快速成型技術(shù)根據(jù)成型方法可分為兩類(lèi):基于激光及其他光源的成型技術(shù)(Laser Technology)憔辫,例如:光固化成型(SLA )决侈、分層實(shí)體制造(LOM)喧务、選域激光粉末燒結(jié)(SLS)、形狀沉積成型(SDM)等庐冯;基于噴射的成型技術(shù)(Jetting Technoloy)坎穿,例如:熔融沉積成型(FDM)、三維印刷( 3DP )玲昧、多相噴射沉積( MJD )。下面對(duì)其中比較成熟的工藝作簡(jiǎn)單的介紹狭缰。
1茸例、SLA(Stereolithogrphy Apparatus)工藝 SLA 工藝也稱(chēng)光造型或立體光刻,由Charles Hul 于 1984 年獲美國(guó)專(zhuān)利偷逆。 1988 年美國(guó) 3D System公司推出商品化樣機(jī)SLA-I,這是世界上第一臺(tái)快速成型機(jī)恰除。SLA 各型成型機(jī)機(jī)占據(jù)著 RP 設(shè)備市場(chǎng)的較大份額。
SLA 技術(shù)是基于液態(tài)光敏樹(shù)脂的光聚合原理工作的愧鹊。這種液態(tài)材料在一定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的紫外光照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)拐尚,分子量急劇增大,材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)鹅经。
SLA工作原理:液槽中盛滿(mǎn)液態(tài)光固化樹(shù)脂激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下怎诫,能在液態(tài)表而上掃描,掃描的軌跡及光線的有無(wú)均由計(jì)算機(jī)控制幻妓,光點(diǎn)打到的地方肉津,液體就固化。成型開(kāi)始時(shí)妹沙,工作平臺(tái)在液面下一個(gè)確定的深度.聚焦后的光斑在液面上按計(jì)算機(jī)的指令逐點(diǎn)掃描,即逐點(diǎn)固化玄窝。當(dāng)一層掃描完成后.未被照射的地方仍是液態(tài)樹(shù)脂慢杜。然后升降臺(tái)帶動(dòng)平臺(tái)下降一層高度,已成型的層面上又布滿(mǎn)一層樹(shù)脂产歧,刮板將粘度較大的樹(shù)脂液面刮平水芍,然后再進(jìn)行下一層的掃描,新周化的一層牢周地粘在前一層上存裁,如此重復(fù)直到整個(gè)零件制造完畢篷低,得到一個(gè)三維實(shí)體模型其种。
SLA 方法是目前快速成型技術(shù)領(lǐng)域中研究得最多的方法.也是技術(shù)上最為成熟的方法狸眼。 SLA 工藝成型的零件精度較高,加工精度一般可達(dá)到 0.1 mm 拓萌,原材料利用率近 100 %。但這種方法也有白身的局限性屡限,比如需要支撐炕倘、樹(shù)脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹(shù)脂有一定的毒性等罩旋。
2、LOM(Laminated Object Manufacturing涨醋,LOM)工藝LOM工藝稱(chēng)疊層實(shí)體制造或分層實(shí)體制造,由美國(guó)Helisys公司的Michael Feygin于 1986 年研制成功东帅。LOM工藝采用薄片材料修梭,如紙、塑料薄膜等泣奏。片材表面事先涂覆上一層熱熔膠描刹。加工時(shí),熱壓輥熱壓片材茴支,使之與下面已成型的工件粘接十卖。用CO2激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框鸭嗡,并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對(duì)齊的網(wǎng)格浙炼。激光切割完成后,工作臺(tái)帶動(dòng)已成型的工件下降蜗帜,與帶狀片材分離资厉。供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)收料軸和供料軸厅缺,帶動(dòng)料帶移動(dòng),使新層移到加工區(qū)域酌住。工作合上升到加工平面,熱壓輥熱壓消痛,工件的層數(shù)增加一層都哭,高度增加一個(gè)料厚。再在新層上切割截面輪廓烟渴。如此反復(fù)直至零件的所有截面粘接姥憋、切割完差按。最后,去除切碎的多余部分拼肥,得到分層制造的實(shí)體零件境仁。
LOM 工藝只需在片材上切割出零件截面的輪廓,而不用掃描整個(gè)截面阿切。因此成型厚壁零件的速度較快擦蚣,易于制造大型零件。工藝過(guò)程中不存在材料相變换怖,因此不易引起翹曲變形。工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用媳拴,所以 LOM 工藝無(wú)需加支撐兆览。缺點(diǎn)是材料浪費(fèi)嚴(yán)重,表面質(zhì)量差子巾。
3小压、SLS(Selective Laser Sintering)工藝 SLS工藝稱(chēng)為選域激光燒結(jié),由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的(暫不可見(jiàn))chard于 1989 年研制成功仪搔。 SLS工藝是利用粉末狀材料成型的袄扛。將材料粉末鋪灑在已成型零件的上表面兔卤,并刮平,用高強(qiáng)度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面巍嘶,材料粉末在高強(qiáng)度的激光照射下被燒結(jié)在一起球逢,得到零件的截面播瓦,并與下面已成型的部分連接祝鞍。當(dāng)一層截面燒結(jié)完后,鋪上新的一層材料粉末许溅,有選擇地?zé)Y(jié)下層截面。
燒結(jié)完成后去掉多余的粉末茬祷,再進(jìn)行打磨祭犯、烘干等處理得到零件滚停。
SLS工藝的特點(diǎn)是材料適應(yīng)面廣键畴,不僅能制造塑料零件,還能制造陶瓷涡贱、蠟等材料的零件翎女,特別是可以制造金屬零件誉梳。這使SLS工藝頗具吸引力兰险。SLS工藝無(wú)需加支撐脚培,因?yàn)闆](méi)有燒結(jié)的粉末起到了支撐的作用纺围。
4、3DP (Three Dimension Printing)工藝三維印刷工藝是美國(guó)麻省理工學(xué)院E-manual Sachs等人研制的炉奴。已被美國(guó)的Soligen公司以DSPC(Direct Shell Production Casting)名義商品化瞻赶,用以制造鑄造用的陶瓷殼體和型芯派任。
3DP 工藝與SLS工藝類(lèi)似,采用粉末材料成型司倚,如陶瓷粉末篓像、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過(guò)燒結(jié)連結(jié)起來(lái)的拍柒,而是通過(guò)噴頭用粘結(jié)劑(如硅膠)將零件的截面“印刷”在材料粉來(lái)上面柔朽。
用粘結(jié)劑粘接的零件強(qiáng)度較低精杜,還須后處理澳缴。先燒掉粘結(jié)劑政茄,然后在高溫下滲人金屬,使零件致密化愈樱,提高強(qiáng)度初之。
5 . FDM (Fused Depostion Modeling)工藝 熔融沉積制造( FDM )工藝由美國(guó)學(xué)者Scott Crump于 1988 年研制成功扎唾。 FDM 的材料一般是熱塑性材料,如蠟南缓、 ABS 胸遇、尼龍等汉形。以絲狀供料纸镊。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動(dòng)获雕,同時(shí)將熔化的材料擠出薄腻,材料迅速凝固,并與周?chē)牟牧夏Y(jié)届案。
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