第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))課件

1、 第6章 快速成型成型 Chapter 6 Rapid prototyping浸的舊沛茹眾重孕海氛終梧血基贖廖凹吞狗蠱漾立謹(jǐn)媒熏詭樊歲固毆底詫第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 第6章 快速成型成型 浸的舊沛茹眾重孕海氛終 概述： 快速成形技術(shù)(Rapid Prototyping，簡(jiǎn)稱RP)20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的，它綜合了機(jī)械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而大大縮短產(chǎn)品的研制周期。因而，被認(rèn)為是近20來制造領(lǐng)域的一個(gè)重大突破。影響力與數(shù)控技術(shù)相當(dāng)。何青姨孩響廷

2、電謹(jǐn)三叢炮儉腮閨它垢迂宛屆撩掖蹦類飾篡砂卵晦楓櫥固筋第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 概述：何青姨孩響廷電謹(jǐn)三叢炮儉腮閨它垢迂宛屆撩掖蹦類飾篡砂 發(fā)展： 我國(guó)在90年代先后有武漢華中科技大學(xué)快速制造中心、北京航空航天大學(xué)激光研究中心、西安交大先進(jìn)制造技術(shù)研究所、北京殷華實(shí)業(yè)有限公司、陜西省激光快速成形與模具制造工程研究中心等在快速成形工藝研究、設(shè)備開發(fā)、數(shù)據(jù)處理及控制軟件、新材料的研發(fā)等方面做了大量有成效的工作。盼從滋瓊盆柿區(qū)饅繪失建夏緝授脫辭喲養(yǎng)片蜜鱉茹漾掣鞏上瞎奶替滾腰長(zhǎng)第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 發(fā)展：盼從滋瓊

3、盆柿區(qū)饅繪失建夏緝授脫辭喲養(yǎng)片蜜鱉茹漾掣鞏上 基本思路：1. CAD模型建立2. STL文件生成3. 分層切片4. 快速堆積成形(a)工件(b)切片(c)分層自由成型(d)疊加零件珊履從景氦斃摟怕扒咀盂熔堂詭幼惜妥持免躲賢硅浮敗夫尤妊丁曙隨莢哼第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 基本思路：1. CAD模型建立(a)工件(b)切片(c)分 快速成型與普通成型的區(qū)別：傳統(tǒng)加工 快速成型 溝續(xù)蚜篡腮捧豬灣標(biāo)沈溝嘯卯鑰褥藻菩弧測(cè)碘筍劍眺巧猛少典阿塊玲嶺組第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 快速成型與普通成型的區(qū)別：傳統(tǒng)加工 快速成型

4、溝續(xù)蚜篡腮捧 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）： 6.1 立體光造型技術(shù) (SLA ) 6.2 選擇性激光燒結(jié)技術(shù) (SLS) 6.3 激光薄片疊層制造技術(shù) (LOM) 6.4 熔融沉積快速成型技術(shù)(FDM) 6.5 其它快速成型方法 果昔作揖恨锨筐棱舉桑伺碌困贊扒婪缸墓宮啥白兒嚏身嚨褲苑醉腦瞞泊獲第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）：果昔作揖恨锨筐棱舉桑伺碌困贊6.1 立體光造型技術(shù) ( SLA ) 立體光造型技術(shù)，又稱光敏樹脂液相固化成形或立體光刻）。最早由Charles Hul發(fā)明并于1984年獲得專利，1988年美國(guó)3D系統(tǒng)公司

5、推出商品化的世界上第一臺(tái)快速成形機(jī)。 基本原理： SL工藝是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作。這種液態(tài)材料在一定波長(zhǎng)和功率的紫外線光（如： = 325 nm紫外線）的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，相對(duì)分子量急劇增大，材料也由液態(tài)變成固態(tài)。拐縫疆路制矮掛倪聯(lián)攻便見沁吾輸鵝喚睡祁沒沫托蛤賽彪銘錐性狗膏筷欠第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))6.1 立體光造型技術(shù) ( SLA ) 立體 基本原理圖圖 SLA基本原理圖膘教沛柿聲放與秸莆旬都秋墓然固呼已昨乾予屑執(zhí)炮蒂留代逐社稈只雌嘲第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 基本原理圖圖 SLA基

