快速成型技术 四种常见快速成型技术

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FDM纤维材料熔融沉积成型的快速成型工艺是一种不使用激光作为成型能量加热和熔化各种纤维材料的成型方法，简称FDM。% x% x* G，E: t- l* B. H原理室，用于纤维材料的选择性包覆。在计算机的控制下，加热嘴根据产品零件的截面轮廓信息在X-Y平面内移动。热塑性纤维材料(如直径为1.78毫米的塑料丝)通过供丝机构送到喷嘴，在喷嘴中加热熔化成半液态，然后挤出，选择性地涂覆在工作台上，快速冷却形成厚度约为0.127毫米的薄板，形成一层横截面后，工作台下降到一定高度，然后进行下一层包覆，似乎是一层一层地“画”出横截面轮廓，以此类推，最终形成三维产品零件。& ampE% _。q$ |3 Z( R% ~: h)这个工艺也有多种材料，比如ABS塑料，铸造蜡，人造橡胶等等。该工艺清洁，易于操作，不产生垃圾。该小型系统可用于办公环境，没有有毒气体和化学污染的危险。但是整个断面还是需要扫描镀膜，成型时间长。适用于产品设计的概念建模和产品的形状与功能测试。由于ABS(MABS)材料具有良好的化学稳定性，可以通过加码辐射进行灭菌，特别适合医用。但成型精度相对较低，不适合制作结构过于复杂的零件。FDM快速成型技术的优势有:-D * r/u5g:B；M 1。操作环境干净安全，可以在办公环境下进行。-@6 l- F0 B7 V/ M K 2，工艺清洁，简单，易于制造，不产生垃圾。2 a% z5 `0 J- J( K+ C' @ 3)，尺寸精度高，表面质量好，装配容易。瓶或中空零件可快速制造。$ x ' y；A5 w3 u5 z 4。原材料以卷轴线的形式提供，便于运输和快速更换。5.材料利用率高。6 # E6 ^( w * k)h:t/G5 e & amp；a6k，可以选择多种材质，比如可染ABS和医用ABS，PC，PPSF等。FDM快速成型技术的缺点是:Q+ i0 f3 K9 A8 u4 X1 H5 i5 N 1，小的或者精细的零件精度不如SLA，最高精度0.127 mm. 2。速度慢。- w6 X) q，L){“W！a！x SLA9 ]" L* a/ z/ P r！o；e. i* h&B3 X敏树脂选择性固化是基于立体雕刻原理的工艺，简称SLA，也是最早、最成熟、应用最广泛的快速成型技术。5 z？1w”【u7l在树脂浴中充入液态光敏树脂，在紫外激光束的照射下会迅速固化。成型过程开始时，升降台处于液面下一段厚度的高度。在计算机的控制下，聚焦的激光束根据截面轮廓的要求沿液面扫描，使扫描区域的树脂固化，从而得到具有截面轮廓的塑料片材。然后，工作台下降一层片材的高度，使固化后的塑料片材覆盖上新的一层液态树脂，从而对第二层进行激光扫描固化，新固化的一层牢固地粘附到前一层上，如此反复，直到整个产品成型。最后，升降台将液态树脂的表面抬起，工件即可取出进行清洗和表面修整。；H&。]，Q+ g# @。E8 Y光敏树脂选择性固化快速成型技术适用于制造中小型工件，可直接获得塑料制品。主要用于概念模型的原型

