第8章快速成型技术PPT.ppt

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1、快速成形技术第八章1.快速成形技术概述在制造业中各种零件的制造工艺按加工后原材料体积的变化分为：去除成形（DislodgeForming）——传统的的车、铣、刨、磨等工艺方法就属于去除成性，它是制造业最主要的零件成型方式。受迫成形（ForcedForming）——按其加工材料的自然状态又分为固态成形法（锻造、冲剪、挤压、拉拔等）、液态成形法（铸造）和半液态成形法（注塑）。添加成形（AdditiveForming）——八十年代初一种全新的制造概念。通过添加材料来达到零件设计要求的成形方法，这种新型的零件生产工艺就是RP（快速成形）的主要实现手段。1.1.零件成形方法分类1

2、.快速成形技术概述快速成型(RapidPrototyping)是上世纪80年代末及90年代初发展起来的高新制造技术，是由三维CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。1.1.快速成形技术概念1.快速成形技术概述与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料一层层

3、堆积而形成实体零件。通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合，已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车、机械、电子、电器、医学、建筑、玩具、工艺品等很多领域得到了广泛应用。1.1.快速成形技术概念1.快速成形技术概述快速成形的工艺过程一般包括以下几个步骤：（1）产品三维建模（2）三维模型的近似处理（3）三维模型的分层切片和生产加工路径（4）成型加工（5）成形零件的后处理1.2.快速成形技术过程1.快速成形技术概述（1）高度柔性化、自由成形化RP技术从“电子模型”直接制造零件，将三维实体离散，可以成形任意复杂的零件，制造工艺与零件的几何

4、形状无关，设计及加工的柔性（适用性）极大，能够制造任意复杂形状与结构，或不同材料复合而成的零件。1.2.快速成形技术特点1.快速成形技术概述（2）技术高度集成化RP技术是计算机技术、数控技术、材料科学技术、激光技术和机加工技术等多项交叉学科的综合集成。它采用离散-堆积的方法，在计算机和数控技术的基础上，追求最大的柔性为目标。1.2.快速成形技术特点1.快速成形技术概述（3）产品开发快速化RP技术建立在高度技术集成的基础上，从CAD设计到成形加工的完成只需几小时至几十小时，从而大大缩短了产品设计、开发的周期，降低了新产品的开发成本和风险。尤其适合于小批量、复杂的新产品的开

5、发，充分体现了其“快速”的优越性。1.2.快速成形技术特点1.快速成形技术概述（4）材料使用广泛性理论上RP技术适用的材料并无限制，金属及非金属均可使用，随着该技术的发展越来越广泛，各类金属、树脂、塑料、纸张、石蜡、陶瓷等材料在RP技术领域已有很好的应用。1.2.快速成形技术特点2.快速成形工艺按照成形原理的不同，快速成形技术可分为两大类：2.1.快速成形工艺方法按成形原理RP技术分类基于激光及其他光源的成形技术基于喷射的成形技术立体光刻技术SL分层实体制造技术LOM选区激光烧结技术SLS熔融沉积成形技术FDM三维立体印刷技术3DP多相喷射沉积技术MJD……2.快速成形

6、工艺2.2.1.SL工艺原理立体光刻成形(Stereo-Lithography，SL)是目前最为成熟和广泛应用的一种快速成型制造工艺。2.2.立体光刻成形（SL）2.快速成形工艺2.2.1.SL工艺原理该工艺以液态光敏树脂为原材料，计算机控制紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合(固化)反应，从而形成零件的一个薄层截面。完成一个扫描区域的液态光敏树脂固化层后，工作台下降一个层厚，使固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂然后重复扫描、固化，新固化的一层牢固地粘接在一层上，如此反复直至完成整个零件的固化成型。2.2.立体光刻

7、成形（SL）2.快速成形工艺2.2.2.SL工艺过程SL成形工艺过程总体包括4个过程，如下图2.2.立体光刻成形（SL）制造数据获取层准备层固化并堆积后处理CAD模具离散再涂层激光束扫描液面拆除支撑及清洗2.快速成形工艺2.2.3.SL成形材料1）材料的基本要求光敏树脂是立体成形工艺的基材，其性能对成形零件的质量具有决定性影响。光敏性树脂应具有特性：黏度低固化速度快固化收缩小一次固化程度高湿态强度高溶胀小毒性小2.2.立体光刻成形（SL）2.快速成形工艺2.2.3.SL成形材料2）材料种类（按反应机理）自由基光固树脂固化速度快，生产周期短