diǎn)坐標(biāo)和一個法向量來描述，三角形的大小可以根據(jù)精度要求進(jìn)行選擇。述，三角形的大小可以根據(jù)精度要求進(jìn)行選擇。STL文件有二進(jìn)制碼和

5、文件有二進(jìn)制碼和ASCll碼兩種輸出形式，二進(jìn)制碼輸出形式所占的空間比碼兩種輸出形式，二進(jìn)制碼輸出形式所占的空間比ASCII碼輸出碼輸出形式的文件所占用的空間小得多，但形式的文件所占用的空間小得多，但ASCII碼輸出形式可以閱讀和檢查。碼輸出形式可以閱讀和檢查。典型的典型的CAD軟件都帶有轉(zhuǎn)換和輸出軟件都帶有轉(zhuǎn)換和輸出STL格式文件的功能。格式文件的功能。 3）三維模型的切片處理。）三維模型的切片處理。根據(jù)被加工模型的特征選擇合適的加工方向，在成型高度根據(jù)被加工模型的特征選擇合適的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定間隔的平面切割近似后的模型，以便方向上用一系列一定間隔的平面切割近似后的模型

6、，以便提取截面的輪廓信息。間隔一般取提取截面的輪廓信息。間隔一般取0.05mm0.5mm，常，常用用0.1mm。間隔越小，成型精度越高，但成型時間也越長，。間隔越小，成型精度越高，但成型時間也越長，效率就越低，反之則精度低，但效率高。效率就越低，反之則精度低，但效率高。 4）成型加工）成型加工 根據(jù)切片處理的截面輪廓，在計算機(jī)控制下，相應(yīng)的成根據(jù)切片處理的截面輪廓，在計算機(jī)控制下，相應(yīng)的成型頭（激光頭或噴頭）按各截面輪廓信息做掃描運(yùn)動，在工型頭（激光頭或噴頭）按各截面輪廓信息做掃描運(yùn)動，在工作臺上一層一層地堆積材料，然后將各層相粘結(jié)，最終得到作臺上一層一層地堆積材料，然后將各層相粘結(jié)，最終得到

7、原型產(chǎn)品。原型產(chǎn)品。 5）成型零件的后處理）成型零件的后處理從成型系統(tǒng)里取出成型件，進(jìn)行打磨、拋光、涂掛，或放在從成型系統(tǒng)里取出成型件，進(jìn)行打磨、拋光、涂掛，或放在高溫爐中進(jìn)行后燒結(jié)，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。高溫爐中進(jìn)行后燒結(jié)，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。 3、特點(diǎn)、特點(diǎn) 1）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體。由于采用離散堆）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體。由于采用離散堆積成型的原理它將一個十分復(fù)雜的三維制造過程簡化為二積成型的原理它將一個十分復(fù)雜的三維制造過程簡化為二維過程的疊加，可實(shí)現(xiàn)對任意復(fù)雜形狀零件的加工。越是復(fù)維過程的疊加，可實(shí)現(xiàn)對任意復(fù)雜形狀零件的加工。越是復(fù)雜的零件越能顯示出雜的零件越能顯示出RP

8、技術(shù)的優(yōu)越性此外，技術(shù)的優(yōu)越性此外，RP技術(shù)特別適技術(shù)特別適合于復(fù)雜型腔、復(fù)雜型面等傳統(tǒng)方法難以制造甚至無法制造合于復(fù)雜型腔、復(fù)雜型面等傳統(tǒng)方法難以制造甚至無法制造的零件。的零件。 3）高度柔性。無需任何專用夾具或工具即可完成復(fù)雜的）高度柔性。無需任何專用夾具或工具即可完成復(fù)雜的制造過程，快速制造工模具、原型或零件。制造過程，快速制造工模具、原型或零件。 4）快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程學(xué)科多年來追求的兩）快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程學(xué)科多年來追求的兩大先進(jìn)目標(biāo)即材料的提取（氣、液固相）過程與制造大先進(jìn)目標(biāo)即材料的提取（氣、液固相）過程與制造過程一體化和設(shè)計（過程一體化和設(shè)計（CAD）與制造（）與