制造或用于装配检查和工艺规划。还可以代替蜡模制作铸造模具，可以作为金属喷涂模具、环氧树脂模具等软模具的母模，使得快速成型工艺目前更加成熟。！】。o8 t# T) F SLA快速成型技术具有以下优点:1。成型速度更快。，t & amp^/ |+ C' v# l 2，系统工作比较稳定。；U1 x #: k.g3p3，尺寸精度高，可保证工件尺寸精度为0.1mm(但国内SLA精度在0.1—0.3mm之间，有一定波动)。4.表面质量好，工件顶面很光滑，侧面可能有凹凸不平的台阶，不同层之间的表面也不平整；比较适合做小块和更细的块。5.系统分辨率高。，y $ @ 6°C " t+h & amp；{ SLA快速成型的技术缺点:1。需要特殊的实验室环境，维护成本高。2.成型后的零件需要进行后处理、二次固化、防潮处理等。3 {0 _4 A: o) z* I 2，光敏树脂脆性大，易断裂，固化后可加工性差；工作温度不能超过100℃，成型件易吸潮膨胀，耐腐蚀性不强。3 i% ~6 m，e0 J 3，He-Cd激光管只有3000小时的使用寿命，价格昂贵。同时整个截面需要扫描固化，成型时间长，所以制造成本比较高。4.光敏树脂污染环境，使皮肤过敏。5.工件的支撑结构需要设计成保证成型过程中制造的每个结构部门都可以定位，支撑结构没有完全固化时需要人工拆除，容易损坏成型件。2 Q) y' h/ ~8 m/ U0 X SLS( g. s" d* f+ |选区激光烧结)是一种快速成型技术。粉末材料的选择性烧结二氧化碳激光用于选择性烧结粉末材料(塑料粉末、陶瓷和粘结剂的混合粉末、金属和粘结剂的混合粉末等。)，这是一种从离散点逐层集成三维实体的技术方法。* e' r7 y7 M# d+ ]6 d0 O开始加工前，加热充满氮气的工作间，并保持低于粉末的熔点。成型过程中，进料缸上升，撒粉辊移动。首先在工作平台上铺一层粉末材料，然后由计算机控制激光束，根据截面轮廓烧结固体部分所在的粉末，使粉末熔化，然后形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后，工作台下降到截面层的高度，在工作台上铺一层粉末，烧结下一层，如此循环，形成三维原型零件。最后，冷却5-10小时后，即可从粉缸中取出零件。未烧结的粉末可以支撑被烧结的工件。烧结过程完成后，取出零件。未烧结粉末可由% z+a) b # m (z7 n，r&: ~) d粉末材料选择性烧结工艺获得，适用于成型中小型零件，可直接达到塑料、陶瓷或金属零件，零件翘曲小于液体光敏树脂选择性固化工艺。但是这个过程还是需要扫描烧结整个截面，工作室需要加热冷却，所以成型时间比较长。此外，由于粉末粒度和激光光斑的限制，零件表面一般是多孔的。将陶瓷、金属和粘结剂的混合粉末烧结得到原型零件后，必须将其放入加热炉中，必须烧掉其中的粘结剂，并在孔中渗透填料，然后进行复杂的处理。粉末材料选择性烧结快速成型工艺适用于产品设计的可视化表示和功能性试验零件的生产。因为它可以采用各种

不同成分的金属粉末经过烧结、渗铜等后处理，制成的产品可以具有与金属零件相似的力学性能，因此可以用于制作电火花加工电极，直接制作金属模具，生产小批量零件。4N；V&。w7q；R5 B$ _9 L！P)优势p) G5 P SLS快速成型技术如下:1。与其他工艺相比，它可以生产硬模具，并具有直接金属模具的概念。2.可以使用各种原材料，包括工程塑料、蜡、金属、陶瓷等。3.零件施工时间短，可达1 in/h. 4的高度。不需要设计和结构支撑。SLS快速成型技术的缺点如下:1 .需要特殊的实验室环境，维护成本高。2.加工前，将粉末加热到熔点以下需要近2小时，零件建成后，冷却需要5-10小时，然后可以将零件从粉末罐中取出。3.成形零件的强度和表面质量差，精度低。表面粗糙度受粉末颗粒和激光光斑大小的限制。“我* S( c:？& ampT8c0cs4，零件表面多孔，所以为了使表面光滑，必须进行打蜡等后处理。后加工很难保证零件的尺寸精度，后加工工艺复杂，样品变异大，无法装配。0 O4 q0 P，【！`% P 5。为了保证烧结过程的安全，需要不断向处理室充氮气，加工成本高。6.这个过程会产生有毒气体，污染环境。。J$ Z5 Z' O/？-l . { 5g ' N LOM ' a:C-I-X+| 2v；我！S箔层压制品快速成型技术是一种片材层压工艺，简称LOM。根据三维计算机辅助设计模型各部分的轮廓线，在计算机的控制下，给出控制激光切割系统的指令，使切割头在X和Y方向运动。送料机构将涂有热溶胶的箔片(如涂布纸、涂布陶瓷箔片、金属箔片和塑料箔片)逐一送到工作台的上部。激光切割系统根据计算机提取的截面轮廓，用二氧化碳激光束在工作台上沿轮廓线切割出纸张的轮廓线，并将纸张的非轮廓区域切割成小块。然后，通过热压机构将一层纸压制并粘合在一起。升降台支撑着正在成形的工件，在每一层成形后，它减少一层纸的厚度，以便进给、粘合和切割一层新的纸。最终形成由许多小废块围成的三维原型零件。然后取出，去除多余的废小块，最终得到三维产品。. 7p，b+z6 |% r: | .x7p叠层实体制造快速成型技术适用于制造大中型原型件，翘曲小，尺寸精度高，成型时间短，激光使用寿命长，制造出的零件力学性能好，适用于产品设计概念建模和功能测试零件。而且因为制造出来的零件具有木材性质，所以特别适合直接制造砂型铸造模具。LOM快速成型技术的优点如下:1 .它是一种高速快速成型技术，因为它只需要使激光束沿着物体的轮廓切割，而不需要扫描整个截面。常用于加工内部结构简单的大型零件和实体零件。2.不需要设计和建造支撑结构。LOM快速成型技术的缺点如下:t$ k: u！Y. W$ p，i3 K 1，需要特殊的实验室环境，维护成本高。2.在实践中可以应用的原材料种类很少。虽然可以选择一些原材料，如纸、塑料、粘土、合成材料等，但目前普遍使用的是纸，其他箔厂家也在开发。

