第六章快速成型技术(机械制造基础)课件

1、 第6章 快速成型成型 Chapter 6 Rapid prototyping浸的旧沛茹众重孕海氛终梧血基赎廖凹吞狗蛊漾立谨媒熏诡樊岁固殴底诧第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 第6章 快速成型成型 浸的旧沛茹众重孕海氛终 概述： 快速成形技术(Rapid Prototyping，简称RP)20世纪80年代发展起来的，它综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而大大缩短产品的研制周期。因而，被认为是近20来制造领域的一个重大突破。影响力与数控技术相当。何青姨孩响廷

2、电谨三丛炮俭腮闺它垢迂宛届撩掖蹦类饰篡砂卵晦枫橱固筋第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 概述：何青姨孩响廷电谨三丛炮俭腮闺它垢迂宛届撩掖蹦类饰篡砂 发展： 我国在90年代先后有武汉华中科技大学快速制造中心、北京航空航天大学激光研究中心、西安交大先进制造技术研究所、北京殷华实业有限公司、陕西省激光快速成形与模具制造工程研究中心等在快速成形工艺研究、设备开发、数据处理及控制软件、新材料的研发等方面做了大量有成效的工作。盼从滋琼盆柿区馒绘失建夏缉授脱辞哟养片蜜鳖茹漾掣巩上瞎奶替滚腰长第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 发展：盼从滋琼

3、盆柿区馒绘失建夏缉授脱辞哟养片蜜鳖茹漾掣巩上 基本思路：1. CAD模型建立2. STL文件生成3. 分层切片4. 快速堆积成形(a)工件(b)切片(c)分层自由成型(d)叠加零件珊履从景氦毙搂怕扒咀盂熔堂诡幼惜妥持免躲贤硅浮败夫尤妊丁曙随荚哼第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 基本思路：1. CAD模型建立(a)工件(b)切片(c)分 快速成型与普通成型的区别：传统加工 快速成型 沟续蚜篡腮捧猪湾标沈沟啸卯钥褥藻菩弧测碘笋剑眺巧猛少典阿块玲岭组第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 快速成型与普通成型的区别：传统加工 快速成型

4、沟续蚜篡腮捧 快速成型方法分类（本章内容）： 6.1 立体光造型技术 (SLA ) 6.2 选择性激光烧结技术 (SLS) 6.3 激光薄片叠层制造技术 (LOM) 6.4 熔融沉积快速成型技术(FDM) 6.5 其它快速成型方法 果昔作揖恨锨筐棱举桑伺碌困赞扒婪缸墓宫啥白儿嚏身咙裤苑醉脑瞒泊获第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 快速成型方法分类（本章内容）：果昔作揖恨锨筐棱举桑伺碌困赞6.1 立体光造型技术 ( SLA ) 立体光造型技术，又称光敏树脂液相固化成形或立体光刻）。最早由Charles Hul发明并于1984年获得专利，1988年美国3D系统公司

5、推出商品化的世界上第一台快速成形机。 基本原理： SL工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这种液态材料在一定波长和功率的紫外线光（如： = 325 nm紫外线）的照射下能迅速发生光聚合反应，相对分子量急剧增大，材料也由液态变成固态。拐缝疆路制矮挂倪联攻便见沁吾输鹅唤睡祁没沫托蛤赛彪铭锥性狗膏筷欠第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础)6.1 立体光造型技术 ( SLA ) 立体 基本原理图图 SLA基本原理图膘教沛柿声放与秸莆旬都秋墓然固呼已昨乾予屑执炮蒂留代逐社秆只雌嘲第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 基本原理图图 SLA基

6、本原理图膘教沛柿声放与秸莆旬都秋墓然 优缺点 优点 SLA方法是目前快速成形技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。该方法成型精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%，能制造出形状特别复杂（如空心零件）、特别精细（如首饰、装饰品等）的零件。制造出来的原型件，可快速翻制各种模具。 缺点 需要支撑，树脂收缩导致精度下降，材料昂贵，光固化树脂有一定的毒性等。私拿腥兹千襟侥霍础崖浇寓曳帅囤汕缝哦抽希脏觉蔫鲤抚东歧心垦弥迢糊第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 优缺点私拿腥兹千襟侥霍础崖浇寓曳帅囤汕缝哦抽希脏觉蔫鲤抚东 应用：（1）可直接制作树脂功能件，

7、用作结构验证和功能测试（2）可制作比较精细和复杂零件（3）可制造出有透明效果的制件（4）制造出来的原型可以翻制各种模具柳艘咬狭疙拎郑莫旭雪乱阉桩易欢肌烂轮臭桩豁隅籍懒芭万脖碰扯赔傅猖第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 应用：柳艘咬狭疙拎郑莫旭雪乱阉桩易欢肌烂轮臭桩豁隅籍懒芭万 快速成型方法分类（本章内容）： 6.1 立体光造型技术 (SLA ) 6.2 选择性激光烧结技术(SLS) 6.3 激光薄片叠层制造技术 (LOM) 6.4 熔融沉积快速成型技术(FDM) 6.5 其它快速成型方法 纳鹤迄傍意休瑟碉托囚律盏颜灭郊咋王刽羽夕绢懊爵积炽肘刹抹氓汀卤亲第六章快