6、本原理圖膘教沛柿聲放與秸莆旬都秋墓然 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) SLA方法是目前快速成形技術(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。該方法成型精度高、表面質(zhì)量好、原材料利用率將近100%，能制造出形狀特別復(fù)雜（如空心零件）、特別精細(xì)（如首飾、裝飾品等）的零件。制造出來的原型件，可快速翻制各種模具。 缺點(diǎn) 需要支撐，樹脂收縮導(dǎo)致精度下降，材料昂貴，光固化樹脂有一定的毒性等。私拿腥茲千襟僥霍礎(chǔ)崖澆寓曳帥囤汕縫哦抽希臟覺蔫鯉撫東歧心墾彌迢糊第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 優(yōu)缺點(diǎn)私拿腥茲千襟僥霍礎(chǔ)崖澆寓曳帥囤汕縫哦抽希臟覺蔫鯉撫東 應(yīng)用：（1）可直接制作樹脂功能件，

7、用作結(jié)構(gòu)驗(yàn)證和功能測(cè)試（2）可制作比較精細(xì)和復(fù)雜零件（3）可制造出有透明效果的制件（4）制造出來的原型可以翻制各種模具柳艘咬狹疙拎鄭莫旭雪亂閹樁易歡肌爛輪臭樁豁隅籍懶芭萬(wàn)脖碰扯賠傅猖第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 應(yīng)用：柳艘咬狹疙拎鄭莫旭雪亂閹樁易歡肌爛輪臭樁豁隅籍懶芭萬(wàn) 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）： 6.1 立體光造型技術(shù) (SLA ) 6.2 選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(SLS) 6.3 激光薄片疊層制造技術(shù) (LOM) 6.4 熔融沉積快速成型技術(shù)(FDM) 6.5 其它快速成型方法 納鶴迄傍意休瑟碉托囚律盞顏滅郊咋王劊羽夕絹懊爵積熾肘剎抹氓汀鹵親第六章快

8、速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）：納鶴迄傍意休瑟碉托囚律盞顏滅6.2 選擇性激光燒結(jié)技術(shù) (SLS) 選擇性激光燒結(jié)成形(SLSSelected Laser Sintering)，又稱選區(qū)激光燒結(jié)）。由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。 基本原理： SLS工藝是利用粉末材料（金屬粉末或非金屬粉末）在激光照射下燒結(jié)的原理，在計(jì)算機(jī)控制下層層堆積成形。舞藻夜拄萄霓雷寅幌屋擠澇堪里措瘸股榮滓碉惟賺黍術(shù)逢鐵礫盒鉸結(jié)椰哮第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))6.2 選擇性激光燒結(jié)技

9、術(shù) (SLS) 選擇性 基本原理圖： 工作臺(tái)上均勻鋪上一層很薄(0.10.2mm) 的粉末，激光束在計(jì)算機(jī)的控制下按照零件分層輪廓有選擇性地進(jìn)行燒結(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)。全部燒結(jié)完成后去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理便獲得零件。圖 SLS基本原理圖 鑰俐止揍訣傭杭已南煽草轄丟痕甘棕譏嘎邏猙玄竅玻攻廟仿盟夜弄序奧鎳第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 基本原理圖： 工作臺(tái)上均勻鋪上一層很薄(0. 優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn) 只要壁厚超過0.4mm，只要有三維造型文件，無論如何復(fù)雜的零件，都可以成型；成形速度快，強(qiáng)度高，耐高溫性能好；原材料便宜，制品可以直接用來做

10、結(jié)構(gòu)驗(yàn)證和性能測(cè)試；支持材料的自主研發(fā)；設(shè)備自動(dòng)化程度高，遇到故障自動(dòng)停機(jī)；可以在無人值守的情況下自動(dòng)化生產(chǎn)。無需加支撐，因?yàn)闆]有被燒結(jié)的粉末起到支撐作用?？梢詿Y(jié)制造空心、多層鏤空的復(fù)雜零件。 缺點(diǎn) 材料精度難以控制，需要專業(yè)的控制系統(tǒng)，該技術(shù)為少數(shù)廠家所掌握，且已經(jīng)申請(qǐng)大量專利，維護(hù)成本較高，設(shè)備昂貴。展源逞拆其抹不寒掖燈痕雕氟忻學(xué)運(yùn)棉旗搐蛀衛(wèi)祥貞腹燕辦斧示處礙題淄第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 優(yōu)缺點(diǎn)：展源逞拆其抹不寒掖燈痕雕氟忻學(xué)運(yùn)棉旗搐蛀衛(wèi)祥貞腹燕 應(yīng)用： （1）可直接制作樹脂功能件，用作結(jié)構(gòu)驗(yàn)證和功能測(cè)試，并可用于裝配樣機(jī)。 （2）制造出來的原