3.表面粗糙，工件表面有明显的台阶线，成型后应打磨；纸质零件容易吸潮，所以必须进行后处理，并立即喷漆。4.很难造出形状精细的零件，也就是只有结构简单的零件。:l，o/ N4 Y2 b( U4 `1 Q 5)，因为很难(虽然不是不可能)清除里面的废料，所以这个工艺不适合建造内部结构复杂的零件。6.当加工室温度过高时，经常会发生火灾。因此，要求专职人员在工作过程中履行职责。

几种快速成型技术的优缺点；f:^；I(+I y . E8 D & amp；U: C* @优点:FDM熔积成型* r7？Y) {- @* v* q' R (1)成型材料种类多，成型样品强度好，可以直接制作ABS塑料；(2)尺寸精度高，表面质量好，易于装配；(3)材料利用率高；(4)操作环境干净安全，可在办公环境下进行。SLA立体光刻设备-S+ i. V4 k( }) J (1)具有极快的成形速度、高成形精度和高表面质量。(2)适合小而细的件。选择性激光烧结2 n0 W+ f6 H# v，g% W2 L7 k SLS (1)直接金属模具的概念可以直接获得塑料、蜡或金属零件；(2)材料利用率高；建模速度更快。用LOM分层实体制造3 T4 w1 j8s；y′@ 5 _(1)成形精度较高。(2)只需切割轮廓线，生产效率高，适合制作大型实体零件；(3)制作的样品硬度与木制品相近，可以切割到一定程度。缺点:；K) H1 B U) x% f FDM熔积成型/C9 K $ B&: M3 [{" O8 O( r S" B (1))成型时间长；(2)小而精的零件精度不如SLA。:Q4 U. u( z3 i1 T) N0？！O SLA立体光刻仪！w6 C！`！H" ]4 D- M# e/ ~$ F (1)成型后应进一步固化；(2)固化后的光敏树脂易碎，易断裂，加工性能差；(3)工作温度不应超过100℃，成型件易吸潮膨胀，耐腐蚀性不强。% [- J* B- i' j+ {，G SLS选择性激光烧结&:C7]7y)X9 K8 `；(1)成形件强度和表面质量差，精度低。(2)后加工很难保证零件的尺寸精度，后加工工艺复杂，样品变异大，无法装配。LOM分层实体制造/f*？* ~ & amp{+ ~/ z (1)不适合薄壁原型；(2)表面粗糙，工件表面有明显的台阶线，成型后应打磨；(3)易吸潮膨胀，成型后表面应尽快防潮；(4)工件强度差，缺乏弹性。设备购买成本:FDM熔融沉积成型:低二氧化硅立体光刻设备:高

SLS选择性激光烧结:高LOM分层实体制造:中等维护和日常使用成本及发展趋势:FDM熔积成型n“G7 j+w”_:P0 y # b不使用激光，易于维护，运行成本低。快速发展的SLA立体光刻仪+R: 3 R1 j6 ~* f: K: v激光有损耗，感光树脂贵，运行成本很高。B/ s0 n" L9 o9 i1 _4 l% b稳步发展-b0 p1 J5 G2 h5 B. {) W( r！A8 T SLS选择性激光烧结激光器损耗大，材料利用率高，原材料便宜，运行成本中等。3 H- C* p( ~( o！U8 n8 w+ z稳步发展！f(D8 B；D) c&。N0 q，` 6？由u7 o LOM分层实体制造的激光器损耗大，材料利用率低，运行成本高。O9 y+ T: I# V5 N% s7 f无人值守% r)z8 | * p)l:l " o . w . T/} lom和SLS使用的CO2激光器根据*热量对成型材料进行切割和熔化，因此在机构发生机械故障(如传输故障、激光无法自动关闭等)的情况下，存在着火的可能性。)SLA的紫外激光利用光敏树脂对紫外光敏感的特性形成，不产生高热；FDM热压喷嘴的温度远低于成型材料的燃点；因此，从安全角度来看，服务级别协议和FDM是可以忽略的。/a- X. |% w8 `7 y. F3 m在办公环境下，# z-C7 Z4 C4 LOM和SLS产生烟尘，SLA、LOM和SLS使用激光，有危险性，所以SLA、LOM和SLS严格来说不适合办公使用。