9、制造（CAM）一體化。）一體化。5）與反求工程（）與反求工程（Reverse Engineering）、）、CAD技術(shù)、技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等相結(jié)合，成為產(chǎn)品決速開發(fā)的有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等相結(jié)合，成為產(chǎn)品決速開發(fā)的有力工具。力工具。 2）快速性。通過對一個）快速性。通過對一個CAD模型的修改或重組就可獲模型的修改或重組就可獲得一個新零件的設(shè)計和加工信息。從幾個小時到幾十個得一個新零件的設(shè)計和加工信息。從幾個小時到幾十個小時就可制造出零件，具有快速制造的突出特點(diǎn)。小時就可制造出零件，具有快速制造的突出特點(diǎn)。 二、二、 發(fā)展發(fā)展快速成型技術(shù)概念即快速成型技術(shù)概念即RP(Rapid Proto

10、typing Technology)概概念的提出可追朔到念的提出可追朔到1979年，日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所的年，日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所的中川威雄教授發(fā)明了疊層模型造型法，中川威雄教授發(fā)明了疊層模型造型法，1980年小玉秀男又提年小玉秀男又提出了光造型法，該設(shè)想提出后，由丸谷洋二于出了光造型法，該設(shè)想提出后，由丸谷洋二于1984年繼續(xù)研年繼續(xù)研究，并于究，并于1987年進(jìn)行產(chǎn)品試制。年進(jìn)行產(chǎn)品試制。1988年，美國年，美國3D System公司率先推出快速成型實(shí)用裝公司率先推出快速成型實(shí)用裝置置立體光固化成型系統(tǒng)即立體光固化成型系統(tǒng)即SLA (Stereo Lightgraphy App

11、aratus),并以年銷售增長率為并以年銷售增長率為30%40%的增幅在世界市的增幅在世界市場出售。近年來，隨著掃描振鏡性能的提高，以及材料科學(xué)場出售。近年來，隨著掃描振鏡性能的提高，以及材料科學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，快速原型技術(shù)已日趨成熟，并于和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，快速原型技術(shù)已日趨成熟，并于1994年正式進(jìn)入推廣普及階段。年正式進(jìn)入推廣普及階段。三、分類三、分類快速成型技術(shù)根據(jù)成型方法可分為兩類：基于激光及其他快速成型技術(shù)根據(jù)成型方法可分為兩類：基于激光及其他光源的成型技術(shù)（光源的成型技術(shù)（LaserTechnology），例如：光固化成），例如：光固化成型（型（SLA）、分層實(shí)體制造（）、分

12、層實(shí)體制造（LOM）、選域激光粉末燒結(jié)）、選域激光粉末燒結(jié)（SLS）、形狀沉積成型（）、形狀沉積成型（SDM）等；基于噴射的成型技）等；基于噴射的成型技術(shù)（術(shù)（JettingTechnoloy），例如：熔融沉積成型（），例如：熔融沉積成型（FDM）、）、三維印刷（三維印刷（3DP）、多相噴射沉積（）、多相噴射沉積（MJD）。）。 1、立體光固化成型系統(tǒng)立體光固化成型系統(tǒng)(SLA)立體光固化成形（立體光固化成形（stereolithography apparatus,SLA）是）是最早發(fā)展的快速成形技術(shù)。自從最早發(fā)展的快速成形技術(shù)。自從1988年年3D SYSTEM INC公公司最早推出司最早推

13、出SLA商品化快速成形機(jī)以來，商品化快速成形機(jī)以來，SLA已成為最為成已成為最為成熟而廣泛應(yīng)用的熟而廣泛應(yīng)用的RP典型技術(shù)之一。典型技術(shù)之一。 SLA快速成形技術(shù)是根據(jù)某些材料在特定波長的激光照射快速成形技術(shù)是根據(jù)某些材料在特定波長的激光照射下具有可固化性的特點(diǎn)，采用紫外（下具有可固化性的特點(diǎn)，采用紫外（UV）激光為光源，計）激光為光源，計算機(jī)按分層信息精密控制掃描振鏡組，精確定位、掃描，在算機(jī)按分層信息精密控制掃描振鏡組，精確定位、掃描，在光敏樹脂液面聚合、固化形成一個固化層面，順序逐層掃描光敏樹脂液面聚合、固化形成一個固化層面，順序逐層掃描固化，直至完成整個零件的成形固化，直至完成整個零件

