快速成形技术的发展及应用.doc

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1、快速成形技术的发展及应用摘要快速成形技术(RapidPrototyping,RP)是一种借助计算机、激光，精密传动和数控等现代手段，将计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)集成于一体，根据在计算机上构造的三维模形，以逐层累计的建造方式在很短时间内肓接制造产品样品的技术,无需传统的机械加工机床和模具。该项技术创立了产品开发的新模式，使设计师以前所未有的肓观方式体会设计的感觉，感性而迅速的验证和检杏所设计的产品结构和外形，从而使设计工作进入了一种全新的境界，改善了设计过程屮的人机交流，缩短了产品开

2、发的周期，加快了产品更新换代的速度，降低了企业投资新产品的风险，加强了企业引导消费者的力度。关键词快速成形先进技术高效制造正文快速成形技术乂称快速原型制造技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD.逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、肓接、快速、精确地将设计思想转变为具冇一定功能的原世或育接制造零件，从而为零件廉熨制作、新设计思想的校验等方血提供了…种高效低成木的实现手段。即，快

3、速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。下面我将从RP起源、RP技术分类、RP特点、RPM用四个方面来讲解。1、RP起源分层制造三维物体的思想雏形可追溯到4000年前。屮国出图的漆器川粘结剂把丝、麻粘结起来铺敷在底胎(类似RP的基板)上，待漆干后挖去底胎成形。人们发现，古埃及人在公元前就已经将木材切成板后重新铺叠，制成像现代胶合板似的叠合材料。1892年，Blanther主张用分层方法制作三维地图模形。1979年，东京大学的中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模

4、、成形模和注槊•模。20世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的AlanJ.Hebert（1978年）、日本的小玉秀男（1980年）、美国UVP公司的CharlesW.Hull（1982年）和日本的丸谷洋二（1983年），各自独立的提出了RP的概念,即利用连续层的选取固化制作三维实体的新思想。CharlesW.Hull在UVP的资助下，完成了第一个RP系统-SLAo1986年，该系统获得专利，这是RP发展的一个里程碑。随后许多快速成形的概念、技术及相应的成形机也相继出现。2、RP技术分类迄今为止，国外、

5、国内己经开发成功了十多种成熟的快速成型工艺，其屮商品化比较好的主要有SLA、LOM.SLS、FDM、TDP等原理的快速成型系统。%1立体光网化成型法立体光I舌I化成型法（SLA,Stere-1ithographyApparatus）以液态光敏树脂为原材料，在计算机控制下的紫外激光束按预定零件备分层截面的轮廓轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂层产生聚合（固化）反应，从而形成零件的一个薄层截面，报后将形成好的所有薄层截面进行固化以形成報体零件。SLAT艺的优点是精度高，可以控制在0.01mm,表面质量好

6、；原材料利用率接近100%,能够制造形状特别复杂、精细的零件；缺点是需要设计支撑，原材料价格昂贵，可以选择的材料种类有限，加T成本高；制件容易发生翘曲变形。%1分层实体制造法分层实体制造法（LOM,LaminatedObjectManufacture）是将单层涂有热熔胶的纸片通过加辘加热粘结在一起，利用上方的激光切割器按照CAD分层模型所获数据，用激光束切割形成零件。该法无需设计支撑，只需切割轮廓，无需填充扫描，制件的翘曲变形小，制造加工成本低。但是表瓯质量差，废料分离麻烦，材料利用率低，种类有限，后处理

7、难度大。%1选择性激光烧结法选择性激光烧结法（SLS,SelectiveLaserSintering）是利用激光器对热槊粉末进彳亍分层烧结固化堆积成形零件。其优点是原型件机械性能好，强度高；无需设计和构建支撑；成型材料选择性广泛，并且利用率高仃00%）;缺点是制件精度低，表面粗糙，需要后处理。%1熔融沉积成世法熔融沉积成型法（FDM,FusedDepositionModeling）是将丝状材料在喷头中加热至略高于熔点（比熔点高1C左右），呈半流动状态，从喷头屮挤压出来，很快凝固，形成精确的层，层层相叠，最

8、示形成整体。其优点是材料利用率高，材料成木低，可选材料种类多，速度快。缺点是精度低，悬臂件需要支撑，且成型加T•屮易堵丝。%1三维印刷系统法三维印刷系统（TDP,ThreeDimensionalPrinting）是使用专用粉末材料和粘结剂，用类似打印喷头在一层铺好的粉末材料上有选择地喷射粘结剂，在有粘结剂的地方粉末被粘结在一起，其他地方仍为粉末，这样层层粘结形成空间实体。TDP法的优点是成木低，速度块。主要问题是表面粗糙。3、