SLSLOMFDM简单介绍和比较实用教案

1、RP制造技术四大(s d)分支SLASLSLOMFDM光固化成型技术光固化成型技术选择性激光烧结技术选择性激光烧结技术分层实体制造技术分层实体制造技术熔融沉积熔融沉积(chnj)(chnj)造型造型工艺工艺第1页/共36页第一页，共37页。Selective Laser Sintering(SLS)选择性激光(jgung)烧结技术第2页/共36页第二页，共37页。一，一，SLSSLS简介简介(jin ji)(jin ji) Selective Laser Sintering(sls) is commercialized by the DTM Corporation. In many repec

2、ts SLS is similar to SLA except that the laser is used to sinter and fuse powder rather than photocure a polymeric liquid. 美国(mi u)DTM公司于1992年推出了SLS的商业化生产设备 SLS与SLA很相似，不同点是在SLS中激光用于烧结和熔化固体粉末，而不是聚合液的固化。第3页/共36页第三页，共37页。二，二，SLSSLS工艺流程工艺流程(n y li chn)(n y li chn) SLS技术使用的是粉状材料，从理论上讲，任何可熔的粉末都可以用作制造模型。而且

3、(r qi)制造出的模型可以用作真实的原型元件。 它利用粉末状材料（主要有塑料粉、蜡粉、金属粉、表面附有粘结剂的覆膜陶瓷粉、覆膜金属粉及覆膜砂等）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下按照界面轮廓信息进行有选择的烧结，层层堆积成形。第4页/共36页第四页，共37页。二，二，SLSSLS工艺流程工艺流程(n y li chn)(n y li chn) 具体步骤： 1. The first step is to prepare the “.STL/SLI” files. 第一步，准备“.STL/SLI” 文件(wnjin) 2. Inside the SLS machine, a thin lay

4、er of fusible powder is laid down and heated to just below its melting point by infrared heating panels at the side of the chamber. 第二步，用红外加热可熔粉末刚好低于其熔点第5页/共36页第五页，共37页。 3. Then a laser sinters and fuses the desired pattern of the first slice of the object in the powder. 第三步，用激光有选择地熔化和烧结粉末，形成零件的一个(y

5、 )层面。 4.This first slice descends ,the roller spreads out another layer of powder ,and the process repeats. 第四步，工作活塞下降一个(y )层厚，铺粉系统铺设新粉，控制激光束扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，就得到三维零件。第6页/共36页第六页，共37页。第7页/共36页第七页，共37页。三，三，SLSSLS工艺工艺(gngy)(gngy)的优点的优点1. 成形材料多样性，价格低廉：这是SLS最显著的特点。理论上凡经激光加热后能在粉末间形成原子联接的材料都可作为SLS成形材料。目前

6、已商业化的材料主要有塑料粉、蜡粉、覆膜金属粉、表面涂有粘结剂的陶瓷粉、覆膜沙等。2. 对制件形状几乎没有要求：由于下层的粉末自然成为上层的支撑，故SLS具有自支撑性，可制造任意(rny)复杂的形体，这是许多RP技术所不具备的。成型不受传统机械加工中刀具无法到达某些型面的限制。3. 材料利用率高：未烧结的粉末可以重复利用。第8页/共36页第八页，共37页。 4. 制件具有较好的力学性能：成品可直接用作功能测试或小批量使用。 5. 实现设计制造一体化：配套软件可自动将CAD数据转化(zhunhu)为分层STL数据，根据层面信息自动生成数控代码，驱动成形机完成材料的逐层加工和堆积，不需人为干预。第9

7、页/共36页第九页，共37页。第10页/共36页第十页，共37页。四，四，SLSSLS工艺工艺(gngy)(gngy)缺点缺点 设备成本(chngbn)高昂。 制件内部疏松多孔、表面粗糙度较大、机械性能不高。 制件质量很大程度上受粉末的影响，提升不易。 可制造零件的最大尺寸受到限制。 成型过程消耗能量大，后处理工序复杂。第11页/共36页第十一页，共37页。五，五，SLSSLS应用领域应用领域第12页/共36页第十二页，共37页。应用应用(yngyng)(yngyng)实例实例 快速原型制造：SLS工艺可快速制造所没计零件的原形，并对产品及时进行评价、修正以提高设计质量；可使客户获得直观的零件

