快速成型技术的原理

快速成型技术的原理、工艺过程及技术特点：1快速成型介绍RP快速原型制造技术，又叫快速成形技术〔简称RP技术RAPIDPROTOTYPIN〔简称RP技术，或RAPIDPROTOTYPINGMANUFACTUREING，简称RPM。快速成型〔RP〕技术是九十年月进展起来的一项先进制造技术，是为创、缩短产品开发周期、提高产品竞争力有乐观的推动作用。自此产生一个兴的技术领域。RPCAD/CAM快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其根本原理都是一样的，那就是“分层制造，逐层叠加“，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台“立体打印机“。RP技术的优越性显而易见：它可以在无需预备任何模具、刀具和工装卡具的状况下，直接承受产品设计〔CAD〕数据，快速制造出产品的样件、模具或模型。因此，RP技术的推广应用可以大大缩短产品开发周期、降低开发本钱、提高开发质量。由传统的“去除法“RP业产生的革命性意义。2、它具体是如何成形出来的呢？形象地比方：快速成形系统相当于一台“立体打印机“。叠加成三维坯件．然后进展坯件的后处理，形成零件。快速成型的工艺过程具体如下：l〕产品三维模型的构建。由于RP系统是由三维CAD模型直接驱CADCAD可以利用计算机关心设计软件〔如Pro/E,I-DEAS,SolidWorks,UG等〕直接构建，也可以将已有产品的二维图样进展转换而形成三CT然后利用反求工程的方法来构造三维模型。〕三维模型的近似处理。由于产品往往有一些不规章的自由曲面，加工前要对模型进展近似处理，以便利后续的数据处理工作。由于STL三角形用3个顶点坐标和一个法向量来描述，三角形的大小可以依据STLASCll码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比ASCII码输出形式的文件所占用的空间小得多，但ASCIICADSTL向，在成型高度方向上用一系列肯定间隔的平面切割近似后的模型，0.05mm~0.5mm，常用0.1mm。间隔越小，成型精度越高，但成型时间也越长，效率就越低，反之则精度低，但效率高。〕成型加工。依据切片处理的截面轮廓，在计算机掌握下，相应的成型头〔激光头或喷头〕按各截面轮廓信息做扫描运动，在工作台上一层一层地积存材料，然后将各层相粘结，最终得到原型产品。涂挂，或放在高温炉中进展后烧结，进一步提高其强度。快速成型特术具有以下几个重要特征：lRP技RP法难以制造甚至无法制造的零件。〕快速性。通过对一个CAD模型的修改或重组就可获得一个零有快速制造的突出特点。〕高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成简单的制造过程，快速制造工模具、原型或零件〕快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两大先进目〔〔CAD〕与制造〔CAM〕一体化〕与反求工程〔ReverseEngineering、CAD虚拟现实等相结合，成为产品决速开发的有力工具。造业产生重要影响。快速成型技术的分类：技术LaserTechnolog，例如：光固化成型SLA、分层实体制造〔LOM、选域激光粉末烧结〔SLS、外形沉积成型〔SDM〕等；基JettingTechnoloFD三维印刷〔3DP、多相喷射沉积〔MJD。下面对其中比较成熟的工艺作简洁的介绍。1、SLA〔StereolithogrphyApparatus〕工艺SLA工艺也称光造型或立体光刻，由CharlesHul于1984年获美国专利。1988年美国3DSystemSLA-I，这是世界上第一台快速成型机。SLARPSLA增大，材料也就从液态转变成固态。SLA点打到的地方，液体就固化。成型开头时，工作平台在液面下一个确维实体模型。SLA最为成熟的方法。SLA工艺成型的零件精度较高，加工精度一般可到达0.1mm，原材料利用率近100％。但这种方法也有白身的局限性，比方需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有肯定的毒性等。2、LOM〔LaminatedObjectManufacturing，LOM〕工艺LOM工艺称叠层实体制造或分层实体制造，由美国 Helisys公司的MichaelFeygin于1986年研制成功LOM工艺承受薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材外表事先涂覆上一层热熔胶。加工时，热压辊热压片材，使之与下面已成型的工件粘接用CO2激光器在刚粘接的层上切割出零件截面轮廓和工件外框并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格激光切割完成后工作台带动已成型的工件下降，与带状片材分别。供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使层移到加工区域。工作合上升到加工平面，热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚。再在层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的全部截面粘接、切割完。最终，去除切碎的多余局部，得到分层制造的实体零件。LOM工艺只需在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面。因此成型厚壁零件的速度较快，易于制造大型零件。工艺过程中不多余材料在加工中起到了支撑作用，所以LOM工艺无需加支撑。缺点是材料铺张严峻，外表质量差。