精密与特种加工 第七讲 快速成型技术.ppt

图解过程 实例照片 本章总结 一、SLA 光固化立体造型 优点：? 1、表面质量较好；? 2、成型精度较高，精度在0.1mm（国内SLA精度在0.1—0.3mm之间，并且存在很大的波动性）；? 3、?系统分辨率较高。? 缺点：? 1、需要专用的实验室环境，成型件需要后处理，比如：二次固化，防潮处理等工序。? 2、尺寸稳定性差，随着时间推移，树脂会吸收空气中的水分，导致软薄部分的翘曲变形，进而极大地影响成型件的整体尺寸精度； 3、氦-镉激光管的寿命仅3000小时，价格较昂贵，由于需对整个截面进行扫描固化，成型时间较长，因此制作成本相对较高。? 4、?可选择的材料种类有限，必须是光敏树脂。由这类树脂制成的工件在大多数情况下都不能进行耐久性和热性能试验，且光敏树脂对环境有污染，使皮肤过敏。? 5、?需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中制作的每一个结构部位都能可靠定位，支撑结构需在未完全固化时手工去除，容易破坏成型件。? 二、SLS 选择性激光粉末烧结成形 优点：? 1、?与其他工艺相比，能生产较硬的模具。? 2、?可以采用多种原料，包括类工程塑料、蜡、金属、陶瓷等。? 3、?零件的构建时间较短。? 4、?无需设计和构造支撑。? ? 缺点：? 1、有激光损耗，并需要专门实验室环境，使用及维护费用高昂。? 2、需要预热和冷却，后处理麻烦；?  3、?成型表面粗糙多孔，并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。? 4、?需要对加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性，加工成本高。? 5、?成型过程产生有毒气体和粉尘，污染环境。 ? 精密与特种加工 HIGH EDUCATION PRESS 快速成形技术 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。 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、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。 基本思路： ● CAD模型建立 ● STL文件生成 ● 分层切片 ● 快速堆积成形 分类： 光敏树脂液相固化成形、选择性激光粉末烧结成形、薄片分层叠加成形和熔丝堆积成形等4种。 光敏树脂液相固化成形 光敏树脂液相固化成形（SL—Stereo Lithography)，又称光固化立体造型或立体光刻）。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。 特点： 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。 不足点：材料昂贵，具有一定的毒性。 应用： 1、可直接制作树脂功能件，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 头盔：新材料Somos 9420 EP-White是一种基于环氧树脂的光敏聚合物。 复杂件：RenShape SL 7800是一种具有高抗冲击强度的光敏聚合物 。 透明件 复杂件 选择性激光粉末烧结成形 选择性激光烧结成形（SLS—Selected 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。 SLS原理图 工作台上均匀铺上一层很薄（0.1~0.2mm）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。 特点： 材料应用面广，不仅能够制造塑料零件，还能制造陶瓷、石蜡等材料的零件。特别是可制造金属零件。 无需加支撑，因为没有被烧结的粉末起到支撑作用。因此可以烧结制造空心、多层