快速成型技術(shù)的原理

快速成型技術(shù)的原理、工藝過程及技術(shù)特點：1快速成型介紹RP快速原型制造技術(shù)，又叫快速成形技術(shù)〔簡稱RP技術(shù)RAPIDPROTOTYPIN〔簡稱RP技術(shù)，或RAPIDPROTOTYPINGMANUFACTUREING，簡稱RPM?？焖俪尚汀睷P〕技術(shù)是九十年月進展起來的一項先進制造技術(shù)，是為創(chuàng)、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品競爭力有樂觀的推動作用。自此產(chǎn)生一個興的技術(shù)領(lǐng)域。RPCAD/CAM快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同，成形原理和系統(tǒng)特點也各有不同。但是，其根本原理都是一樣的，那就是“分層制造，逐層疊加“，類似于數(shù)學上的積分過程。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺“立體打印機“。RP技術(shù)的優(yōu)越性顯而易見：它可以在無需預(yù)備任何模具、刀具和工裝卡具的狀況下，直接承受產(chǎn)品設(shè)計〔CAD〕數(shù)據(jù)，快速制造出產(chǎn)品的樣件、模具或模型。因此，RP技術(shù)的推廣應(yīng)用可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)本錢、提高開發(fā)質(zhì)量。由傳統(tǒng)的“去除法“RP業(yè)產(chǎn)生的革命性意義。2、它具體是如何成形出來的呢？形象地比方：快速成形系統(tǒng)相當于一臺“立體打印機“。疊加成三維坯件．然后進展坯件的后處理，形成零件?？焖俪尚偷墓に囘^程具體如下：l〕產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建。由于RP系統(tǒng)是由三維CAD模型直接驅(qū)CADCAD可以利用計算機關(guān)心設(shè)計軟件〔如Pro/E,I-DEAS,SolidWorks,UG等〕直接構(gòu)建，也可以將已有產(chǎn)品的二維圖樣進展轉(zhuǎn)換而形成三CT然后利用反求工程的方法來構(gòu)造三維模型。〕三維模型的近似處理。由于產(chǎn)品往往有一些不規(guī)章的自由曲面，加工前要對模型進展近似處理，以便利后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。由于STL三角形用3個頂點坐標和一個法向量來描述，三角形的大小可以依據(jù)STLASCll碼兩種輸出形式，二進制碼輸出形式所占的空間比ASCII碼輸出形式的文件所占用的空間小得多，但ASCIICADSTL向，在成型高度方向上用一系列肯定間隔的平面切割近似后的模型，0.05mm~0.5mm，常用0.1mm。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。〕成型加工。依據(jù)切片處理的截面輪廓，在計算機掌握下，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動，在工作臺上一層一層地積存材料，然后將各層相粘結(jié)，最終得到原型產(chǎn)品。涂掛，或放在高溫爐中進展后燒結(jié)，進一步提高其強度?？焖俪尚吞匦g(shù)具有以下幾個重要特征：lRP技RP法難以制造甚至無法制造的零件?！晨焖傩?。通過對一個CAD模型的修改或重組就可獲得一個零有快速制造的突出特點。〕高度柔性。無需任何專用夾具或工具即可完成簡單的制造過程，快速制造工模具、原型或零件〕快速成型技術(shù)實現(xiàn)了機械工程學科多年來追求的兩大先進目〔〔CAD〕與制造〔CAM〕一體化〕與反求工程〔ReverseEngineering、CAD虛擬現(xiàn)實等相結(jié)合，成為產(chǎn)品決速開發(fā)的有力工具。造業(yè)產(chǎn)生重要影響?？焖俪尚图夹g(shù)的分類：技術(shù)LaserTechnolog，例如：光固化成型SLA、分層實體制造〔LOM、選域激光粉末燒結(jié)〔SLS、外形沉積成型〔SDM〕等；基JettingTechnoloFD三維印刷〔3DP、多相噴射沉積〔MJD。下面對其中比較成熟的工藝作簡潔的介紹。1、SLA〔StereolithogrphyApparatus〕工藝SLA工藝也稱光造型或立體光刻，由CharlesHul于1984年獲美國專利。