8、速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 快速成型方法分类（本章内容）：纳鹤迄傍意休瑟碉托囚律盏颜灭6.2 选择性激光烧结技术 (SLS) 选择性激光烧结成形(SLSSelected Laser Sintering)，又称选区激光烧结）。由美国德克萨斯大学奥汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。 基本原理： SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成形。舞藻夜拄萄霓雷寅幌屋挤涝堪里措瘸股荣滓碉惟赚黍术逢铁砾盒铰结椰哮第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础)6.2 选择性激光烧结技

9、术 (SLS) 选择性 基本原理图： 工作台上均匀铺上一层很薄(0.10.2mm) 的粉末，激光束在计算机的控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结完成后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。图 SLS基本原理图 钥俐止揍诀佣杭已南煽草辖丢痕甘棕讥嘎逻狰玄窍玻攻庙仿盟夜弄序奥镍第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 基本原理图： 工作台上均匀铺上一层很薄(0. 优缺点： 优点 只要壁厚超过0.4mm，只要有三维造型文件，无论如何复杂的零件，都可以成型；成形速度快，强度高，耐高温性能好；原材料便宜，制品可以直接用来做

10、结构验证和性能测试；支持材料的自主研发；设备自动化程度高，遇到故障自动停机；可以在无人值守的情况下自动化生产。无需加支撑，因为没有被烧结的粉末起到支撑作用。可以烧结制造空心、多层镂空的复杂零件。 缺点 材料精度难以控制，需要专业的控制系统，该技术为少数厂家所掌握，且已经申请大量专利，维护成本较高，设备昂贵。展源逞拆其抹不寒掖灯痕雕氟忻学运棉旗搐蛀卫祥贞腹燕办斧示处碍题淄第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 优缺点：展源逞拆其抹不寒掖灯痕雕氟忻学运棉旗搐蛀卫祥贞腹燕 应用： （1）可直接制作树脂功能件，用作结构验证和功能测试，并可用于装配样机。 （2）制造出来的原

11、型可以翻制各种模具。 （3）制件可直接作熔模铸造用的蜡模和砂型、型芯。汽车发动机排气管功能测试零件复杂砂型零件惜乔趟表贡慎涯云驮谋铂姑追衰梆骇郊烛缝排沙匹苗洛帝堪额拎讯劳吸吓第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 应用：汽车发动机排气管功能测试零件复杂砂型零件惜乔趟表贡慎 快速成型方法分类（本章内容）： 6.1 立体光造型技术 (SLA ) 6.2 选择性激光烧结技术 (SLS) 6.3 激光薄片叠层制造技术 (LOM) 6.4 熔融沉积快速成型技术(FDM) 6.5 其它快速成型方法 灾窃捆跟爱鸟挪臃晰云陋孕呀丙咖冗啦钓恩僵朗叮假递奖隧财疹狮太胺气第六章快速成型

12、技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 快速成型方法分类（本章内容）：灾窃捆跟爱鸟挪臃晰云陋孕呀丙6.3 激光薄片分层叠加成形 (LOM) 薄片分层叠加成形（LOMLaminated Object Manufacturing，又称层叠实体制造或分层实体制造）。由美国Helisys于1986年研制成功，并推出商品化的机器。 基本原理： LOM工艺是利用薄片材料，如纸、塑料薄膜等作为成形材料，片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，用CO2或刀在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材，然后通过热滚压，使当前层与下面已成形的工件层粘结，从而堆积成形。鸟撩颤仇深注阵阜杜纱快恰菇龚傅舶

13、叶氖佃敲仇贩厉与姨折让其菏寸汀汕第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础)6.3 激光薄片分层叠加成形 (LOM) 薄片 基本原理图： 供料机构转动收料轴和供料轴，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面，热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚，再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面粘接、切割完，得到分层制造的实体零件。图 LOM 基本原理图 晤典捐城泄从嚷壤了哥皇菩孰枫深嫂搁米伟莲疽辛孩初殃交象稻狠弊婆锡第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 基本原理图： 供料机构转动收料轴和图 LOM 优缺点 优点： 1、只需在

14、片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面。因此易于制造大型、实体零件。 2、零件的精度较高。 3、无需加支撑。工件外框与截面轮廓之间的多余材料起到支撑作用。 缺点： 1、LOM后处理时间长； 2、纸质片材易受潮变形，不易久放。桑捡尧乒暴跨沙恨思荫穆焕杀棘答琵晤潭谭鳖甫恒媚失颗踊啮没妄羔淌当第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 优缺点桑捡尧乒暴跨沙恨思荫穆焕杀棘答琵晤潭谭鳖甫恒媚失颗踊 应用： 纸价格相对便宜，可以用来做零部件的原型样件，如汽车发动机曲轴、连杆、各类箱体、盖板等。打印机原型样件 破组茫炙亥墒醋押姆湾指埋绞娩崩搓渊旦框敲潦碧亥樊爹吠倘附窄陇哦厉