8、模型；能制造教学、试验用复杂模型。 新型材料的制备及研发：利用SLS工艺可以开发一些新型的颗粒以增强复合材料和硬质合金。 快速模具和工具制造：SLS制造的零件可直接作为模具使用(shyng)，如熔模铸造、砂型铸造、注塑模型、高精度形状复杂的金属模型等；也可以将成形件经后处理后作为功能零件使用(shyng)。第13页/共36页第十三页，共37页。 在医学上的应用：SLS工艺烧结的零件由于具有很高的孔隙率，可用于人工骨的制造。根据国外对于用SLS技术制备的人工骨进行(jnxng)的临床研究表明，人工骨的生物相容性良好。第14页/共36页第十四页，共37页。 资料片介绍( jisho)SLS第15页

9、/共36页第十五页，共37页。Laminated Object Modeling（LOM）或 Layered Object Modeling (LOM)分层实体(sht)制造第16页/共36页第十六页，共37页。 一，LOM的工艺(gngy)原理第17页/共36页第十七页，共37页。二，二，LOMLOM的工艺流程的工艺流程(n y li chn)(n y li chn)l 1. 首先将涂有热熔胶的纸通过热压辊的碾压作用与前一层纸粘贴一起。l 2. 让激光束对CAD模型分层处理后获得的截面轮廓数据对当前层的纸进行截面轮廓扫描切割，切割出截面的对应轮廓，并对当前层的非截面轮廓部分切割成网格状。l

10、3. 使工作台下降，将新的一层纸铺在前一层的上面，重复(chngf)第一步。l 4. 如此反复，直到切割所有层的轮廓。第18页/共36页第十八页，共37页。第19页/共36页第十九页，共37页。三，三，LOMLOM的工艺的工艺(gngy)(gngy)特点特点优点：产品由原材料层层堆叠而成，属于制造中的“加法”，无需去除多余材料，节约原料，降低成本，资源利用率高，且绿色环保。相比于SLA或SLS，更适用于大部件的制造，在自动化产业中更为常用。成型速率高。由于该工艺不需要激光束扫描整个模型截面(jimin)，只需切割出内外轮廓等，所以加工时间主要取决于零件的尺寸及其复杂程度。不需要进行支撑设计，所

11、以前期处理的工作量小。第20页/共36页第二十页，共37页。 缺点： 由于其工艺特点所致，因此制造出的原型在各方向的机械性能有显著的不同(b tn)。 完成加工后，还需要手工清除无用的碎块，较为费时费工。 由于原材料的原因，所以应用范围受到一定的影响。第21页/共36页第二十一页，共37页。四，LOM的应用(yngyng)l汽车制造l家用电器(ji yn din q)l轻工业产品l玩具l建筑模型l医疗器械l人造器官模型l军事装备l航天器第22页/共36页第二十二页，共37页。 资料片介绍( jisho)第23页/共36页第二十三页，共37页。Fused Deposition Modeling(

12、FDM)熔融沉积造型熔融沉积造型(zoxng)(zoxng)技术技术第24页/共36页第二十四页，共37页。一，一，FDMFDM概述概述(i sh)(i sh) FDM技术是由Stratasys公司所设计与制造，可应用于一系列的系统中。这些系统为FDM Maxum，FDM Titan，Prodigy Plus以及Dimension。FDM技术利用ABS，polycarbonate(PC)，polyphenylsulfone (PPSF)以及其它材料。这些热塑性材料受到挤压成为半熔融状态的细丝，由沉积(chnj)在层层堆栈基础上的方式，从3D CAD资料直接建构原型。第25页/共36页第二十五页

13、，共37页。二，二，FDMFDM工艺工艺(gngy)(gngy)原理原理 首先将CAD模型进行分层处理(chl)，并生成控制喷嘴移动轨迹的二维几何信息。 FDM加热室将热熔性材料（ABS、尼龙、蜡等材料）加热到临界半流动状态，在计算机控制下，喷嘴头沿着所确定的二维几何信息的运动轨迹挤出半流动的材料，沉积固化成精确的零件薄层。 通过垂直升降系统，可以实现层层堆积粘贴，自下而上形成原型制件。第26页/共36页第二十六页，共37页。第27页/共36页第二十七页，共37页。FDMFDM设备设备(shbi)(shbi)熔融(rngrng)沉积造型设备（MEM-250-）1-加热喷头；2-X扫描机构；3-