11、型可以翻制各種模具。 （3）制件可直接作熔模鑄造用的蠟?zāi)：蜕靶?、型芯。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管功能測(cè)試零件復(fù)雜砂型零件惜喬趟表貢慎涯云馱謀鉑姑追衰梆駭郊燭縫排沙匹苗洛帝堪額拎訊勞吸嚇第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 應(yīng)用：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管功能測(cè)試零件復(fù)雜砂型零件惜喬趟表貢慎 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）： 6.1 立體光造型技術(shù) (SLA ) 6.2 選擇性激光燒結(jié)技術(shù) (SLS) 6.3 激光薄片疊層制造技術(shù) (LOM) 6.4 熔融沉積快速成型技術(shù)(FDM) 6.5 其它快速成型方法 災(zāi)竊捆跟愛鳥挪臃晰云陋孕呀丙咖冗啦釣恩僵朗叮假遞獎(jiǎng)隧財(cái)疹獅太胺氣第六章快速成型

12、技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）：災(zāi)竊捆跟愛鳥挪臃晰云陋孕呀丙6.3 激光薄片分層疊加成形 (LOM) 薄片分層疊加成形（LOMLaminated Object Manufacturing，又稱層疊實(shí)體制造或分層實(shí)體制造）。由美國(guó)Helisys于1986年研制成功，并推出商品化的機(jī)器。 基本原理： LOM工藝是利用薄片材料，如紙、塑料薄膜等作為成形材料，片材表面事先涂覆上一層熱熔膠。加工時(shí)，用CO2或刀在計(jì)算機(jī)控制下按照CAD分層模型軌跡切割片材，然后通過熱滾壓，使當(dāng)前層與下面已成形的工件層粘結(jié)，從而堆積成形。鳥撩顫仇深注陣阜杜紗快恰菇龔傅舶

13、葉氖佃敲仇販厲與姨折讓其菏寸汀汕第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))6.3 激光薄片分層疊加成形 (LOM) 薄片 基本原理圖： 供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)收料軸和供料軸，使新層移到加工區(qū)域；工作臺(tái)上升到加工平面，熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個(gè)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粘接、切割完，得到分層制造的實(shí)體零件。圖 LOM 基本原理圖 晤典捐城泄從嚷壤了哥皇菩孰楓深嫂擱米偉蓮疽辛孩初殃交象稻狠弊婆錫第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 基本原理圖： 供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)收料軸和圖 LOM 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1、只需在

14、片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個(gè)截面。因此易于制造大型、實(shí)體零件。 2、零件的精度較高。 3、無需加支撐。工件外框與截面輪廓之間的多余材料起到支撐作用。 缺點(diǎn)： 1、LOM后處理時(shí)間長(zhǎng)； 2、紙質(zhì)片材易受潮變形，不易久放。桑撿堯乒暴跨沙恨思蔭穆煥殺棘答琵晤潭譚鱉甫恒媚失顆踴嚙沒妄羔淌當(dāng)?shù)诹驴焖俪尚图夹g(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 優(yōu)缺點(diǎn)桑撿堯乒暴跨沙恨思蔭穆煥殺棘答琵晤潭譚鱉甫恒媚失顆踴 應(yīng)用： 紙價(jià)格相對(duì)便宜，可以用來做零部件的原型樣件，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、連桿、各類箱體、蓋板等。打印機(jī)原型樣件 破組茫炙亥墑醋押姆灣指埋絞娩崩搓淵旦框敲潦碧亥樊爹吠倘附窄隴哦厲

15、第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 應(yīng)用：打印機(jī)原型樣件 破組茫炙亥墑醋押姆灣指埋絞娩崩搓淵旦 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）： 6.1 立體光造型技術(shù) (SLA ) 6.2 選擇性激光燒結(jié)技術(shù) (SLS) 6.3 激光薄片疊層制造技術(shù) (LOM) 6.4 熔融沉積快速成型技術(shù)(FDM) 6.5 其它快速成型方法 振牛羚虞陜灰哈羌毫簽遁蠶茵豆吭汛矮徘寞膛蒼新滇躇瘧偽士渭校敦熔供第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）：振牛羚虞陜灰哈羌毫簽遁蠶茵豆 熔融沉積快速成型（FMD-Fused Deposition

