智能制造概論教學(xué)課件3.4 3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)模塊3智能加工—先進(jìn)加工技術(shù)3D打印技術(shù)

》》》1、3D打印技術(shù)的概述3D打印技術(shù)，也稱增材制造技術(shù)，是通過CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采用材料逐層累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除（切削加工）技術(shù)，是一種“自下而上”材料累加的制造方法。。3D打印技術(shù)的原理：3D打印技術(shù)

》》》1、3D打印技術(shù)的概述3D打印的工藝流程：3D打印技術(shù)

》》》1、3D打印技術(shù)的概述3D打印的工藝流程：3D打印技術(shù)

》》》1、3D打印技術(shù)的概述3D打印的主要應(yīng)用：1）適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)的快速打印。2）適合產(chǎn)品的個(gè)性化定制。3）適合高附加值產(chǎn)品制造。3D打印技術(shù)

》》》2、3D打印技術(shù)的基本工藝及應(yīng)用3D打印技術(shù)的分類：3D打印技術(shù)

》》》2、3D打印技術(shù)的基本工藝及應(yīng)用3D打印技術(shù)的分類：3D打印技術(shù)

》》》2、3D打印技術(shù)的基本工藝及應(yīng)用3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：設(shè)計(jì)方案評審制造工藝與裝配檢驗(yàn)功能樣件制造與性能測試快速模具小批量制造建筑總體與裝修展示評價(jià)科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)實(shí)體可視化醫(yī)學(xué)與醫(yī)療工程首飾及日用品快速開發(fā)與個(gè)性化定制電子器件的設(shè)計(jì)與制作3D打印技術(shù)

》》》3、熔融沉積成形工藝熔融沉積3D打印工藝（FDM)是利用成形和支撐材料的熱熔性、黏結(jié)性，在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行層層堆積成形。幾種最成熟的快速成型方法之一。3D打印技術(shù)

》》》3、熔融沉積成形工藝熔融沉積3D打印工藝優(yōu)點(diǎn)：成本低、材料易得、后處理簡單、成型速度快。熔融沉積3D打印工藝缺點(diǎn)：精度不高、表面質(zhì)量較差、需要支撐、需要對整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆成型時(shí)間較長。3D打印技術(shù)

》》》3、熔融沉積成形工藝熔融沉積3D打印工藝過程：1、前處理（建模、數(shù)據(jù)處理、確定打印擺放、加支撐、切片）2、原型制作3、后處理3D打印技術(shù)

》》》4、光固化成型工藝光固化成形（SLA），也稱立體光刻、光固化立體成形、立體平板印刷。SLA原理示意圖3D打印技術(shù)

》》》4、光固化成型工藝光固化成形特點(diǎn)：1）成形精度高，可以做到微米級別，比如0.025mm。2）表面質(zhì)量優(yōu)良，比較適合成形結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、尺寸比較精細(xì)的零件。3）成形速度快，系統(tǒng)工作相對穩(wěn)定。4）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。5）制作的原型可以在一定程度上替代塑料件。6）材料利用率極高，接近100%。光固化成形工藝的缺點(diǎn)如下。1）SLA設(shè)備造價(jià)昂貴，使用維護(hù)成本較高。2）成形零件為樹脂類零件，材料價(jià)格昂貴，強(qiáng)度、剛度、耐熱性有限，不利于長期保存。3）光敏樹脂對環(huán)境有污染，會使人皮膚過敏。4）成形時(shí)需要設(shè)計(jì)支撐，支撐去除容易破壞成形零件。5）經(jīng)光固化成形后的原型，樹脂并未完全固化，所以一般都需要二次固化。。3D打印技術(shù)

》》》4、光固化成型工藝光固化成形應(yīng)用：①各類注塑、模具的設(shè)計(jì)與制造（特別是塑料模具）；②產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)及效果評價(jià)，如汽車、家電、化妝晶、體育用品、建筑設(shè)計(jì)等；③醫(yī)療、手術(shù)研究用骨骼模型、代用血管、人造骨骼模型等；④流體實(shí)驗(yàn)用模型，如飛機(jī)、船舶、高大建筑等；⑤藝術(shù)攝影作品實(shí)物化、胸像制作、首飾的金屬模等；⑥學(xué)術(shù)研究、分子和遺傳因子的立體模型、利用生物顯微鏡切片制作立體模型等。3D打印技術(shù)

》》》4、光固化成型工藝光固化成形工藝過程：前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（創(chuàng)建CAD模型、模型的面化處理、設(shè)計(jì)支撐、模型切片分層）、成形加工和后處理。（1）前期數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（造型、造型與數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換、設(shè)計(jì)支撐、模型切片）（2）成形加工（成型參數(shù)）（3）后處理（清洗、支撐去除、表面涂覆、后固化）3D打印技術(shù)

》》》5、激光選區(qū)燒結(jié)工藝

激光選區(qū)燒結(jié)工藝（SLS)是利用粉末材料（金屬或非金屬）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。1一掃描鏡；2一C02激光器；3一粉末；4-鋪粉輥；5一當(dāng)前加工截面輪廓線3D打印技術(shù)

》》》5、激光選區(qū)燒結(jié)工藝

激光選區(qū)燒結(jié)工藝優(yōu)點(diǎn)：1）可采用多種材料。2）制造工藝比較簡單3）高精度4）無須支撐結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)：1）成形零件精度有限2）無法直接成形高性能的金屬和陶瓷零件，成形大尺寸零件時(shí)容易發(fā)生翹曲變形。3）由于使用了大功率激光器，整體制造和維護(hù)成本非常高，一般消費(fèi)者難于承受。4）成形坯件的物理性能不能滿足功能性制品的要求。3D打印技術(shù)

