SLA,LOM,SLS,FDM,3DP技術的主要特點和比較

1、 14一、SLA，LOM，SLS，FDM，3DP 技術的主要特點和比較；在快速成型領域里主要的技術包括：SLA、LOM、SLS 、LOM 及 3DP 等工藝技術，而這幾種工藝又各有千秋，接下來就看一下這幾種工藝的優(yōu)缺點及比較：1、SLA光敏樹脂選擇性固化是承受立體雕刻Stereolithography原理的一種工藝，簡稱 SLA，是最早消滅的一種快速成型技術。在樹脂槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，它在紫外激光束的照耀下會快速固化。成型過程開頭時，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， 在計算機的把握下，依據截面輪廓的要求，沿液面進展掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂固化，從而得到該截面輪廓的

2、樹脂薄片。然后，工作臺下降一層薄片的高度， 以固化的樹脂薄片就被一層的液態(tài)樹脂所掩蓋，以便進展其次層激光掃描固 化，固化的一層牢粘結在前一層上，如此重復不已，直到整個產品成型完畢。最終升降臺升出液體樹脂外表，取出工件，進展清洗、去處支撐、二次固化以及外表光滑處理等。光敏樹脂選擇性固化快速成型技術適合于制作中小形工件，能直接得到樹脂或類似工程塑料的產品。主要用于概念模型的原型制作，或用來做簡潔裝配檢驗和工藝規(guī)劃。光固化成型SLA優(yōu)點如下：尺寸精度高。SLA 原型的尺寸精度可以到達0.1mm。外表質量好。雖然在每層固化時側面及曲面可能消滅臺階，但上外表仍可以得到玻璃狀的效果。可以制作構造格外簡單的

3、模型?？梢灾苯又谱髅鎸θ勰Ｖ苊荑T造的具有中空構造的消逝型。SLA 的缺點：尺寸的穩(wěn)定性差。成型過程中伴隨著物理和化學變化，導致軟薄局部易產生翹曲變形，因而極大地影響成型件的整體尺寸精度。需要設計成型件的支撐構造，否則會引起成型件的變形。支撐構造需在成型件未完全固化時手工去除，簡潔破壞成形性。設備運轉及維護本錢高。由于液態(tài)樹脂材料和激光器的價格較高，并且為了使光學元件處于抱負的工作狀態(tài)，需要進展定期的調整和維護，費用較高?？墒褂玫牟牧戏N類較小。目前可使用材料主要為感光性液態(tài)樹脂材料，并且在太多狀況下，不能對成型件進展抗力和熱量的測試。液態(tài)樹脂具有氣味和毒性，并且需要避光保護，以防止其提前發(fā)生聚合

4、反響，選擇時有局限性。需要二次固化。在很多狀況下，經過快速成型系統(tǒng)光固化后的原型樹脂并未完全被激光固化，所以通常需要二次固化。液態(tài)樹脂固化后的性能不如常用的工業(yè)塑料，一般較脆，易斷裂，不便進展機加工。2、LOM箔材疊層實體制作Laminated Object Manufacturing快速原型技術是薄片材料疊加工藝，簡稱 LOM。箔材疊層實體制作是依據三維 CAD 模型每個截面的輪廓線，在計算機把握下，發(fā)出把握激光切割系統(tǒng)的指令，使切割頭作 X 和 Y 方向的移動。供料機構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)依據計算機提取的橫截面輪

5、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。然后，由熱壓機構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、粘合和切割的一層紙。最終形成由很多小廢料塊包圍的三維原型零件。然后取出，將多余的廢料小塊剔除，最終獲得三維產品。疊層實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，成型時間較短，激光器使用壽命長，制成件有良好的機械性能， 適合于產品設計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屬 性，特別適合于直接制作砂型鑄造模。分層實體制造LOM優(yōu)點如下：成型速度較快。由于只需要使用激

6、光束沿物體的輪廓進展切割，無須掃描整個斷面，所以成型速度很快，因而常用語加工內部構造簡潔的大型零件。原型精度高，翹曲變形小。原型能承受高達 200 攝氏度的溫度，有較高的硬度和較好的力學性能。無需設計和制作支撐構造。可進展切削加工。廢料易剝離，無須后固化處理。可制作尺寸大的原型。原材料價格廉價，原型制作本錢低。LOM 的缺點：不能直接制作塑料原型。原型的抗拉強度和彈性不夠好。原原型易吸濕膨脹，因此，成型后應盡快進展外表防潮處理。原型外表有臺階紋理，難以構建外形精細、多曲面的零件，因此，成型后需進展外表打磨。3、SLS粉末材料選擇性燒結Selected Laser Sintering是一種快速原

