直写快速成型机-文献综述

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1、直写快速成型机目前,国内外直写快速成型机的成型方法有很多种。根据使用材料的形态(气态、液态、固态或粉末)和成型机理不同,快速成型有下列几种比较成熟的方法:1.立体光刻技术立体光刻成型(StereoLithographyApparatus.简称SLA)技术是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的实用化技术。该技术采用紫外激光束硬化光敏树脂生成二维物体。在液槽中盛满液态的光敏树脂,树脂可以在紫外激光照射下进行聚合反应,发生相变,由液态变为固态。成型开始时,工作台下降至液面以下一个层高的距离,在计算机控制下的激光束以预先确定的各个分

2、层截面的轮廓为轨迹逐点快速扫描,被扫描区域固化,从而形成一个固态薄截面。然后升降机构带动工作台再下降一个层高,其上又覆盖上一层液态树脂,以便进行第二层扫描固化,新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复,直到加工出整个模型。SLA技术的常用原料是热固性光敏树脂,主要用于制造各种模具和模型等。还可以通过在光敏树脂中加入其他的材料成型,用制造出的原型代替熔模精密铸造中的蜡模等。2.分层实体造型分层实体造型(LaminatedObjectManufacturing,简称LOM)技术是近年来发展起来的又一种直写快速成型机,它是通过对原料纸进行层

3、合与激光切割来形成零件。这种工艺采用激光器按照CAD分层模型所获得的数据,用激光束将单面涂有热溶胶的薄膜材料或其他材料的箔带切割成预制原型在该层平面的内外轮廓,再通过加热辊加热,使刚刚切好的一层与下面己切割层粘接在一起。这样通过逐层切割、粘合,最后将不需要的材料录」离,得到预制的原型。LOM技术常用的材料是纸、金属箔、陶瓷膜、塑料膜等,除了制造模具、模型以外,还可以制造结构件。但是制件的粘结强度与所选的基材和胶种密切相关,废料的分离比较费时,边角废料多。3.熔丝沉积造型熔丝沉积造型(FusedDepositionModeling,简称

4、FDM)技术是采用热熔喷嘴,将半流动的材料按CAD分层数据控制的路径挤压并沉积在指定位置凝固成型,逐层沉积、凝固后形成整个原型或零件。这一技术也称为熔化堆积法、熔融挤出成模(MEM)等。FDM的技术关键是得到一定粘度、易沉淀、挤出程度容易调整的熔体。它用液化器代替了激光器,所用材料主要是石蜡、塑料等低熔点材料和低熔点金属,可直接制造金属件和多种模型。此技术具有系统成本低、体积小、无污染等优点,是办公环境下的理想的桌面制造技术。4.三维喷涂粘接三维喷涂粘接(ThreeDimensionalPrinting,简称3DP)技术是一种不依赖激

5、光的成型技术。其原理类似于喷墨打印机,它使用粉末材料和粘接剂,按原型或零件分层界面轮廓,喷头在每一层铺好的材料粉末层上有选择地喷射粘接剂,喷过粘接剂的路径材料被粘接在一起,其他地方仍为松散的粉末。层层粘接后就得到一个三维空间实体,去除实体周围的粉末材料后烧结成型,就得到了所要求的原型或零件。3DP技术采用的材料包括陶瓷、金属、塑料等粉料。造型的过程中可以随时改变材料,因此可以制造多种不同材料、颜色、力学性能、热性能组合的复合材料零件和非均质结构材料零件。但是这种制件有精度较差、制件易变形甚至出现裂纹等缺陷。5.选择性激光烧结选择性激光

6、烧结(SelectedLaserSintering,简称SLS)技术是首先由CAD产生制件的二维模型,用分层切片软件对其进行切片处理,获得各截面形状的信息参数,在计算机的控制下,激光对材料粉末分层扫描,使粉末材料粘结固化,再进行下一层扫描烧结,如此层层叠加,最终生成所需要的二维实体制件。SLS技术突破了快速原型由于其制造方法要求的使用材料的限制,现在可以烧结陶瓷、塑料、石蜡等多种材料,还将开发更多的使用材料,用金属粉末直接进行烧结的工艺正在研究阶段队.由于激光烧结工艺参数对制件精度、强度的影响很大,对经验的依赖性非常强。尤其是烧结塑料

7、材料时,针对某种材料,合理地选取工艺参数,对提高烧结制件精度、避免烧结缺陷是非常重要的。自1991年以来,Dayton大学每年举办Cenf.onRapidPrototyping,它是快速成型历史最悠久的会议并陆续提出了多种快速成型方法及成型机。目前在美国、欧共体、口本等快速成型制造技术研究和应用较深入的国家,有关于快速成型制造技术的专门学术期刊,如美国的RapidPrototypingReport等,并且定期召开以快速成型制造技术为主题的学术会议。由美国SME协会的RPA分会主办的工nt.Conf.onRapidPrototyping

8、andManufacturing会议,侧重点为快速成型制造对制造业的影响,并伴有大量销售商的展览。Taxax大学每年举办TheSolidFreeFormFabrication学术会议,会议侧重点为快速成型制造科学研究。欧