SLSC.R.Dechard1989年研制成功。SLS工艺是利用粉末状材料成型的。将材料粉末铺洒在已CO2到零件的截面，并与下面已成型的局部连接。当一层截面烧结完后，铺上的一层材料粉末，有选择地烧结下层截面。烧结完成后去掉多余的粉末，再进展打磨、烘干等处理得到零件。SLSSLS吸引力。SLS用。4、3DP(ThreeDimensionPrinting〕工艺三维印刷工艺是美国麻省E-manualSachsSoligenDSPC〔DirectShellProductionCasting〕名义商品化，用以制造铸造用的陶瓷壳体和型芯。3DP工艺与SLS粘结剂〔如硅胶〕将零件的截面“印刷”在材料粉来上面。用粘结剂粘接的零件强度较低，还须后处理。先烧掉粘结剂，然后在高温下渗人金属，使零件致密化，提高强度。5FDM〔FusedDepostionModeling〕工艺熔融沉积制造〔FDM〕ScottCrump1988FDM的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、尼龙等。以丝状供料。材料在喷头材料挤出，材料快速凝固，并与四周的材料分散。快速成型技术的应用领域：RP〔包括产品的更换代〔或改型设计〕--造型设计--构造设计--根本功能评估--小批量试制，或进展一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外目的。快速成型的应用主要表达在以下几个方面：RP产品设计的CAD人员的设计思想和产品构造的合理性、可装配性、美观性，觉察设计中的问题可准时修改。假设用传统方法，需要完成绘图、工艺设计、工装模具制造等多个环节，周期长、费用高。假设不进展设计验证而直接投产，则一旦存在设计失误，将会造成极大的损失。可制造性、可装配性检验和供货询价、市场宣传，对有限空间RP定的简单零件，可以用RP，技术进展试生产以确定最正确的合理的工艺。此外，RP原型还是产品从设计到商品化各个环节中进展沟通的有效手段。比方为客户供给产品样件，进展市场宣传等，快速成型技术已成为并行工程和灵敏制造的一种技术途径。单件、小批量和特别简单零件的直接生产。对于高分子材料的零部件，可用高强度的工程塑料直接快速成型，满足使用要求;对于航空、航天及国防工业有特别意义。RP具，如低熔点合金模、硅胶模、金属冷喷模、陶瓷模等，进展中小批量零件的生产，满足产品更换代快、批量越来越小的进展趋势。快程、文物保护等行业也得到了越来越广泛的应用。快速成型技术的主要应用各行业的应用状况如下：◆汽车、摩托车：外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头试制。◆家电：各种家电产品的外形与构造设计，装配试验与功能验证，市场宣传，模具制造。◆航空、航天：特别零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动机的试制、装配试验。◆轻工业：各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制造。◆医疗：医疗器械的设计、试产、试用，CT扫描信息的实物化，手术模拟，人体骨关节的配制。遥感信息的模型制作。20以市场响应速度为第一的状况下，RP技术可以缩短产品开发周期，降低开发本钱，提高企业的竞争力。下面通过一些事例，说明该项技术在产品开发过程中起的作用。1陷，完善产品设计。在现代产品设计中，设计手段日趋先进，计算机关心设计使得产品设计快捷、直观，但由于软件和硬件的局限，设计人员仍无法直观地评价所设计产品的效果和构造的合理性以及生产250托车制作的掩盖件样件，包括油箱、前后挡板、车座和侧盖等共13AFS12修改，到达了抱负状态。这一验证过程，使设计更趋完善，避开了盲目投产造成的铺张。2．装配验证：制出样品实件，进展装配试验。天津某公司托付我方仟元，耗时2022•5157BABS手工拼接费时、费力，材料铺张大、加工周期长。对简单的构造和曲成型法，高度自动化，一次成型，周期短，精度高，与设计模型之间具有一一对应的关系，更适合样品组装件的生产和制造。325010。该零件具有简单的内部构造，传统机加工无法加工，只能呆用铸造成型。整个过程需经过开模、制芯、组模、浇铸、喷砂和机加等工序，与实际生产过程一样。其中仅开模一项就需三个月时间。这对于51010天后得到了铸造毛坯。经过必要的机加工，30天即完成了此款发动机的试制。4．快速铸造：在制造业特别是航空、航天、国防、汽车等重点行业，些零件的生产常承受铸造或解体加工的方法。在铸造生产中，模板、还需要钳工进展修整，不仅周期长、耗资大，而且从模具设计到加工对一些外形简单的铸件，如叶片、叶轮、发动机缸体、缸盖等，模具的制造是一个难度更大的问题，即使使用数控加工中心等昂贵的设备，在加工技术与工艺可行性方面仍有很大困难。可以设想，假设遇的。激光快速成型技术已被证明是解决小批量简单零件制造的格外有效叶片、发动机转子、泵体、发动机缸体、缸盖等千余仕扫盘钻件我56S80Omm410m造，模具制造周期约需半年，费用几十万。用快速铸造方法，快速成761026537比原打算提前了3个月。5．翻模成型：实际应用上，很多产品必需通过模具才能加工出来。用成830，浇入配好的硅橡胶，静置12•20，取出硅橡胶用刀沿预定分型线划开，将母模取出，用于浇铸泵壳蜡型的硅胶模即翻制成功。通过该模制出蜡型，经过涂壳、焙烧、失蜡短了三分之二，费用节约了四分之三。6．样品制作：制造产品替代品，用于展现产品，进展市场宣传，如通讯、家电及建筑模型制作等。7．工艺和材料验证：快速制作各种蜡模，用于精铸工艺和型材料的摸然后涂壳、编号、失蜡铸造。将所得叶片铸件进展测量，反复几次即涡轮，要求材质高，铸件密实。使用激光快速自动成型机，制作精铸用蜡模四个，编号涂