《工程材料与成形技术基础》课件——第十一章 其他工程材料的成形及快速成形技术.pptVIP

快速成形工艺-2-FDM FDM工艺原理 熔融沉积制造（FusedDepositionModeling，FDM），又称丝状材料选择性溶覆、熔融挤出成模，由美国学者ScottCrump博士于1988年研制成功，并由美国Stratasys公司推出商品化的机器。2.熔融沉积制造工艺（FDM）FDM原理图快速成形工艺-2.FDM 1.FDM工艺原理FDM工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成形。如图所示，加热喷头在计算机的控制下，可根据截面轮廓的信息，作X-Y平面运动和高度Z方向的运动。丝状热塑性材料（如ABS及MABS塑料丝、蜡丝、聚烯烃树脂、尼龙丝、聚酰胺丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热至熔融态，然后被选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成截面轮廓。一层截面完成后，喷头上升一截面层的高度，再进行下一层的涂覆。如此循环，最终形成三维产品。熔融沉积制造工艺（FDM）快速成形工艺-2.FDM 2.FDM成形材料FDM工艺对成形材料的要求是熔融温度低、粘度低、粘结性好、收缩率小。影响材料挤出过程的主要因素是粘度。材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利的挤出。材料的流动性差，需要很大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成形精度。FDM工艺选用的材料为丝状热塑性材料，常用的有石蜡、塑料、尼龙丝等低熔点材料和低熔点金属、陶瓷等的线材或丝材。在熔丝线材方面，主要材料是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料。目前用于FDM的材料主要是美国Stratasys的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝（ABSP400）、甲基丙酸烯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物细丝（ABSiP500，医用）、消失模铸造蜡丝（ICW06wax）、塑胶丝（ElastomerE20）。快速成形工艺-2.FDM 3.FDM工艺特点 熔融沉积制造工艺作为非激光快速原型制造系统，有以下优点：成形材料广泛。FDM工艺的喷嘴直径一般为0.1~1mm，所以，一般的热塑性材料如塑料、蜡、尼龙、橡胶等，适当改性后都可用于熔融沉积工艺。设备成本及加工成本低。熔融沉积造型技术用液化器代替了激光器，相比其他使用激光器的工艺方法，制作费用大大减低。使用、维护简单。成形过程对环境无污染。FDM工艺所用的材料一般为无毒、无味的热塑性材料，因此对周围环境不会造成污染。设备运行时噪声也很小。基于上述优点，FDM工艺应用广泛，且发展迅速。但FDM技术也存在着一些问题：只适合成形中、小塑料件；成形件的表面有较明显的条纹，质量不如SL成形件好；沿成形轴垂直方向的强度比较弱，需设计、制作支撑结构；需对整个截面进行扫描涂覆，成形时间较长，为此，可采用多个热喷头，同时进行涂覆，以便提高成形效率。快速成形工艺-3选区激光烧结（SLS）

1.SLS工艺原理选区激光烧结(SelectiveLaserSintering，SLS)又称为选择性激光烧结、粉末材料选择性烧结等。SLS成形机的主体结构是安装两个活塞机构的成形工作缸，一个用于供粉，另一个用于成形，如图。快速成形工艺-3选区激光烧结（SLS）

.SLS工艺原理在开始加工之前，先将充有氮气的工作室升温，并保持在粉末的熔点以下。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时冷却，即可从粉末缸中取出零件。快速成形工艺-3.ＳＬＳ ２．SLS成形材料 目前SLS的材料主要有以下几种：高分子粉末材料金属粉末材料陶瓷粉末材料覆膜砂粉末材料SLS成形材料-粉末

2.快速成形工艺－３．ＳＬＳ ３.SLS成形系统 选区激光烧结快速成形系统一般由主机、控制系统和冷却器三部分组成。主机：主要由成形工作缸、废料桶、铺粉辊装置、送料工作缸、激光器、振镜式动态聚焦扫描系统、加热装置、机身与机壳等组成。计算机控制系统：主要由计算机、应用软件、传感检测单元和驱动单元组成。冷却器：由可调恒温水冷却器及外管路组成，用于冷却激光器，以提高激光能量的稳定性。SLS成形系统

2.快速成形工艺－３．ＳＬＳ４.SLS工艺特点优点是原型件机械性能好，强度高;无须设计和构建支撑;可选材料种类多且利用率高(100%)。缺点是制件表面较粗糙，需要进行后处理;成形速度较慢;制造成本高。

?采用各种不同成分的金属粉末进行烧结