电子束烧结成形技术

3D打印-现在制造系统与3D制造技术主讲人：刘聪聪3D打印的简单介绍3D打印是一种快速成型技术，它是一种以数字模型文件为根底，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印的简单介绍3D打印机与普通打印机工作原理根本相同，只是打印材料有些不同，普通打印机的打印材料是墨水和纸张，而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料〞，是实实在在的原材料，打印机与电脑连接后，通过电脑控制可以把“打印材料〞一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。

3D打印的简单介绍3D打印步骤：1.计算机建模软件建模。2.将建成的三维模型“分区〞成逐层的截面。3.用生产图层切片指导打印机逐层打印。3D打印的开展史1986年，CharlesHull开发了第一台商业3D印刷机。1993年，麻省理工学院获3D印刷技术专利。1995年，美国ZCorp公司从麻省理工学院获得唯一授权并开始开发3D打印机。2005年，市场上首个高清晰彩色3D打印机SpectrumZ510由ZCorp公司研制成功。2023年11月，世界上第一辆由3D打印机打印而成的汽车Urbee问世。2023年8月，南安普敦大学的工程师们开发出世界上第一架3D打印的飞机2023年11月，苏格兰科学家利用人体细胞首次用3D打印机打印出人造肝脏组织。2023年11月，美国德克萨斯州奥斯汀的3D打印公司“固体概念〞(SolidConcepts)设计制造出3D打印金属手枪3D打印技术熔融沉积成形法

熔融沉积成型法(FDM,FusedDepositionModeling)，这种工艺是通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。每完成一层，工作台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层，如此反复最终实现零件的沉积成型。FDM工艺的关键是保持半流动成型材料的温度刚好在熔点之上(比熔点高1℃左右)。其每一层片的厚度由挤出丝的的直径决定，通常是0.25~0.50mm。熔融沉积成形法熔融沉积成形法优点是材料利用率高;材料本钱低;可选材料种类多;工艺简洁。缺点是精度低;复杂构件不易制造，悬臂件需加支撑;外表质量差。该工艺适合于产品的概念建模及形状和功能测试，中等复杂程度的中小原型，不适合制造大型零件。分层实体制造成形法分层实体制造成型法又称层叠法成形，工艺采用薄片材料。加工时，热压辊热压片材，使之与下面已成型的工件粘接；用激光器在新粘接的层面上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓和外框之间多余的区域切割出上下对齐的网格；激光切割完之后，工作台带动已成型的工件下降，与带状片材别离，供料机构带动带料移动，使新层移到加工区域。工作台上升，重复进行下一层制造。分层实体制造成形法分层实体制造成形法优点是成型速度较快，无需设计和制作支撑结构，可制作尺寸大的原型，原材料价格廉价，原型制作本钱低。缺点是不能直接制作塑料原型，难以构建形状精细、多曲面的零件，成型后需进行外表打磨，前、后处理费时费力，不能制造中空结构件。光固化成形法光固化成型法通过控制激光光束，按设计的路径照射到液态光敏树脂外表，使外表特定区域内的一层树脂固化。当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。光固化成形法光固化成形法优点成熟度高,由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具。可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具。缺点系统造价高昂,使用和维护本钱过高。对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻。成型件多为树脂类,强度,刚度,耐热性有限,不利于长时间保存。激光选区烧结法

整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。激光选区烧结法激光选区烧结法优点可以采用多种原料，例如绝大多数工程用塑料、蜡、金属、陶瓷等。零件构建时间短，无需设计和构造支撑，无需对零件进行后矫正。缺点外表粗糙度受粉末颗粒大小及激光点的限制，需要对加工室不断充氮气以确保烧保结过程的平安性，加工的本钱高，产生有毒气体，污染环境。电子束熔化成形法利用金属粉末在电子束轰击下熔化的原理，先在铺粉平面上铺展一层粉末并压实；然后，电子束在计算机的控制下按照轮廓截面信息进行有选择的烧结，金属粉末在电子束的轰击下烧结在一起，并与下面已成型的局部粘接，层层堆积，直至整个零件全部烧结完成；最后去除多余粉末便得到想要的零件。电子束熔化成形法电子束熔化成形法

电子束熔化成形技术主要有送粉、铺粉、熔化/烧结等工艺步骤,其真空室内具备铺送粉机构、粉末回收箱及成形平台。同时,还包括电子枪系统、真空系统、电源系统和控制系统。其中,控制系统包括扫描控制系统、运动控制系统、电源控制系统、真空控制系统和温度检测系统。电子束熔化成形法控制计算机控制电路电子枪聚焦系统工作面电子束熔化成形法电子束熔化成型系统由5个子系统构成。工艺控制子系统是整个系统的中枢,控制、协调系统各局部的工作以实现电子束选区烧结工艺。束流扫描子系统和粉末操纵子系统负责对系统中的物质流(粉末材料)进行处理,是工艺的最终执行局部。数据处理子系统负责系统中数据流的管理与维护,为控制驱动子系统提供数控文件。环境控制子系统为工艺提供必要的环境条件,如真空度、温度等。电子束熔化成形法

优点有的功率高,电子束可以容易地做到几千瓦级的输出。电子束移动方便且无运动惯性，束流易于控制，因而可以实现快速扫描，成形速度快。高能量利用率，无反射、加工材料广泛，真空加工环境。

缺点需要专用设备和真空系统，价格昂贵，加工生产有一定的局限性。总结展望

相对于传统的材料去除技术，3D打印采用的是材料累加的制造方法，不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用