14、的成形。SLA工作原理：工作原理：液槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下，能在液態(tài)表而上掃液槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下，能在液態(tài)表而上掃描，掃描的軌跡及光線的有無均由計算機(jī)控制，光點(diǎn)打到的地方，液體描，掃描的軌跡及光線的有無均由計算機(jī)控制，光點(diǎn)打到的地方，液體就固化。成型開始時，工作平臺在液面下一個確定的深度聚焦后的光就固化。成型開始時，工作平臺在液面下一個確定的深度聚焦后的光斑在液面上按計算機(jī)的指令逐點(diǎn)掃描，即逐點(diǎn)固化。當(dāng)一層掃描完成斑在液面上按計算機(jī)的指令逐點(diǎn)掃描，即逐點(diǎn)固化。當(dāng)一層掃描完成后未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺帶動平臺下降一層高度，后未被照射的地方

15、仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺帶動平臺下降一層高度，已成型的層面上又布滿一層樹脂，刮板將粘度較大的樹脂液面刮平，然已成型的層面上又布滿一層樹脂，刮板將粘度較大的樹脂液面刮平，然后再進(jìn)行下一層的掃描，新周化的一層牢周地粘在前一層上，如此重復(fù)后再進(jìn)行下一層的掃描，新周化的一層牢周地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個零件制造完畢，得到一個三維實(shí)體模型。直到整個零件制造完畢，得到一個三維實(shí)體模型。 SLA方法是目前快速成型技術(shù)領(lǐng)域中研究得最多的方法也是技術(shù)方法是目前快速成型技術(shù)領(lǐng)域中研究得最多的方法也是技術(shù)上最為成熟的方法。上最為成熟的方法。SLA工藝成型的零件精度較高，加工精度一般工藝成型的零件精度較高，加工

16、精度一般可達(dá)到可達(dá)到0.1mm，原材料利用率近，原材料利用率近100。但這種方法也有白身的局。但這種方法也有白身的局限性，比如需要支撐、樹脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹脂有一定限性，比如需要支撐、樹脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹脂有一定的毒性等。的毒性等。優(yōu)點(diǎn)：（優(yōu)點(diǎn)：（1）成型過程自動化程度高；）成型過程自動化程度高；(2)尺寸精度高。尺寸精度高。(3)表面質(zhì)量表面質(zhì)量優(yōu)良。優(yōu)良。(4)可以制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型。可以制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型。(5)可以直接制作面向熔可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型。模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：(1)成型過程中伴隨著物理和化學(xué)變

17、化，所以制件較易彎曲，成型過程中伴隨著物理和化學(xué)變化，所以制件較易彎曲，需要支撐，需要支撐，(2)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本較高。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本較高。(3)可使用的材料種類較可使用的材料種類較少。少。(4)液態(tài)樹脂具有氣味和毒性，并且需要避光保護(hù)，以防止提液態(tài)樹脂具有氣味和毒性，并且需要避光保護(hù)，以防止提前發(fā)生聚合反應(yīng)，選擇時有局限性。前發(fā)生聚合反應(yīng)，選擇時有局限性。(5)需要二次固化。需要二次固化。(6)液態(tài)樹液態(tài)樹脂同化后的性能尚不如常用的工業(yè)塑料，一般較脆、易斷裂，不使脂同化后的性能尚不如常用的工業(yè)塑料，一般較脆、易斷裂，不使進(jìn)行機(jī)加工。進(jìn)行機(jī)加工。 2、分層實(shí)體制造（、分層實(shí)體制造（LOM

18、）LOM（LaminatedObjectManufacturing，LOM）工藝，）工藝，疊層實(shí)體制造或分層實(shí)體制造，由美國疊層實(shí)體制造或分層實(shí)體制造，由美國Helisys公司的公司的MichaelFeygin于于1986年研制成功。年研制成功。研究研究LOM工藝的公司除了工藝的公司除了Helisys公司，還有日本公司，還有日本Kira公司、公司、瑞典瑞典Sparx公司、新加坡公司、新加坡Kinergy精技私人有限公司、清華精技私人有限公司、清華大學(xué)、華中理工大學(xué)等。但因?yàn)榇髮W(xué)、華中理工大學(xué)等。但因?yàn)長OM工藝材料僅限于工藝材料僅限于薄片材薄片材料，如紙、塑料薄膜等料，如紙、塑料薄膜等 ，性能

