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模塊一3D打印快速成型技術(shù)概論1.3
3D打印的主要成型工藝課堂導(dǎo)入想一想你知道3D打印的主要成型工藝有哪些?分別有什么不同?本節(jié)知識點了解光固化快速成型1了解疊層實體制造成型2了解選擇性激光燒結(jié)成型3了解熔融沉積制造4了解三維印刷成型53D打印成型工藝比較6光固化快速成型簡稱:SLA原材料:液態(tài)光敏樹脂原理:通過計算機控制紫外激光,按預(yù)定零件各分層截面的輪廓軌跡對液態(tài)樹脂逐點掃描,使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合(固化)反應(yīng),從而形成零件的一個薄層截面。完成一個掃描區(qū)域的液態(tài)光敏樹脂固化層后,工作臺下降一個層厚,使固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂,然后重復(fù)掃描、固化,新固化的一層牢固粘接在一層上,如此反復(fù)直至完成整個零件的固化成型。1光固化快速成型原理圖SLA成型技術(shù)在鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用實例(4)優(yōu)點01精度較高02表面質(zhì)量好03能制造形狀特別復(fù)雜、精細(xì)的零件04設(shè)備市場占有率高05原材料利用率接近
100%01需要設(shè)計支撐02可選材料種類有限03制件易發(fā)生翹曲變形04材料價格較貴(5)缺點疊層實體制造成型2簡稱:LOM原材料:紙、塑料薄膜等原理:先在片材表面事先涂覆上一層熱熔膠。加工時,用CO2激光器在計算機控制下按照CAD分層模型軌跡切割片材,然后通過熱壓輥熱壓,使當(dāng)前層與下面已成型的工件層黏結(jié),從而堆積成型。優(yōu)點:原料價格便宜,制作成本低廉,無需支撐結(jié)構(gòu),多余材料容易剔除,精度理想。缺點:成型材料利用率不高,材料浪費率。疊層實體制造成型原理圖選擇性激光燒結(jié)成型3簡稱:SLS原材料:金屬粉末、陶瓷粉末原理:在工作臺上均勻鋪上一層很薄的金屬粉末,激光束在計算機控制下按照零件分層截面輪廓逐點地進(jìn)行掃描、燒結(jié)。完成一個層面后工作臺下降一個層厚,滾動鋪粉機構(gòu)在以燒結(jié)的表面再鋪上一層粉末進(jìn)行下一層燒結(jié)。未燒結(jié)的粉末保留在原位置起支撐作用,這個過程重復(fù)進(jìn)行直至完成整個零件的掃描、燒結(jié),去掉多余的粉末,再進(jìn)行打磨、烘干等處理后便獲得需要的零件。優(yōu)點:原型件機械性能好,強度高;無需設(shè)計和構(gòu)建支撐;可選材料種類多且利用率高。缺點:制件表面粗糙,疏松多孔,需要進(jìn)行后處理;制造成本高選擇性激光燒結(jié)成型示意圖熔融沉積成型簡稱:FDM原材料:熱熔性絲材(通常為ABS或PLA材料)原理:將絲狀的熱熔性材料加熱熔化,通過帶有一個微細(xì)噴嘴的噴頭擠噴出來。噴頭可沿著X軸方向移動,而工作臺則沿Y軸方向移動。一個層面沉積完成后,工作臺按預(yù)定的增量下降一個層的厚度,再繼續(xù)熔噴沉積,直至完成整個實體造型。優(yōu)點:成型材料種類多,成型件強度高;精度高,表面質(zhì)量好,易于裝配;無公害,可在辦公室環(huán)境下進(jìn)行。缺點:成型時間較長;需要支撐;沿成型軸垂直方向的強度比較弱。4熔融沉積成型示意圖5三維印刷成型簡稱:3DP原材料:粉末狀材料(如陶瓷粉、金屬粉、塑料粉)原理:三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點噴射粘合劑來粘結(jié)粉末材料的方法制造原型。首先設(shè)備會把工作槽中的粉末鋪平,接著噴頭會按照指定的路徑將液態(tài)膠粘劑(如硅膠)噴射在預(yù)先粉層上的指定區(qū)域中,此后不斷重復(fù)上述步驟直到工件完全成型后除去模型上多余的粉末材料即可。優(yōu)點:成型速度快,成型設(shè)備便宜。3.缺點:一般需要后固化處理,精度相對較低。三維印刷成型示意圖3DP應(yīng)用實例SLALOMSLSFDM3DP優(yōu)點成型速度快,自動化程度高,尺寸精度高;可成形任意復(fù)雜形狀;材料的利用率接近100%;成型件強度高。(1)制造工藝(1)成型材料(1)無需后固簡單,柔性度高;種類多,成型化處理;(2)材料選擇件強度高;(2)無需支撐范圍廣;(2)精度高,結(jié)構(gòu);(3)材料價格表面質(zhì)量好,(3)原材料價便宜,成本低;易于裝配;格便宜,成本(4)材料利用(3)無公害,低。率高,成型速度可在辦公室環(huán)快。境下進(jìn)行。成型速度快;成型設(shè)備便宜。幾種典型的3D打印成型工藝的比較SLALOMSLSFDM3DP缺點需要支撐結(jié)構(gòu);成型過程發(fā)生物理和化學(xué)變化,容易翹曲變形;原材料有污染;需要固化處理,且不便進(jìn)行。(1)不適宜做薄壁原型;(2)表面比較粗糙,成型后需(1)成型件的強(1)成型時間要打磨;度和精度較差;較長;(1)一般需要(3)易吸濕膨(2)能量消耗高;(2)需要支撐;后序固化;脹;(3)后處理工藝(3)沿成型軸(2)精度相對(4)工件強度復(fù)雜,樣件的變垂直方向的強度較低。差,缺少彈性;形較大。比較弱。(5)材料浪費大,清理廢料比較困難。SLALOMSLSFDM3DP應(yīng)用領(lǐng)域復(fù)雜、高精度、藝術(shù)用途的精
細(xì)件實體大件鑄造件設(shè)計塑料件外形和機構(gòu)設(shè)計應(yīng)用范圍廣泛常用材料液態(tài)光敏樹脂紙、金屬箔、塑料薄膜等石蠟、塑料、金屬、陶瓷粉末等石蠟、塑料
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