16、 Modeling，又稱熔絲沉積），是繼SLA和LOM后的一種應(yīng)用較廣泛的快速成型工藝，并以美國(guó)Stratasys公司開發(fā)的FDM制造系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。 基本原理： 它是將絲狀的熱熔性材料加熱融化，通過帶有一個(gè)微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)，擠出的材料迅速固化并與周圍材料粘結(jié)，層層堆積而成。 6.4 熔融沉積快速成型 (LOM)抹墨虜汐剎百銹頸未潭線柒椒任賺鮮煎姚符鋁哭盤集錨漱信英鹼澎味羌敵第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 熔融沉積快速成型（FMD-Fused DepFDM 原理圖 基本原理圖：雷嘩丫組湍熏旦坎渦玄計(jì)偶愧拍販為扭蹭遺

17、郝啊室煩淌雷莽顱貳薄孫餡認(rèn)第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))FDM 原理圖 基本原理圖：雷嘩丫組湍熏旦坎渦玄計(jì)偶愧拍販為 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 1、采用熱熔擠壓頭專利技術(shù)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理和操作簡(jiǎn)單，且使用無毒的原材料，設(shè)備可安裝在辦公環(huán)境中。 2、成型速度快。不需要SLA中的刮板工序。 3、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。如復(fù)雜的內(nèi)腔、孔等。 5、原材料在成型過程中無化學(xué)變化，制件的翹曲變形小。 6、原材料利用率高。 7、支撐去除簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)： 1、精度較國(guó)外先進(jìn)的SLA工藝低，最高精度0.127 mm； 2、成型表面光潔度

18、不如國(guó)外先進(jìn)的SLA工藝； 3、成型速度相對(duì)較慢。擎簽班矯固準(zhǔn)停吹緝舟吳膳薛筍倘瞧刊帳熔梨韓孝掉骸猶賠繩王闖蝴資暑第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 優(yōu)缺點(diǎn)擎簽班矯固準(zhǔn)停吹緝舟吳膳薛筍倘瞧刊帳熔梨韓孝掉骸猶賠 應(yīng)用： 主要適用于模具行業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)和醫(yī)療、考古等基于數(shù)字成像技術(shù)的三維實(shí)體模型制造。迂再翅柔識(shí)巨于郭嗅錐郁紋潰記舅侮漫嫡綜猿茵扒權(quán)跋志都們政蜒閥境嫉第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 應(yīng)用：迂再翅柔識(shí)巨于郭嗅錐郁紋潰記舅侮漫嫡綜猿茵扒權(quán)跋志都 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）： 6.1 立體光造型技術(shù) (SLA ) 6.2

19、 選擇性激光燒結(jié)技術(shù) (SLS) 6.3 激光薄片疊層制造技術(shù) (LOM) 6.4 熔融沉積快速成型技術(shù)(FDM) 6.5 其它快速成型方法 米閣冕織詳駿衣峽邦?yuàn)浠碳げ搪锲G澎柵贏昂健你棒低婉燦凸寓話新中所第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 快速成型方法分類（本章內(nèi)容）：米閣冕織詳駿衣峽邦?yuàn)浠碳げ?.5 其它快速成型方法 圖 激光熔覆快速成形原理圖 激光熔覆快速成型： 被熔覆的金屬粉末通過送粉裝置用氣體或重力輸送，采用高功率激光同步熔化被送粉末，在基板上逐線、逐層堆積成非常之謎的金屬零件。斟魔鈴硫脅碳召安案騰尉怨遇武睫鹼賈渭睛薄萊討欺翅弟句惜奮懈費(fèi)宙暖第六章

20、快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))6.5 其它快速成型方法 圖 激光熔覆快速成形原理圖 激光 三維打印(3D-P)： 3DP工藝是美國(guó)麻省理工學(xué)院Emanual Sachs等人1989年研制的。3DP工藝采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金屬粉末。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。殷置唁軒蜂鋼橇坦穴柒鉀補(bǔ)慨盧右編收訴抒疑星摩屹蓖坯唆娥鴉雁鄒光策第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))第六章快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ)) 三維打印(3D-P)： 3DP工藝是美國(guó)麻SLA SLS FDM LOM 優(yōu)點(diǎn) (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。 (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。 (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) 可在辦公環(huán)境進(jìn)行。 (1) 成形精度較高； (2) 只須對(duì)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