19、一直沒有提高，以逐漸走入沒落，性能一直沒有提高，以逐漸走入沒落，大部分廠家已經(jīng)或準(zhǔn)備放棄該工藝大部分廠家已經(jīng)或準(zhǔn)備放棄該工藝 LOM工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一層熱熔膠膜等。片材表面事先涂覆上一層熱熔膠加工時，熱壓輥熱壓片材，使之與下面加工時，熱壓輥熱壓片材，使之與下面已成型的工件粘接。用已成型的工件粘接。用CO2激光器在剛激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對齊的網(wǎng)格。激光的區(qū)域內(nèi)切割出上下對齊的網(wǎng)格。激光切

20、割完成后，工作臺帶動已成型的工件切割完成后，工作臺帶動已成型的工件下降，與帶狀片材分離。供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動下降，與帶狀片材分離。供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動收料軸和供料軸，帶動料帶移動，使新收料軸和供料軸，帶動料帶移動，使新層移到加工區(qū)域。工作合上升到加工平層移到加工區(qū)域。工作合上升到加工平面，熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，面，熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個料厚。再在新層上切割截高度增加一個料厚。再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的所有截面面輪廓。如此反復(fù)直至零件的所有截面粘接、切割完。最后，去除切碎的多余粘接、切割完。最后，去除切碎的多余部分，得到分層制造的實(shí)體零件。部分，得到分層制造的實(shí)體

21、零件。 CAD數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)輸入LOM系統(tǒng)后，系統(tǒng)后，LOM軟件會每層的橫截面，激光線切割頂軟件會每層的橫截面，激光線切割頂層模型邊界后，進(jìn)行剖面線切割，方便以后清除。層模型邊界后，進(jìn)行剖面線切割，方便以后清除。新的一層原料疊在最上面，系統(tǒng)會自動測試高度，并產(chǎn)生一個新的截新的一層原料疊在最上面，系統(tǒng)會自動測試高度，并產(chǎn)生一個新的截面，激光線進(jìn)行切割，當(dāng)所有層完成后，便去除多余材料，取出工件。面，激光線進(jìn)行切割，當(dāng)所有層完成后，便去除多余材料，取出工件。1）加工完成后將制成塊從系統(tǒng)?。┘庸ね瓿珊髮⒅瞥蓧K從系統(tǒng)取出。出。2）將周邊的架子移去，出現(xiàn)長方）將周邊的架子移去，出現(xiàn)長方體的余料。體的余料。3

22、）將余料與模型分離。）將余料與模型分離。4）對模型表面進(jìn)行砂紙打磨和噴）對模型表面進(jìn)行砂紙打磨和噴油處理。油處理。因因LOM模型無相變和可以抵抗收縮。故可以用于制造精密硅膠模具模型無相變和可以抵抗收縮。故可以用于制造精密硅膠模具LOM工藝只需在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃工藝只需在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個截面。因此成型厚壁零件的速度較快，易于制造大描整個截面。因此成型厚壁零件的速度較快，易于制造大型零件。工藝過程中不存在材料相變，因此不易引起翹曲型零件。工藝過程中不存在材料相變，因此不易引起翹曲變形。工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到變形。工件外框與截面輪廓

23、之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所以了支撐作用，所以LOM工藝無需加支撐。缺點(diǎn)是材料浪費(fèi)工藝無需加支撐。缺點(diǎn)是材料浪費(fèi)嚴(yán)重，表面質(zhì)量差。嚴(yán)重，表面質(zhì)量差。 3、選擇性激光燒結(jié)、選擇性激光燒結(jié)（SLS）SLS（SelectiveLaserSintering）工藝，由美國德克薩斯）工藝，由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的大學(xué)奧斯汀分校的C.R.Dechard于于1989年研制成功。年研制成功。SLS工藝是利用粉末狀材料成型的。研究工藝是利用粉末狀材料成型的。研究SLS的有的有DTM公司、公司、EOS公司、北京隆源公司、南京航空航天大學(xué)和華中理工公司、北京隆源公司、南京航空航天大學(xué)和華中理工大學(xué)等

24、。華中理工大學(xué)開發(fā)出大學(xué)等。華中理工大學(xué)開發(fā)出HRPS-I型成形機(jī)。型成形機(jī)。其原理是將材料粉末鋪灑在已成型零件的上表面，并刮平，其原理是將材料粉末鋪灑在已成型零件的上表面，并刮平，用高強(qiáng)度的用高強(qiáng)度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面，激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面，材料粉末在高強(qiáng)度的激光照射下被燒結(jié)在一起，得到零件材料粉末在高強(qiáng)度的激光照射下被燒結(jié)在一起，得到零件的截面，并與下面已成型的部分連接。當(dāng)一層截面燒結(jié)完的截面，并與下面已成型的部分連接。當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，鋪上新的一層材料粉末，有選擇地?zé)Y(jié)下層截面。燒后，鋪上新的一層材料粉末，有選擇地?zé)Y(jié)下層截面。燒結(jié)完成后去掉多余的粉