1988年美國3DSystemSLA-I，這是世界上第一臺快速成型機。SLARPSLA增大，材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。SLA點打到的地方，液體就固化。成型開頭時，工作平臺在液面下一個確維實體模型。SLA最為成熟的方法。SLA工藝成型的零件精度較高，加工精度一般可到達0.1mm，原材料利用率近100％。但這種方法也有白身的局限性，比方需要支撐、樹脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹脂有肯定的毒性等。2、LOM〔LaminatedObjectManufacturing，LOM〕工藝LOM工藝稱疊層實體制造或分層實體制造，由美國 Helisys公司的MichaelFeygin于1986年研制成功LOM工藝承受薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材外表事先涂覆上一層熱熔膠。加工時，熱壓輥熱壓片材，使之與下面已成型的工件粘接用CO2激光器在剛粘接的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的區(qū)域內(nèi)切割出上下對齊的網(wǎng)格激光切割完成后工作臺帶動已成型的工件下降，與帶狀片材分別。供料機構(gòu)轉(zhuǎn)動收料軸和供料軸，帶動料帶移動，使層移到加工區(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，高度增加一個料厚。再在層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的全部截面粘接、切割完。最終，去除切碎的多余局部，得到分層制造的實體零件。LOM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，易于制造大型零件。工藝過程中不多余材料在加工中起到了支撐作用，所以LOM工藝無需加支撐。缺點是材料鋪張嚴峻，外表質(zhì)量差。SLSC.R.Dechard1989年研制成功。SLS工藝是利用粉末狀材料成型的。將材料粉末鋪灑在已CO2到零件的截面，并與下面已成型的局部連接。當一層截面燒結(jié)完后，鋪上的一層材料粉末，有選擇地燒結(jié)下層截面。燒結(jié)完成后去掉多余的粉末，再進展打磨、烘干等處理得到零件。SLSSLS吸引力。SLS用。4、3DP(ThreeDimensionPrinting〕工藝三維印刷工藝是美國麻省E-manualSachsSoligenDSPC〔DirectShellProductionCasting〕名義商品化，用以制造鑄造用的陶瓷殼體和型芯。3DP工藝與SLS粘結(jié)劑〔如硅膠〕將零件的截面“印刷”在材料粉來上面。用粘結(jié)劑粘接的零件強度較低，還須后處理。先燒掉粘結(jié)劑，然后在高溫下滲人金屬，使零件致密化，提高強度。5FDM〔FusedDepostionModeling〕工藝熔融沉積制造〔FDM〕ScottCrump1988FDM的材料一般是熱塑性材料，如蠟、ABS、尼龍等。以絲狀供料。材料在噴頭材料擠出，材料快速凝固，并與四周的材料分散?？焖俪尚图夹g(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：RP〔包括產(chǎn)品的更換代〔或改型設(shè)計〕--造型設(shè)計--構(gòu)造設(shè)計--根本功能評估--小批量試制，或進展一些物理方面的功能測試、裝配驗證、實際外目的?？焖俪尚偷膽?yīng)用主要表達在以下幾個方面：RP產(chǎn)品設(shè)計的CAD人員的設(shè)計思想和產(chǎn)品構(gòu)造的合理性、可裝配性、美觀性，覺察設(shè)計中的問題可準時修改。假設(shè)用傳統(tǒng)方法，需要完成繪圖、工藝設(shè)計、工裝模具制造等多個環(huán)節(jié)，周期長、費用高。假設(shè)不進展設(shè)計驗證而直接投產(chǎn)，則一旦存在設(shè)計失誤，將會造成極大的損失?？芍圃煨?、可裝配性檢驗和供貨詢價、市場宣傳，對有限空間RP定的簡單零件，可以用RP，技術(shù)進展試生產(chǎn)以確定最正確的合理的工藝。此外，RP原型還是產(chǎn)品從設(shè)計到商品化各個環(huán)節(jié)中進展溝通的有效手段。比方為客戶供給產(chǎn)品樣件，進展市場宣傳等，快速成型技術(shù)已成為并行工程和靈敏制造的一種技術(shù)途徑。單件、小批量和特別簡單零件的直接生產(chǎn)。