快速成型技术的应用现状

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1、浅析RP技术及其应用赵小雪天津人学机械工程学院机械工程专业2015级硕士生摘要：快速成型的制造方式是基于离散堆积原理的累加成型，从原型原理上提出了一种全新的思维模式。RP技术发展至今，广泛应用的技术主要冇光固化快速成型、层盜实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积快速成型、3D打印等，对其原理与特点的了解冇助于对该项技术的进一步拓展和使用。本文对广泛应用的儿图ITSPS600机型LPS600机种RP技术及其应用领域进行了简耍介绍。关键词：快速成型原理特点应用0前言快速成型制造技术（RapidPrototyping&Manufact

2、uring）是20世纪80年代中期发展起来一种高新技术，随着科学技术的进步，传统的生产模式已经不能满足快速变化的市场需求，在此背景下，如何“快速地牛产”成为企业改革的一大冃标。RP技术发展至今，应用最多的主要包括光固化快速成型（SLA）、层叠实体制造（L0M）＞选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积快速成型（FDM）以及3D打印等。现对以上各种RP技术的成型过程、特点和RP技术的应用现状做一简单介绍。1快速成型技术简介1.1光固化快速成型技术（SLA）的过程及特点SLA技术的成型材料为液态的光敏树脂，在控制系统的控制下按照零件的

3、各分层截面信息（STC文件数据），激光在光敏树脂表面逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层，一层固化完成后，工作台下降一个层厚的距离，使固化好的树脂表面再敷上一层树脂，然后进行下一层的扫描加工，直至整个原型扫描完毕。SLA成型工艺大致分为三个过程，即前处理、原型制作、后处理。其屮询处理主要包括CAD三维建模（这一过程主要通过PRO/E、UG等三维设计软件来完成）、STL文件的生成（数据转换，STL数据处理就是采用小三角形來逼近模型的表面，即模型表面三角形近似化）、确定摆放位置（通常尺寸最小的

4、方向作为叠层方向，冇时也采用倾斜摆放）、支撑的设置、切片分层（将三维模型转化为二维分层加工，生成SLA系统需要的SLC格式的层片数据文件，提供给SLA系统，进行原型制作）这五个步骤，由于SLA的成型材料为液体，故需设置支撐来增加其强度和成型精度。支撑的设计也是非常重要的阶段，其施加过程的好坏直接影响制件能否制作成功以及制件的质量。原型制作在专川的光固化成型设备上进行。后处理主要包括原型的清理、去除支撐、示固化以及必要的打磨等工作。光固化成型的零件尺寸精度高、表面质量好、可以制作结构复杂尺寸梢细的原型，但是制件的性能较差而口设

5、备的运转和维护费川较高。光固化成型设备主要有以下儿类：图1-1是西安交通大学口行研制与开发的SPS600机型和LPS600机型。图1-2是3DSystems公司的SLA-250机型。图1-2图1-2SLA-250机型1.2层叠实体制造技术（L0M）的过程和特点层叠实体制造技术山计算机、原材料存储及送进机构、热粘压机构、机光切割系统、可升降工作台、数控系统和机架等组成。计算机用于存储数据，沿模型的高度方向提取-系列的横截面轮廓线，发出控制指令，原材料存储及送进机构将存于其中的原材料（如底面有热熔胶和添加剂的纸、舉•料薄膜、金属

6、箔等）逐步送到工作台的上方，热粘压机构将一层层的材料粘合在一起，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线，逐一在原材料上切割出外型轮廓，并将无轮丿鄆区域切割成小方格，以便在成型之后剔除废料。L0M技术同SLA技术的工艺过程大致相同，都盂经过前处理、分层叠加、后处理三个过程。但与SLA不同的是，在前处理阶段山于其成型材料为固体，对其后续的成型有一定支撑强度，故无需再设计支撐，而在后处理阶段也无需示固化处理。L0M技术制作成本低、效率高、速度快，但由于分层制造，故在原型的表面会有台阶纹，需进行表血打磨，而H制件的抗拉强度和弹性不

7、够好，不能直接制作塑料工件。层叠实体制造的设备有以下几类：国内的华中科技人学研制的HRP系列薄材叠层快速成形系统如下图1-3所示，图1-4为Helisys公司推出的台面达815mmx550mmx508mm的L0M-2030II机型，清华大学也研究并推岀了L0M快速成型设备SSM-500和SSM-600的机型。图1-3HRP系列薄材普层快速成形系统1.3选择性激光烧结（SLS）选择性激光烧结加工过程是采用铺料鶴将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表血，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制系统控制激光束按照该层的截面信息在

8、粉层上扫描使粉末熔化并与下面己成型的部分粘合，当一层截面烧结完成后，工作台下降一个层厚的高度，铺料辗又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个原型的制作。SLS根据其使用材料的不同乂分为髙分子粉末烧结工艺、金属零件间接烧结工艺、金属零件直接烧结工艺、陶瓷粉末烧结工艺