先进制造技术导论3b

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1、快速成形制造RPM-------RapidPrototypingManufacturing产生的背景技术原理（要求掌握）分类（要求掌握）应用场合快速成型技术全球市场一体化，制造业竞争激烈，使得产品更新换代日益加快。1.产生背景企业的竞争力将主要体现在根据市场要求，不断地推出新产品。金属切削加工成形方法以机床母机为鲜明特点的现代化加工设备2021/7/164传统制造方法的瓶颈机床设备和工模具，费时又费钱。有些企业往往由于缺乏产品成形制造能力而造成产品设计不尽合理或上市太慢，错过大好的市场机遇。RapidPrototyping-RP快速

2、成型技术RP技术是20世纪80年代后期发展起来的一项高科技成果。RP技术对制造业的影响可以和20世纪50～60年代发展起来的数控技术相媲美。RP技术是基于离散(discrete)和堆积(deposit)原理，将零件的CAD模型按一定方式离散，成为可加工的离散面、离散线和离散点，而后采用物理或化学手段，将这些离散的面、线段和点堆积而形成零件的整体形状。2.技术原理零件的快速成形零件在CAD/CAM中的处理过程零件的快速成形2021/7/168SLA–光固化立体造型法，三维光刻法,SLS－激光粉末烧结法；LOM－薄片叠层法；FDM－熔丝堆积法

3、；3.RP工艺方法的分类SL-Stereo(铅版,立体照片)Lithogra-phy(平版印刷术)ApparatusSL法最成熟，也是市场的最大占有者。美国3DSystems公司1988年制造第一台原型机（SLA-1）发明人CharlesHul，1984年获美国专利3.1三维光刻法基于液态光敏(photosensitive)树脂(resin)的光聚合(polymerize)原理。光敏树脂在一定波长和功率的紫外激光的照射下能够迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也能从液态转变为固态。三维光刻法的工作原理液体材料容器紫外光液态光敏树脂液面

4、成形开始时，工作台在液面下的一个确定深度，工作台液面始终处于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液面上按计算机指令逐点扫描，逐点固化（分层固化）三维光刻工艺的工作原理2021/7/1612一层扫描完成后，除该层及之前成型部分，其余仍是液态树脂。升降台带动工作台下降一层高度，成型面上又布满一层树脂。刮平器刮平树脂液面，再进行下一层的扫描；新固化的一层牢固地粘在前一层上。如此重复直到整个零件制造完毕，即得到一个三维实体模型。刮平器升降台工作台三维光刻工艺的工作原理2021/7/1613原理演示2021/7/1614SLA成型机产品——LPS系列气体激

5、光型（He-Cd50mw)：LPS250型(A,B,C配置)LPS350型(A,B,C配置)LPS600型(A,B,C配置)激光器寿命>2000小时配用材料：XH-1,420元/公斤2021/7/1615SL光固化快速成型设备氦镉激光器扫描速度1m/s分层厚度0.05-0.5mm升降机重复精度0.01mm液体光敏树脂2021/7/1616精度高、表面质量好(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）；；原材料利用率接近100%;制造出来的原型件，可以制造各种模具。成形速度较快、系统工作相对稳定能制造形状

6、特别复杂（如空心零件）、特别精细（如首饰、工艺品等）的零件；三维光刻法的工艺特点SLA快速成型技术缺点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（圆会不像圆是SLA最大的缺陷，竖向）；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

7、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。2021/7/1618SLS-Selective（选择性的）Laser（激光）Sintering(烧结)美国C.R.Dechard1989年发明3.2选择性激光粉末烧结法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工艺的工作原理SLS工艺的工作过程粉末平铺(工作台)工作平台下降(约0.1mm)粉末烧结(

8、激光束扫描)辊子刮平层与层烧结三维实体原型SLS工艺的工作过程原理演示2021/7/1623实物演示2021/7/1624材料适应面广塑料材料陶瓷、石蜡等材料直接制造金属零件无需加支撑没被烧结