7、型工藝， 簡稱 SLS。粉末材料選擇性燒結承受二氧化碳激光器對粉末材料塑料粉等與粘結劑的混合粉進展選擇性燒結，是一種由離散點一層層堆集成三維實體的快速成型方法。粉末材料選擇性燒結承受二氧化碳激光器對粉末材料塑料粉、陶瓷與粘結劑的混合粉、金屬與粘結劑的混合粉等進展選擇性燒結，是一種由離散點一層層對集成三維實體的工藝方法。在開頭加工之前，先將充有氮氣的工作室升溫， 并保持在粉末的熔點一下。成型時，送料筒上升，鋪粉滾筒移動，先在工作平臺上鋪一層粉末材料，然后激光束在計算機把握下依據截面輪廓對實心局部所在的粉末進展燒結，使粉末溶化繼而形成一層固體輪廓。第一層燒結完成后，工作臺下降一截面層的高度，在鋪上

8、一層粉末，進展下一層燒結，如此循環(huán)，形成三維的原型零件。最終經過 5-10 小時冷卻，即可從粉末缸中取出零件。未經燒結的粉末能承托正在燒結的工件，當燒結工序完成后，取出零件。粉末材料選擇性燒結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展掃描和燒 結，加上工作室需要升溫存冷卻，成型時間較長。此外，由于受到粉末顆粒大小及激光點的限制，零件的外表一般呈多孔性。在燒結陶瓷、金屬與粘結劑的混合粉并得到原型零件后，須將它置于加熱爐中，燒掉其中的粘結劑，并在孔隙中滲入填充物，其后處理簡單。粉末材料選擇性燒結快速原型工藝適合于

9、產品設計的可視化表現和制作功能測試零件。由于它可承受各種不同成分的金屬粉末進展燒結、進展?jié)B銅等后處理，因而其制成的產品可具有與金屬零件相近的機械性能， 但由于成型外表較粗糙，滲銅等工藝簡單，所以有待進一步提高。選擇性激光燒結SLS優(yōu)點：可以承受多種材料。從理論上說，任何加熱后能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為 SLS 的成型材料。過程與零件簡單程度無關，制件的強度高。材料利用率高，為燒結的粉末可重復使用，材料無鋪張。無須支撐構造。與其他成型方法相比，能生產較硬的模具。SLS 的缺點：原型構造疏松、多孔，且有內應力，制作易變性。生成陶瓷、金屬制件的后處理較難。需要預熱和冷卻。成型外表粗糙多孔

10、，并受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。成型過程產生有毒氣體及粉塵，污染環(huán)境。4、FDM絲狀材料選擇性熔覆Fused Deposition Modeling快速原型工藝是一種不依靠激光作為成型能源、而將各種絲材如工程塑料 ABS、聚碳酸酯 PC 等 加熱熔化進而積存成型方法，簡稱 FDM。絲狀材料選擇性熔覆的原理如下：加熱噴頭在計算機的把握下，依據產品零件的截面輪廓信息，作 X-Y 平面運動，熱塑性絲狀材料由供絲機構送至熱熔噴頭，并在噴頭中加熱和熔化成半液態(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 厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺下降肯定高度，再進展

11、下一層的熔覆，好似一層層“畫出“截面輪廓，如此循環(huán)，最終形成三維產品零件。這種工藝方法同樣有多種材料可供選用，如工程塑料 ABS、聚碳酸酯 PC、工程塑料 PPSF 以及 ABS 與 PC 的混合料等。這種工藝干凈，易于操作，不產生垃圾，并可安全地用于辦公環(huán)境，沒有產生毒氣和化學污染的危急。適合于產品設計的概念建模以及產品的外形及功能測試。特地開發(fā)的針對醫(yī)用的材料 ABS-i， 由于其具有良好的化學穩(wěn)定性，可承受伽碼射線及其他醫(yī)用方式消毒，特別適合于醫(yī)用。熔融沉積制造FDM的優(yōu)點：本錢低。熔融沉積造型技術用液化器代替了激光器，設備費用低；另外原材料的利用效率高且沒有毒氣或化學物質的污染，使得成

12、型本錢大大降低。承受水溶性支撐材料，使得去除支架構造簡潔易行，可快速構建簡單的內腔、中空零件以及一次成型的裝配構造件。原材料以材料卷得的形式供給，易于搬運和快速更換。可選用多種材料，如各種顏色的工程塑料 ABS、PC、PPS 及醫(yī)用 ABS 等。原材料在成型過程中無化學變化，制件的翹曲變形小。用蠟成型的原型零件，可以直接用于熔模鑄造。FDM 的缺點：原型的外表有較明顯的條紋，成型精度相對國外先進的 SLA 工藝較低 ，最高精度 0.127mm。沿著成型軸垂直方向的強度比較強。需要設計和制作支撐構造。需要對整個截面進展掃描涂覆，成型時間較長，成型速度相對SLA 慢7%左右。原材料價格昂貴。5、3