》》》5、激光選區(qū)燒結(jié)工藝

激光選區(qū)燒結(jié)工藝應(yīng)用：（1）SLS在快速鑄造工藝中的應(yīng)用（2）SLS在航空航天中的應(yīng)用（3）電子電器應(yīng)用（4）汽車應(yīng)用（5）藝術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用3D打印技術(shù)

》》》5、激光選區(qū)燒結(jié)工藝

激光選區(qū)燒結(jié)工藝工藝過程：前處理、疊層制造及后處理三個(gè)階段（1）前處理過程CAD模型及STL文件三維模型的切片處理（2）分層燒結(jié)堆積過程（3）后處理過程3D打印技術(shù)

》》》6、三維立體打印工藝三維立體打印（3DP)是一種基于液滴噴射成形的快速成形技術(shù)，單層打印成形類似于噴墨打印過程，即在數(shù)字信號的激勵(lì)下，使打印頭工作腔內(nèi)的液態(tài)材料在瞬間形成液滴或者由射流形成液滴，以一定的頻率和速度從噴嘴噴出，并噴射到指定位置，逐層堆積，形成三維實(shí)體零件。3D打印技術(shù)

》》》6、三維立體打印工藝三維立體打印（3DP)優(yōu)點(diǎn)：1）成形速度快，耗材價(jià)格便宜，一般的石膏粉都可以成形原型零件。2）成形過程不需要支撐材料，多余粉末容易去除，尤其適用內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原型零件制作。3）能夠直接打印彩色原型零件，不需要后期上色。缺點(diǎn)：1）石膏強(qiáng)度較低，只能做概念模型，而不能做功能性試驗(yàn)。2）成形的精度不高，制作的原型零件表面粗糙。3D打印技術(shù)

》》》6、三維立體打印工藝三維立體打?。?DP)優(yōu)點(diǎn)：1）成形速度快，耗材價(jià)格便宜，一般的石膏粉都可以成形原型零件。2）成形過程不需要支撐材料，多余粉末容易去除，尤其適用內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原型零件制作。3）能夠直接打印彩色原型零件，不需要后期上色。缺點(diǎn)：1）石膏強(qiáng)度較低，只能做概念模型，而不能做功能性試驗(yàn)。2）成形的精度不高，制作的原型零件表面粗糙。3D打印技術(shù)

》》》7、激光選區(qū)熔化工藝激光選區(qū)熔化工藝（SLS),是金屬材料增材制造中的一種主要技術(shù)途徑。該技術(shù)選用激光作為能量源，按照三維CAD切片模型中規(guī)劃好的路徑在金屬粉末床層進(jìn)行逐層掃描，掃描過的金屬粉末通過熔化、凝固從而達(dá)到冶金結(jié)合的效果，最終獲得模型所設(shè)計(jì)的金屬零件。3D打印技術(shù)

》》》7、激光選區(qū)熔化工藝SLS與SLM的區(qū)別：SLS技術(shù)所使用的材料除了主體金屬粉末外還需要添加一定比例的粘結(jié)劑粉末，粘結(jié)劑粉末一般為熔點(diǎn)較低的金屬粉末或是有機(jī)樹脂等。而SLM技術(shù)因其可以使材料完全融化所以一般使用的是純金屬粉末。由于SLS技術(shù)的粉末為混合粉末，就算是使用金屬粉末作為粘結(jié)劑低熔點(diǎn)的金屬材料一般強(qiáng)度也較低，所以相比較于單一金屬材料的零件SLS技術(shù)的燒結(jié)件強(qiáng)度也較低。除此之外SLS技術(shù)的燒結(jié)件由于工藝的關(guān)系實(shí)體存在空隙，在力學(xué)性能與成型精度上都要比SLM差一些。3D打印技術(shù)

》》》7、激光選區(qū)熔化工藝激光選區(qū)熔化工藝特點(diǎn)：1）成形材料廣泛。2）復(fù)雜零件制造工藝簡單，周期短。3）制件材料利用率高，節(jié)省材料。4）制件綜合力學(xué)性能優(yōu)良。5）適合輕量化多孔制件的制造。6）滿足個(gè)性化金屬零件制造需求。3D打印技術(shù)

》》》8、疊加實(shí)體制造工藝疊加實(shí)體制造技術(shù)（LOM）,又稱分為分層實(shí)體制造。這種制造方法和設(shè)備自1991年問世以來，得到了迅速的發(fā)展。3D打印技術(shù)

》》》8、疊加實(shí)體制造工藝疊加實(shí)體制造工藝的優(yōu)點(diǎn)：1）無需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。2）快速成形速度較快。由于此方法只需要使激光束沿著物體的輪廓進(jìn)行切割，無須掃描整個(gè)斷面，所以成形速度很快，因而常用于加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的大型零件。3）有較高的硬度和較好的力學(xué)性能，可進(jìn)行各種切割加工。4）成型后廢料易剝離，無須后固化處理工序。5）原材料價(jià)格便宜，制造成本較低。6）可制作較大尺寸的零件3D打印技術(shù)

》》》8、疊加實(shí)體制造工藝疊加實(shí)體制造工藝缺點(diǎn)：1）有激光消耗，并需要專門的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。2）當(dāng)加工溫度過高時(shí)，有火災(zāi)發(fā)生的隱患。3）工件表面有臺階紋。4）難以構(gòu)建形狀精密、多曲面的零件，僅限于構(gòu)建結(jié)構(gòu)簡單的零件。5）必須進(jìn)行防潮處理，紙制零件很容易吸濕變形，所以