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时间:2020-04-09
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1、几种常见快速成型工艺优缺点比较FDM丝状材料选择性熔覆(FusedDepositionModeling)快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法,简称FDM。丝状材料选择性熔覆的原理室,加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动。热塑性丝状材料(如直径为1.78mm的塑料丝)由供丝机构送至喷头,并在喷头中加热和溶化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终
2、形成三维产品零件。这种工艺方法同样有多种材料选用,如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,小型系统可用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆,成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS(MABS)材料具有较好的化学稳定性,可采用加码射线消毒,特别适用于医用。但成型精度相对较低,不适合于制作结构过分复杂的零件。FDM快速原型技术的优点是:1、制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的危险。2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。3、可快速构建瓶状或中空零件。4、原材料
3、以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换。5、原材料费用低,一般零件均低于20美元。6、可选用多种材料,如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。FDM快速原型技术的缺点是:1、精度较低,难以构建结构复杂的零件。2、垂直方向强度小。3、速度较慢,不适合构建大型零件。SLA敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(Stereolithography)原理的一种工艺,简称SLA,也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。在树脂液槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的
4、控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后,工作台下降一层薄片的高度,以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖,以便进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢固的粘结在前一层上,如此重复不已,知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面,即可取出工件,进行清洗和表面光洁处理。光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件,能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作,或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具,以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模,使目前较为成熟的快速原型工艺。SLA
5、快速原型技术的优点是:1、系统工作稳定。系统一旦开始工作,构建零件的全过程完全自动运行,无需专人看管,直到整个工艺过程结束。2、尺寸精度较高,可确保工件的尺寸精度在0.1mm以内。3、表面质量较好,工件的最上层表面很光滑,侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平。4、系统分辨率较高,因此能构建复杂结构的工件。SLA快速原型的技术缺点:1、随着时间推移,树脂会吸收空气中的水分,导致软薄部分的弯曲和卷翅。2、氦-镉激光管的寿命仅3000小时,价格较昂贵。同时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。3、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
6、工件在大多数情况下都不能进行耐久性和热性能试验,且光敏树脂对环境有污染,使皮肤过敏。4、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委都能可靠定位。SLS粉末材料选择性烧结(SelectedLaserSintering)是一种快速原型工艺,简称SLS。粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料(塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等)进行选择性烧结,是一种由离散点一层层对集成三维实体的工艺方法。在开始加工之前,先将充有氮气的工作室升温,并保持在粉末的熔点一下。成型时,送料筒上升,铺粉滚筒移动,先在工作平台上铺一层粉末材料,然后激光束在计
7、算机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结,使粉末溶化继而形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后,工作台下降一截面层的高度,在铺上一层粉末,进行下一层烧结,如此循环,形成三维的原型零件。最后经过5-10小时冷却,即可从粉末缸中取出零件。未经烧结的粉末能承托正在烧结的工件,当烧结工序完成后,取出零件。粉末材料选择性烧结工艺适合成型中小件,能直接的到塑料、陶瓷或金属零件,零件的翘曲变形比液态光敏树脂选择性固化工艺要小。但这种工艺仍需对整个截面进行扫描和烧结,加上工作室需要升温和冷却,成型时间较长。此外,由于受到粉末颗粒大小及激
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