對于高分子材料的零部件，可用高強度的工程塑料直接快速成型，滿足使用要求;對于航空、航天及國防工業(yè)有特別意義。RP具，如低熔點合金模、硅膠模、金屬冷噴模、陶瓷模等，進展中小批量零件的生產(chǎn)，滿足產(chǎn)品更換代快、批量越來越小的進展趨勢?？斐獭⑽奈锉Ｗo等行業(yè)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用?？焖俪尚图夹g(shù)的主要應(yīng)用各行業(yè)的應(yīng)用狀況如下：◆汽車、摩托車：外形及內(nèi)飾件的設(shè)計、改型、裝配試驗，發(fā)動機、汽缸頭試制。◆家電：各種家電產(chǎn)品的外形與構(gòu)造設(shè)計，裝配試驗與功能驗證，市場宣傳，模具制造?！艉娇?、航天：特別零件的直接制造，葉輪、渦輪、葉片的試制，發(fā)動機的試制、裝配試驗?！糨p工業(yè)：各種產(chǎn)品的設(shè)計、驗證、裝配，市場宣傳，玩具、鞋類模具的快速制造?！翎t(yī)療：醫(yī)療器械的設(shè)計、試產(chǎn)、試用，CT掃描信息的實物化，手術(shù)模擬，人體骨關(guān)節(jié)的配制。遙感信息的模型制作。20以市場響應(yīng)速度為第一的狀況下，RP技術(shù)可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)本錢，提高企業(yè)的競爭力。下面通過一些事例，說明該項技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過程中起的作用。1陷，完善產(chǎn)品設(shè)計。在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計手段日趨先進，計算機關(guān)心設(shè)計使得產(chǎn)品設(shè)計快捷、直觀，但由于軟件和硬件的局限，設(shè)計人員仍無法直觀地評價所設(shè)計產(chǎn)品的效果和構(gòu)造的合理性以及生產(chǎn)250托車制作的掩蓋件樣件，包括油箱、前后擋板、車座和側(cè)蓋等共13AFS12修改，到達了抱負狀態(tài)。這一驗證過程，使設(shè)計更趨完善，避開了盲目投產(chǎn)造成的鋪張。2．裝配驗證：制出樣品實件，進展裝配試驗。天津某公司托付我方仟元，耗時2022?5157BABS手工拼接費時、費力，材料鋪張大、加工周期長。對簡單的構(gòu)造和曲成型法，高度自動化，一次成型，周期短，精度高，與設(shè)計模型之間具有一一對應(yīng)的關(guān)系，更適合樣品組裝件的生產(chǎn)和制造。325010。該零件具有簡單的內(nèi)部構(gòu)造，傳統(tǒng)機加工無法加工，只能呆用鑄造成型。整個過程需經(jīng)過開模、制芯、組模、澆鑄、噴砂和機加等工序，與實際生產(chǎn)過程一樣。其中僅開模一項就需三個月時間。這對于51010天后得到了鑄造毛坯。經(jīng)過必要的機加工，30天即完成了此款發(fā)動機的試制。4．快速鑄造：在制造業(yè)特別是航空、航天、國防、汽車等重點行業(yè)，些零件的生產(chǎn)常承受鑄造或解體加工的方法。在鑄造生產(chǎn)中，模板、還需要鉗工進展修整，不僅周期長、耗資大，而且從模具設(shè)計到加工對一些外形簡單的鑄件，如葉片、葉輪、發(fā)動機缸體、缸蓋等，模具的制造是一個難度更大的問題，即使使用數(shù)控加工中心等昂貴的設(shè)備，在加工技術(shù)與工藝可行性方面仍有很大困難。可以設(shè)想，假設(shè)遇的。激光快速成型技術(shù)已被證明是解決小批量簡單零件制造的格外有效葉片、發(fā)動機轉(zhuǎn)子、泵體、發(fā)動機缸體、缸蓋等千余仕掃盤鉆件我56S80Omm410m造，模具制造周期約需半年，費用幾十萬。用快速鑄造方法，快速成761026537比原打算提前了3個月。5．翻模成型：實際應(yīng)用上，很多產(chǎn)品必需通過模具才能加工出來。用成830，澆入配好的硅橡膠，靜置12?20，取出硅橡膠用刀沿預(yù)定分型線劃開，將母模取出，用于澆鑄泵殼蠟型的硅膠模即翻制成功。通過該模制出蠟型，經(jīng)過涂殼、焙燒、失蠟短了三分之二，費用節(jié)約了四分之三。6．樣品制作：制造產(chǎn)品替代品，用于展現(xiàn)產(chǎn)品，進展市場宣傳，如通訊、家電及建筑模型制作等。7．工藝和材料驗證：快速制作各種蠟?zāi)＃糜诰T工藝和型材料的摸然后涂殼、編號、失蠟鑄造。將所得葉片鑄件進展測量，反復(fù)幾次即渦輪，要求材質(zhì)高，鑄件密實。使用激光快速自動成型機，制作精鑄用蠟?zāi)Ｋ膫€，編號涂