第8章快速成形技术.pptVIP

快速原型制造技术 1．快速原型制造技术的原理 产生背景: 快速原型制造（Rapid Prototype Manufacturing, RPM）是80年代后期起源于美国，并很快发展起来的一种先进制造技术，是近20年来制造技术领域的一次重大突破。快速原型制造技术由于具有缩短产品上市时间、提高生产效率、改善产品质量、优化设计等优点，因而从其诞生之日起，就受到了学术界和工业界的极大重视, 并迅速在航天航空、汽车、机械、电子、电器、医学、玩具、建筑和艺术品等许多领域获得了广泛应用，并取得了极大进展。 定义: 快速原型制造技术是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状 三维实体的技术总称 特征: 1） 可以制造任意复杂的三维几何实 2） CAD模型直接驱动 3） 成形设备无需专用夹具或工具 4） 成形过程中无人干预或较少干预 原理 : 先由三维CAD软件设计出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型（亦称电子模型），然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，把原来的三维电子模型变成二维平面信息（截面信息），即离散的过程；再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码，在微机控制下，数控系统以平面加工方式有序地连续加工出每个薄层并使它们自动粘接而成形，这就是材料堆积的过程。 随着RPM技术的发展和人们对该项技术认识的深入，它的内涵也在逐步扩大。目前快速原型技术包括一切由CAD直接驱动的成形过程，而主要的技术特征即是成形的快捷性。对于材料的转移形式可以是自由添加、去除、以及添加和去除结合等形式。  2: 快速原型制造技术的主要方法： 选择性液体固化---将激光聚集到液态光固化材料（如光固化树脂）表面，令其有规律地固化，由点到线到面，完成一个层面的建造，而后升降移动一个层片厚度的距离，重新覆盖一层液态材料，再建造一个层面，由此层层迭加成为一个三维实体。该方法的典型实现工艺有立体光刻（SL，Stereolithography）如图1所示，实体磨固化（DGC，Solid Ground Curing），激光光刻（LS，Light Sculpting) 2） 选择性粉末熔结/粘接---对于由粉末铺成的有好密实度和平整度的层面，有选择地直接或间接将粉末熔化或粘接，形成一个层面，铺粉压实，再熔结或粘接成另一个层面并与原层面熔结或粘接，如此层层叠加为一个三维实体。所谓直接熔结是将粉末直接熔化而连接；间接熔结是指仅熔化粉末表面的粘结涂层，以达到互相粘结的目的。粘接则是指将粉末采用粘接剂粘接。其典型工艺有选择性激光烧结（SLS，Selective Laser Sintering）如图3所示。 3） 选择性层片粘接---选择性层片粘接采用激光或刀具对箔材进行切割。首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线，而后将不属于原型的材料切割成网格状。通过升降平台的移动和箔材的送给可以切割出新的层片并将其与先前的层片粘接在一起，这样层层迭加后得到下一个块状物，最后将不属于原型的材料小块剥除，就获得所需的三维实体。层片添加的典型工艺是分层实体制造（Laminated Object Manufacturing——LOM），如图2所示。这里所说的箔材可以是涂覆纸（涂有粘接剂覆层的纸），涂覆陶瓷箔、金属箔或其他材质基的箔材。 4）挤压成型---将热熔性材料（ABS、尼龙或蜡）通过加热器熔化，挤压喷出并堆积一个层面，然后将第二个层面用同样的方法建造出来，并与前一个层面熔结在一起，如些层层堆积而获得一个三维实体。采用熔融挤压成形的典型工艺为熔融沉积成型（FDM，Fused Deposition Modeling），如图4所示。  喷墨印刷---喷墨印刷Ink-Jet Printing是指将固体材料熔融，采用喷墨打印原理（汽泡法和晶体振荡法）将其有序地喷出，一个层面又一个层面地堆积建造而形成一个三维实体，如图5所示。 3．RPM技术的应用 RPM的应用领域 : RPM在国民经济极为广阔的领域得到了应用，并且还在向新的领域发展，如图1所示。从广义上讲，这些应用均可属“产品开发范畴”。 2) 产品设计中的应用——快速产品开发RPD:RPM在产品开发中的关键作用和重要意义是很明显的，它不受复杂形状的任何限制，可迅速地将显示于计算机屏幕上的设计变为可进一步评估的实物。根据原形可对设计的正确性，造型合理性，可装配和干涉进行具体的检验。对形状较复杂而贵重的零件（如模具），如直接依据CAD模型不经原型阶段就进行加工制造，这种简化的做法风险极大，往往需要多次反