快速成形制造技术现状及进展

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1、快速成形制造技术现状及进展简介快速成形制造技术又称为快速原型制造技术(RapidPrototypingManufacturing简称RPM)。其基本原理是利用CAD三维设计的结果和逐层堆积的方式制造零件。传统零件制造方法有去除法和变形法，而RPM方法是靠添加材料来制造零件，又称为材料添加制造法(MaterialAdditiveManufacturing或MaterialIncreaseManufacturing)，有的文献中将这类技术又称为实体自由成形制造(SolidFreeformFabrication简写为

2、SFF)，强调可以成形任意复杂的实体。用途新产品设计验证制造样件快速工具制造(Rapidtooling)零件的直接生产制作医学模型制作雕塑艺术品用途－新产品设计验证设计思想验证：检验实物是否体现了造型、结构等方面的设计思想，同时也可检验原设计是否存在缺陷。功能验证：检验零件的某些性能是否满足要求，例如使用的舒适性等。工艺性验证：用实物检验零件的可制造性、可装配性。增强设计部门和制造部门的沟通，促进DFX和CE技术的实施。包装和运输方面，需要通过实体模型分析包装、存贮、运输等各个环节中的情况，优化产品在内包装盒或

3、纸箱中的排列。用途－新产品设计验证在产品开发研制过程的不同阶段中，设计修改对产品成本的影响以指数级数上升。如果设计方案在早期修改得越完善，在修改代价越来越昂贵的后期阶段，不得已的反复就会越少，产品的研发总成本就越低。用途－制作样件向用户提供样件，有利于用户对设计进行评价，有利于对用户订货的快速反应。向销售部门提供样件，进行市场宣传。为工程投标提供样件，为竞标创造有利条件。实物模型使得设计思想更易理解，因而具有更好的说服力，有利于促销、竞标。用途－制作样件用途－快速工具制造复杂板金模具精密铸造模具注塑模具粉末冶金

4、模具用途－制作医学模型根据CT或核磁测量的患者骨骼断层数据，利用CAD建模技术得到病人的骨骼三维模型，用RPM技术做出样件，作为确定手术方案的依据。用途－制作雕塑艺术品雕塑包括艺术创作过程和加工制作的过程。制作过程的失误可能使最终的作品无法体现原有的创作思想。RPM技术可以使制作过程避免失真，真实体现雕塑家的创作思想。RPM技术分类及原理当前成熟的RPM技术有：光固化立体造型(Stereolithographyapparatus,SLA)选区激光烧结技术(Selectivelasersintering,SLS)

5、熔融沉积技术(Fuseddepositionmodeling,FDM)分层物体制造(Laminatedobjectmanufacturing,LOM)三维打印技术(3Dprinting,3DP)激光敷层技术(Laserclading,LC)分类及原理－SLA光固化立体造型(Stereolithographyapparatus,SLA)分为逐点和逐层二种固化方式第一种逐点固化方式是利用紫外激光在计算机控制下对液态感光树脂进行逐点扫描，使被扫描区液态树脂表层发生光聚合而固化，形成一个薄层的二维图形。然后工作台下降一

6、层高度，激光器对覆盖在表层的液态树脂再次扫描，形成另一个薄层的二维图形……，最终形成三维实体模型。分类及原理－SLA美国3DSYSTEM的SLA激光快速成型机分类及原理－SLA第二种逐点固化方式是采用紫外光源光笔对光敏树脂扫描，完成逐点固化。这种设备不采用激光器，所以设备价格低，运行费用低。但其扫描精度和扫描速度均低于前者。西交大研制的紫外光笔扫描CPS快速成形机分类及原理－SLA第三种逐点固化方式是采用两个频率不同的激光器，激光束相互垂直，在光敏树脂中相交。其中一束激光将树脂激活到可逆的亚稳状态，另一束激光使

7、树脂发生聚合。逐层固化方式是采用一系列掩模逐个遮盖液态感光树脂，掩模图案是根据零件每层的截面形状制做的，透光部分代表零件截面形状，UV射线通过掩模照射在树脂表面，零件截面形状部分被固化，其余部分仍为液态树脂，逐层固化后成为树脂零件。这种方式的成型速度高于逐点固化方式，不需要激光器，设备成本低。SLA技术特点耗材为光敏树脂，价格高，原料种类少；材料利用率高，接近100％；成形过程分辨率高，零件精度高，表面质量好；适于成型复杂形状的中小零件；成形过程中需要有支撑结构；设备投资大，生产率高。选区激光烧结技术(Sele

8、ctivelasersinteringSLS)在工作台上均匀的铺一层热敏粉末，厚约0.1～0.2mm。辅助加热装置将其加热到熔点以下温度。利用激光在计算机控制下对粉末层进行有选择的照射，使被照射粉末达到其烧结温度，粉末颗粒间发生表层粘接，从而烧结在一起。然后工作台下降一层高度，在已烧结层上再铺一层粉末。这样逐层烧结形成三维实体。成型材料为各种可烧结粉末，如石蜡、塑料、低熔点金属粉末，或