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1、直写快速成型机目前,国内外直写快速成型机的成型方法有很多种。根据使用材料的形态(气态、液态、固态或粉末)和成型机理不同,快速成型有下列几种比较成熟的方法:1.立体光刻技术立体光刻成型(StereoLithographyApparatus.简称SLA)技术是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的实用化技术。该技术采用紫外激光束硬化光敏树脂生成二维物体。在液槽中盛满液态的光敏树脂,树脂可以在紫外激光照射下进行聚合反应,发生相变,由液态变为固态。成型开始时,工作台下降至液面以下一个层高的距离,在计算机控制下的激光束以预先确定的各个分

2、层截面的轮廓为轨迹逐点快速扫描,被扫描区域固化,从而形成一个固态薄截面。然后升降机构带动工作台再下降一个层高,其上又覆盖上一层液态树脂,以便进行第二层扫描固化,新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复,直到加工出整个模型。SLA技术的常用原料是热固性光敏树脂,主要用于制造各种模具和模型等。还可以通过在光敏树脂中加入其他的材料成型,用制造出的原型代替熔模精密铸造中的蜡模等。2.分层实体造型分层实体造型(LaminatedObjectManufacturing,简称LOM)技术是近年来发展起来的又一种直写快速成型机,它是通过对原料纸进行层

3、合与激光切割来形成零件。这种工艺采用激光器按照CAD分层模型所获得的数据,用激光束将单面涂有热溶胶的薄膜材料或其他材料的箔带切割成预制原型在该层平面的内外轮廓,再通过加热辊加热,使刚刚切好的一层与下面己切割层粘接在一起。这样通过逐层切割、粘合,最后将不需要的材料录」离,得到预制的原型。LOM技术常用的材料是纸、金属箔、陶瓷膜、塑料膜等,除了制造模具、模型以外,还可以制造结构件。但是制件的粘结强度与所选的基材和胶种密切相关,废料的分离比较费时,边角废料多。3.熔丝沉积造型熔丝沉积造型(FusedDepositionModeling,简称

4、FDM)技术是采用热熔喷嘴,将半流动的材料按CAD分层数据控制的路径挤压并沉积在指定位置凝固成型,逐层沉积、凝固后形成整个原型或零件。这一技术也称为熔化堆积法、熔融挤出成模(MEM)等。FDM的技术关键是得到一定粘度、易沉淀、挤出程度容易调整的熔体。它用液化器代替了激光器,所用材料主要是石蜡、塑料等低熔点材料和低熔点金属,可直接制造金属件和多种模型。此技术具有系统成本低、体积小、无污染等优点,是办公环境下的理想的桌面制造技术。4.三维喷涂粘接三维喷涂粘接(ThreeDimensionalPrinting,简称3DP)技术是一种不依赖激

5、光的成型技术。其原理类似于喷墨打印机,它使用粉末材料和粘接剂,按原型或零件分层界面轮廓,喷头在每一层铺好的材料粉末层上有选择地喷射粘接剂,喷过粘接剂的路径材料被粘接在一起,其他地方仍为松散的粉末。层层粘接后就得到一个三维空间实体,去除实体周围的粉末材料后烧结成型,就得到了所要求的原型或零件。3DP技术采用的材料包括陶瓷、金属、塑料等粉料。造型的过程中可以随时改变材料,因此可以制造多种不同材料、颜色、力学性能、热性能组合的复合材料零件和非均质结构材料零件。但是这种制件有精度较差、制件易变形甚至出现裂纹等缺陷。5.选择性激光烧结选择性激光

6、烧结(SelectedLaserSintering,简称SLS)技术是首先由CAD产生制件的二维模型,用分层切片软件对其进行切片处理,获得各截面形状的信息参数,在计算机的控制下,激光对材料粉末分层扫描,使粉末材料粘结固化,再进行下一层扫描烧结,如此层层叠加,最终生成所需要的二维实体制件。SLS技术突破了快速原型由于其制造方法要求的使用材料的限制,现在可以烧结陶瓷、塑料、石蜡等多种材料,还将开发更多的使用材料,用金属粉末直接进行烧结的工艺正在研究阶段队.由于激光烧结工艺参数对制件精度、强度的影响很大,对经验的依赖性非常强。尤其是烧结塑料

7、材料时,针对某种材料,合理地选取工艺参数,对提高烧结制件精度、避免烧结缺陷是非常重要的。自1991年以来,Dayton大学每年举办Cenf.onRapidPrototyping,它是快速成型历史最悠久的会议并陆续提出了多种快速成型方法及成型机。目前在美国、欧共体、口本等快速成型制造技术研究和应用较深入的国家,有关于快速成型制造技术的专门学术期刊,如美国的RapidPrototypingReport等,并且定期召开以快速成型制造技术为主题的学术会议。由美国SME协会的RPA分会主办的工nt.Conf.onRapidPrototyping

8、andManufacturing会议,侧重点为快速成型制造对制造业的影响,并伴有大量销售商的展览。Taxax大学每年举办TheSolidFreeFormFabrication学术会议,会议侧重点为快速成型制造科学研究。欧

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