14、丝盘；4-送丝机构；5-Y扫描机构；6-框架；7-工作平台；8-成形室第28页/共36页第二十八页，共37页。三，三，FDMFDM成型成型(chngxng)(chngxng)特点特点优点：操作简单、使用方便、无毒无味，对工作环境无要求，适合办公室环境运行。可快速构建瓶状或中空零件。原料以卷轴丝的形式提供，利于搬运和更换(gnhun)。原材料费用低，一般零件均低于20美元。可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS，浇铸用蜡和人造橡胶。第29页/共36页第二十九页，共37页。缺点：精度较低，难以构建复杂的零件(ln jin)。垂直方向强度较小。速度较慢，不适合构建大型零件(ln jin)。第3

15、0页/共36页第三十页，共37页。FDMFDM零件零件(ln (ln jin)jin)第31页/共36页第三十一页，共37页。FDM零件(ln jin)第32页/共36页第三十二页，共37页。几种几种(j zhn)(j zhn)工艺技术的对比工艺技术的对比SLA SLA 光固化成型光固化成型 SLS SLS 选择性激光烧结选择性激光烧结 FDM FDM 熔融沉积成型熔融沉积成型 LOM LOM 叠层实体制造叠层实体制造 优点优点 (1) (1) 成形速度极快，成形精度、成形速度极快，成形精度、表面质量高；表面质量高； (2) (2) 适合做小件及精细件。适合做小件及精细件。 (1) (1) 有

16、直接金属型的有直接金属型的概念，可直接得到塑概念，可直接得到塑料、蜡或金属件；料、蜡或金属件； (2) (2) 材料利用率高；材料利用率高；造型速度较快。造型速度较快。 (1) (1) 成形材料种类较多，成形材料种类较多，成形样件强度好，能直成形样件强度好，能直接制作接制作ABSABS塑料；塑料； (2) (2) 尺寸精度较高，表尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配面质量较好，易于装配 (3) (3) 材料利用率高；材料利用率高； (4) (4) 操作环境安全可在操作环境安全可在办公室环境下进行。办公室环境下进行。 (1) (1) 成形精度较高；成形精度较高； (2) (2) 只须对轮廓线进行

17、切割，制只须对轮廓线进行切割，制作效率高，适合做大件及实体件；作效率高，适合做大件及实体件； (3) (3) 制成的样件有类似木质制品制成的样件有类似木质制品的硬度，可进行一定的切削加工。的硬度，可进行一定的切削加工。 缺点缺点 (1) (1) 成形后要进一步固化处理；成形后要进一步固化处理； (2) (2) 光敏树脂固化后较脆，易光敏树脂固化后较脆，易断裂，可加工性不好；断裂，可加工性不好； (3) (3) 工作温度不能超过工作温度不能超过100100，成形件易吸湿膨胀，抗腐蚀能成形件易吸湿膨胀，抗腐蚀能力不强。力不强。 (1) (1) 成形件强度和表成形件强度和表面质量较差，精度低。面质量

18、较差，精度低。 (2) (2) 在后处理中难于在后处理中难于保证制件尺寸精度，保证制件尺寸精度，后处理工艺复杂，样后处理工艺复杂，样件变型大，无法装配。件变型大，无法装配。 (1) (1) 成形时间较长；成形时间较长； (2) (2) 做小件和精细件时做小件和精细件时精度不如精度不如SLASLA。 (1) (1) 不适宜做薄壁原型；不适宜做薄壁原型； (2) (2) 表面比较粗糙，工件表面有表面比较粗糙，工件表面有明显的台阶纹，成型后要进行打明显的台阶纹，成型后要进行打磨；磨； (3) (3) 易吸湿膨胀，成形后要尽快易吸湿膨胀，成形后要尽快表面防潮处理；表面防潮处理； (4) (4) 工件强

19、度差，缺少弹性。工件强度差，缺少弹性。 设备购费设备购费 高昂高昂 高昂高昂 低廉低廉 中等中等 日常维护日常维护费费激光器有损耗，光敏树脂价格激光器有损耗，光敏树脂价格昂贵，运行费用很高。昂贵，运行费用很高。 激光器有损耗，材料激光器有损耗，材料利用率高，原材料便利用率高，原材料便宜，运行费用居中。宜，运行费用居中。 无激光器损耗，材料的无激光器损耗，材料的利用率高，原材料便宜，利用率高，原材料便宜，运行费用极低。运行费用极低。 激光器有损耗，材料利用率很低，激光器有损耗，材料利用率很低，运行费用较高。运行费用较高。 发展趋势发展趋势 稳步发展稳步发展 稳步发展稳步发展 飞速发展飞速发展 渐趋淘汰渐趋淘汰 应用领域应用领域 复杂、高精