13、DP三維印刷 (3DP)工藝是美國麻省理工學院Emanual Sachs 等人研制的。E.M.Sachs 于 1989 年申請了 3DPThree-Dimensional Printing專利，該專利是非成形材料微滴噴射成形范疇的核心專利之一。3DP 工藝與 SLS 工藝類似，承受粉末材料成形，如陶瓷粉末，金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結連接起來的，而是通過噴頭用粘接劑 (如硅膠) 將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接劑粘接的零件強度較低，還須后處理。具體工藝過程如下：上一層粘結完畢后，成型缸下降一個距離等于層厚： 0.0130.1mm,供粉缸上升一高度，推出假設干粉末，并被鋪粉

14、輥推到成型缸， 鋪平并被壓實。噴頭在計算機把握下，按下一建筑截面的成形數據有選擇地噴射粘結劑建筑層面。鋪粉輥鋪粉時多余的粉末被集粉裝置收集。如此周而復始地送粉、鋪粉和噴射粘結劑，最終完成一個三維粉體的粘結。未被噴射粘結劑的地方為干粉，在成形過程中起支撐作用，且成形完畢后，比較簡潔去除。三維打印3DP優(yōu)點：成型速度快，成型材料價格低，適合做桌面型的快速成型設備。在粘結劑中添加顏料，可以制作彩色原型，這是該工藝最具競爭力的特點之一。成型過程不需要支撐，多余粉末的去除比較便利，特別適合于做內腔簡單的原型。3DP 的缺點：強度較低，只能做概念型模型，而不能做功能性試驗。SLA,LOM,LSL,FDM

15、相互之間的比較：工藝SLALOMSLSFDM零件精度較高中等中等較低外表質量優(yōu)良較差中等較差簡單程度簡單簡潔簡單中等零件大小中小中大中小中小材料價格較貴較廉價中等較貴材料種類光敏樹脂紙、塑料、金屬薄膜石蠟、塑料、金屬、陶瓷粉末石蠟、塑料絲材料利用率100較差100100生產率高高中等較低二、激光束，電子束，等離子束金屬成形技術的主要特點和本錢， 效率本錢三方面的比較？激光束激光是一種強度高、方向性好、單色性好的相干光。由于激光的發(fā)散角小和單色性好，理論上可以聚焦到尺寸與光的波長相近的(微米甚至亞微米)小斑點上，加上它本身強度高，故可以使其焦點處的功率密度到達1071011W/cm2， 溫度可達

16、 10 000以上。在這樣的高溫下，任何材料都將瞬時急劇熔化和汽化， 并爆炸性地高速噴射出來，同時產生方向性很強的沖擊。因此，激光加工是工件在光熱效應下產生高溫熔融和受沖擊波拋出的綜合過程。激光加工的特點主要有以下幾個方面：幾乎對全部的金屬和非金屬材料都可以進展激光加工。激光能聚焦成微小的光斑，可進展微細和周密加工，如微細窄縫和微型孔的加工?？捎梅瓷溏R將激光束送往遠離激光器的隔離室或其它地點進展加工。加工時不需用刀具，屬于非接觸加工，無機械加工變形。無需加工工具和特別環(huán)境，便于自動把握連續(xù)加工，加工效率高，加工變形和熱變形小。價格昂貴。電子束電子束加工的原理是利用高速電子的沖擊動能來加工工件的

17、，在真空條件下， 將具有很高速度和能量的電子束聚焦到被加工材料上，電子的動能絕大局部轉變?yōu)闊崮?，使材料局部瞬時熔融、汽化蒸發(fā)而去除。電子束加工的特點如下：電子束能夠極其微細地聚焦(可達 l0.1 m)，故可進展微細加工。加工材料的范圍廣。由于電子束能量密度高，可使任何材料瞬時熔化、汽化且機械力的作用微小，不易產生變形和應力，故能加工各種力學性能的導體、半導體和非導體材料?？赏ㄟ^磁場或電場對電子束的強度、位置、聚焦等進展把握，所以整個加工過程便于實現自動化。電子束的能量密度高，加工效率很高。加工在真空中進展，污染少，加工外表不易被氧化。電子束加工需要整套的專用設備和真空系統(tǒng)，價格較貴，故在生產中受到肯定程度的限制。7電子束加工需要一套專用設備和真空系統(tǒng)，價格昂貴。等離子束離子束加工加工 它的加工原理與電子束加工原理根本類似，也是在真空條件下，將離子源產生的離子束經過加速、聚焦后投射到工件外表的加工部位以實現加工的。所不同的是離子帶正電荷，其質量比