25、末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理得到結(jié)完成后去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理得到零件。零件。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)可采用多種材料：塑料、蠟、陶瓷、金屬粉末等?？刹捎枚喾N材料：塑料、蠟、陶瓷、金屬粉末等。(2)制造工藝比較簡單。制造工藝比較簡單。(3)高精度。依賴于使用的材料種類和粒徑、產(chǎn)品的幾何形高精度。依賴于使用的材料種類和粒徑、產(chǎn)品的幾何形狀和復(fù)雜程度，該工藝一般能夠達(dá)到工件整體范圍內(nèi)狀和復(fù)雜程度，該工藝一般能夠達(dá)到工件整體范圍內(nèi)(0.052.5)mm的公差。當(dāng)粉末粒徑為的公差。當(dāng)粉末粒徑為0.1mm以下時，以下時，成型后的原型精度可達(dá)成型后的原型精度可達(dá)l。(4)材料利用率高，價格便宜，成

26、本低。材料利用率高，價格便宜，成本低。(5)無需支撐結(jié)構(gòu)。無需支撐結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）特別是薄壁件的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好；）特別是薄壁件的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好；（2）易吸濕膨脹，成型后應(yīng)盡快進(jìn)行表面防潮處理；）易吸濕膨脹，成型后應(yīng)盡快進(jìn)行表面防潮處理；（3）件表面有臺階紋，其高度等于材料的厚度）件表面有臺階紋，其高度等于材料的厚度(通常為通常為0.1mm左右左右) 上圖為某摩托車廠制作的上圖為某摩托車廠制作的250型雙缸摩托車汽缸頭。這是一款新設(shè)計型雙缸摩托車汽缸頭。這是一款新設(shè)計的發(fā)動機(jī)，用戶需要的發(fā)動機(jī)，用戶需要10件樣品進(jìn)行發(fā)動機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)。該零件具有復(fù)件樣品進(jìn)行發(fā)動機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)。該

27、零件具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)機(jī)加工無法加工，只能采用鑄造成型。整個過程雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)機(jī)加工無法加工，只能采用鑄造成型。整個過程需經(jīng)過開模、制芯、組模、澆鑄、噴砂和機(jī)加等工序，與實(shí)際生產(chǎn)過需經(jīng)過開模、制芯、組模、澆鑄、噴砂和機(jī)加等工序，與實(shí)際生產(chǎn)過程相同。其中僅開模一項(xiàng)就需三個月時間。這對于小批量的樣品制作程相同。其中僅開模一項(xiàng)就需三個月時間。這對于小批量的樣品制作無論在時間上還是成本上都是難以接受的。采用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，無論在時間上還是成本上都是難以接受的。采用選擇性激光燒結(jié)技術(shù)，以精鑄熔模材料為成型材料以精鑄熔模材料為成型材料,在在AFS成型機(jī)上僅用成型機(jī)上僅用5天即加工出該零件天即

28、加工出該零件的的10件鑄造熔模件鑄造熔模,再經(jīng)熔模鑄造工藝，再經(jīng)熔模鑄造工藝，10天后得到了鑄造毛坯。經(jīng)過必天后得到了鑄造毛坯。經(jīng)過必要的機(jī)加工，要的機(jī)加工，30天即完成了此款發(fā)動機(jī)的試制。天即完成了此款發(fā)動機(jī)的試制。某航空產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，要生產(chǎn)幾十件某戰(zhàn)斗機(jī)型的控制手柄，該手柄為某航空產(chǎn)品生產(chǎn)廠家，要生產(chǎn)幾十件某戰(zhàn)斗機(jī)型的控制手柄，該手柄為鋁合金中空多孔結(jié)構(gòu)，且外型為多曲面不規(guī)則形狀，若開模生產(chǎn)，其成鋁合金中空多孔結(jié)構(gòu)，且外型為多曲面不規(guī)則形狀，若開模生產(chǎn)，其成本相當(dāng)可觀。利用性激光燒結(jié)技術(shù)，迅速拿到樣件，經(jīng)測評合格后，用本相當(dāng)可觀。利用性激光燒結(jié)技術(shù)，迅速拿到樣件，經(jīng)測評合格后，用快速成型機(jī)