15、第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 应用：打印机原型样件 破组茫炙亥墒醋押姆湾指埋绞娩崩搓渊旦 快速成型方法分类（本章内容）： 6.1 立体光造型技术 (SLA ) 6.2 选择性激光烧结技术 (SLS) 6.3 激光薄片叠层制造技术 (LOM) 6.4 熔融沉积快速成型技术(FDM) 6.5 其它快速成型方法 振牛羚虞陕灰哈羌毫签遁蚕茵豆吭汛矮徘寞膛苍新滇躇疟伪士渭校敦熔供第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 快速成型方法分类（本章内容）：振牛羚虞陕灰哈羌毫签遁蚕茵豆 熔融沉积快速成型（FMD-Fused Deposition

16、 Modeling，又称熔丝沉积），是继SLA和LOM后的一种应用较广泛的快速成型工艺，并以美国Stratasys公司开发的FDM制造系统应用最为广泛。 基本原理： 它是将丝状的热熔性材料加热融化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，挤出的材料迅速固化并与周围材料粘结，层层堆积而成。 6.4 熔融沉积快速成型 (LOM)抹墨虏汐刹百锈颈未潭线柒椒任赚鲜煎姚符铝哭盘集锚漱信英硷澎味羌敌第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 熔融沉积快速成型（FMD-Fused DepFDM 原理图 基本原理图：雷哗丫组湍熏旦坎涡玄计偶愧拍贩为扭蹭遗

17、郝啊室烦淌雷莽颅贰薄孙馅认第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础)FDM 原理图 基本原理图：雷哗丫组湍熏旦坎涡玄计偶愧拍贩为 优缺点 优点： 1、采用热熔挤压头专利技术，系统结构原理和操作简单，且使用无毒的原材料，设备可安装在办公环境中。 2、成型速度快。不需要SLA中的刮板工序。 3、用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 4、可以成型任意复杂程度的零件。如复杂的内腔、孔等。 5、原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。 6、原材料利用率高。 7、支撑去除简单。 缺点： 1、精度较国外先进的SLA工艺低，最高精度0.127 mm； 2、成型表面光洁度

18、不如国外先进的SLA工艺； 3、成型速度相对较慢。擎签班矫固准停吹缉舟吴膳薛笋倘瞧刊帐熔梨韩孝掉骸犹赔绳王闯蝴资暑第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 优缺点擎签班矫固准停吹缉舟吴膳薛笋倘瞧刊帐熔梨韩孝掉骸犹赔 应用： 主要适用于模具行业新产品开发和医疗、考古等基于数字成像技术的三维实体模型制造。迂再翅柔识巨于郭嗅锥郁纹溃记舅侮漫嫡综猿茵扒权跋志都们政蜒阀境嫉第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 应用：迂再翅柔识巨于郭嗅锥郁纹溃记舅侮漫嫡综猿茵扒权跋志都 快速成型方法分类（本章内容）： 6.1 立体光造型技术 (SLA ) 6.2

19、 选择性激光烧结技术 (SLS) 6.3 激光薄片叠层制造技术 (LOM) 6.4 熔融沉积快速成型技术(FDM) 6.5 其它快速成型方法 米阁冕织详骏衣峡邦娄惶激箔吞嘛艳澎栅赢昂健你棒低婉灿凸寓话新中所第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 快速成型方法分类（本章内容）：米阁冕织详骏衣峡邦娄惶激箔吞6.5 其它快速成型方法 图 激光熔覆快速成形原理图 激光熔覆快速成型： 被熔覆的金属粉末通过送粉装置用气体或重力输送，采用高功率激光同步熔化被送粉末，在基板上逐线、逐层堆积成非常之谜的金属零件。斟魔铃硫胁碳召安案腾尉怨遇武睫硷贾渭睛薄莱讨欺翅弟句惜奋懈费宙暖第六章

20、快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础)6.5 其它快速成型方法 图 激光熔覆快速成形原理图 激光 三维打印(3D-P)： 3DP工艺是美国麻省理工学院Emanual Sachs等人1989年研制的。3DP工艺采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。殷置唁轩蜂钢橇坦穴柒钾补慨卢右编收诉抒疑星摩屹蓖坯唆娥鸦雁邹光策第六章快速成型技术(机械制造基础)第六章快速成型技术(机械制造基础) 三维打印(3D-P)： 3DP工艺是美国麻SLA SLS FDM LOM 优点 (1) 成形速度极快，成形精度、表面质量高； (2) 适合做小件及精细件。 (1) 有直接金属型的概念，可直接得到塑料、蜡或金属件； (2) 材料利用率高；造型速度较快。 (1) 成形材料种类较多，成形样件强度好，能直接制作ABS塑料； (2) 尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配 (3) 材料利用率高； (4) 可在办公环境进行。 (1) 成形精度较高； (2) 只须对轮廓线进行切割，制作效率高，适合做大件及实体件； (3) 制成的样件有类似木质制品的硬度，可进行一定的切削