29、進(jìn)行小批量生產(chǎn)，即減少了投資，又贏得了時間。快速成型機(jī)進(jìn)行小批量生產(chǎn)，即減少了投資，又贏得了時間。4、熔融沉積制造（熔融沉積制造（FDM）FDM（FusedDepostionModeling），熔融沉積制造），熔融沉積制造（FDM）工藝由美國學(xué)者）工藝由美國學(xué)者ScottCrump于于1988年研制成功。年研制成功。FDM的材料一般是熱塑性材料，如蠟、的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、尼龍等。以、尼龍等。以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速凝廓和填充軌跡運(yùn)動，同時將熔化的材料擠

30、出，材料迅速凝固，并與周圍的材料凝結(jié)。固，并與周圍的材料凝結(jié)。 FDM不采用激光，成型材料為絲狀的高分子聚合物；在開始成型之不采用激光，成型材料為絲狀的高分子聚合物；在開始成型之前，絲狀材料需要先在液化管中被加熱到略高于其軟化點(diǎn)以將其熔前，絲狀材料需要先在液化管中被加熱到略高于其軟化點(diǎn)以將其熔化。成型時，噴頭在計算機(jī)控制下作化。成型時，噴頭在計算機(jī)控制下作x-y聯(lián)動掃描，同時噴出半流動聯(lián)動掃描，同時噴出半流動狀的高分子聚合物，高分子聚合物在成型室中冷卻成型，并與已經(jīng)狀的高分子聚合物，高分子聚合物在成型室中冷卻成型，并與已經(jīng)成型的下層牢固地粘結(jié)在一起。成型的下層牢固地粘結(jié)在一起。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(

31、1)由于熱融擠壓頭系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單，維護(hù)成本低，由于熱融擠壓頭系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單，維護(hù)成本低，系統(tǒng)運(yùn)行安全。系統(tǒng)運(yùn)行安全。(2)成型速度快。用熔融沉積方法生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，不需要成型速度快。用熔融沉積方法生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，不需要SLA中的刮板再加工這一道工序。中的刮板再加工這一道工序。(3)用蠟成型的零件原型，可以直接用于熔模鑄造。用蠟成型的零件原型，可以直接用于熔模鑄造。(4)可以成型任意復(fù)雜程度的零件，常用于成型具有很復(fù)雜的可以成型任意復(fù)雜程度的零件，常用于成型具有很復(fù)雜的內(nèi)腔、孔等零件。內(nèi)腔、孔等零件。(5)原材料在成型過程中無化學(xué)變化，制件的翹曲變形小。原材料在成型過程中無化學(xué)變

32、化，制件的翹曲變形小。(6)原材料利用率高，且材料壽命長。原材料利用率高，且材料壽命長。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：(1)成型件的表面有較明顯的條紋。成型件的表面有較明顯的條紋。(2)沿成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較弱。沿成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較弱。(3) 需要對整個截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時間較長。需要對整個截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時間較長。材料：材料：ABS、蠟、尼龍等低熔點(diǎn)材料或低熔點(diǎn)金屬。、蠟、尼龍等低熔點(diǎn)材料或低熔點(diǎn)金屬。幾種典型快速成型工藝的比較幾種典型快速成型工藝的比較 5、三維印刷、三維印刷3DP3DP(ThreeDimensionPrinting）工藝三維印刷工藝是美國麻省理工學(xué)院）工藝三維印刷工藝是

33、美國麻省理工學(xué)院E-manualSachs等人研制的。已被美國的等人研制的。已被美國的Soligen公司以公司以DSPC（DirectShellProductionCasting）名義商品化，用以制造鑄造用的陶）名義商品化，用以制造鑄造用的陶瓷殼體和型芯。瓷殼體和型芯。3DP工藝與工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成型，如陶瓷工藝類似，采用粉末材料成型，如陶瓷粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連結(jié)起來的，而是粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連結(jié)起來的，而是通過噴頭用粘結(jié)劑（如硅膠）將零件的截面通過噴頭用粘結(jié)劑（如硅膠）將零件的截面“印刷印刷”在材料粉來上面。在材料粉來上面。