快速成形制造技术 (Rapid prototype manufacturing) 本章主要内容: >快速成形制造的基本过程 快速成形制造的主要方法 快速成形技术的主要特征 >对快速成形技术的理解 >快速成形制造技术的基本概念 >快速成形制造技术的应用 >与快速成形制造相关的技术 2021/220 现代制造技术
2021/2/20 现代制造技术 5-1 快速成形制造技术 （Rapid Prototype Manufacturing） ➢ 快速成形制造的基本过程 ➢ 快速成形制造的主要方法 ➢ 快速成形技术的主要特征 ➢ 对快速成形技术的理解 ➢ 快速成形制造技术的基本概念 ➢ 快速成形制造技术的应用 ➢ 与快速成形制造相关的技术 本章主要内容：
快速成形制造的基本过程 由CAD软件设计出所 cAD建模 零件的计算机三维 曲面或实体模型 将三维模型沿一定方向 >分层 通常为Z向)离散成 系列有序的二维层片 >层面信息处理 习惯称为分层 >层面加工与粘接 根据每层轮廓信息, 进择 艺规划,选 >层层堆积 参数,自动 生成数控代码 >后处理 成形机制造一系列 层片并自动将它 清理零件表面,联接起来,得到三 去除辅助支撑维物理实体 结构 2021/220 山诰
2021/2/20 现代制造技术 5-2 快速成形制造的基本过程 ➢ CAD建模 ➢ 分层 ➢ 层面信息处理 ➢ 层面加工与粘接 ➢ 层层堆积 ➢ 后处理 根据每层轮廓信息， 进行工艺规划，选 择加工参数，自动 生成数控代码 清理零件表面， 去除辅助支撑 结构 由CAD软件设计出所 需零件的计算机三维 曲面或实体模型 将三维模型沿一定方向 （通常为Z向）离散成 一系列有序的二维层片 （习惯称为分层） 成形机制造一系列 层片并自动将它们 联接起来，得到三 维物理实体
快速成形制造的主要方法 √选择性液体固化(SLA) √选择性层片粘接(LOM) √选择性激光烧结(SLS) √熔融沉积成形(FDM) 021/2/20
2021/2/20 现代制造技术 5-3 快速成形制造的主要方法 ✓选择性层片粘接（LOM） ✓选择性激光烧结（SLS） ✓熔融沉积成形（FDM） ✓选择性液体固化（SLA）
选择性液体固化的基本原理 基于液态光敏树脂的 紫外激光器 光敏树脂 光聚合原理。将激光聚集 到液态光固化材料(如光 成形零件 刮平器 升降台 固化树脂)表面逐点扫描, 液面 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,进行 第二层扫描,再建造· 层面,第二层就牢固地粘 贴到第一层上,由此层层 1SL.丁艺原理图 迭加成为—个三维实体。 201/0 现代制造技
2021/2/20 现代制造技术 5-4 选择性液体固化的基本原理 基于液态光敏树脂的 光聚合原理。将激光聚集 到液态光固化材料（如光 固化树脂）表面逐点扫描， 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，进行 第二层扫描，再建造一个 层面，第二层就牢固地粘 贴到第一层上，由此层层 迭加成为一个三维实体
选择性液体固化工艺—-SLA 立体光刻(SLA— Stereo Lithography apparatus),又称 立体印刷,光成形 光固化立体造型 (Stereo Lithography), 激光光印刷 Laser Photolithography), SLA工艺于1984年获美国专利,1988 年美国3 D System公司推出的商品化样机 SLA1,是世界上第一台快速原型技术成形 机。目前,SLA各型成形机占据着RP设备市 场的较大份额。这种方法的代表还有日本 DMET公司的SOUP系列、DMEC公司的SCS 系列和 Teijin Seiki公司的Mark1000德国EOS 公司的 STEREOS系列。 2021/220 现
2021/2/20 现代制造技术 5-5 选择性液体固化工艺 —— SLA 立体光刻（SLA —— Stereo Lithography Apparatus)，又称 立体印刷，光成形 光固化立体造型 (Stereo Lithography), 激光光印刷 （Laser Photolithography), SLA工艺于1984年获美国专利，1988 年美国3D System公司推出的商品化样机 SLA—1，是世界上第一台快速原型技术成形 机。目前，SLA各型成形机占据着RP设备市 场的较大份额。这种方法的代表还有日本 DMET公司的SOUP系列、D-MEC公司的SCS 系列和Teijin Seiki公司的Mark1000,德国EOS 公司的STEREOS系列
立体光刻(SLA)工艺成形的产品特点 sLA方法是目前快速成形技术领 域中研究得最多的方法,也是技术上 最为成熟的方法。 特点: 1.SLA工艺成形的零件精度较高, 能达到01mm;产品透明美观, 照相机激光树脂原型 可直接做力学实验。 2.但这种方法也有自身的局限性, 光鼠 比如需要支撑、树脂收缩导致精 树标 度下降、光固化树脂价格昂贵, 脂外 壳 有一定的毒性;且产品不能溶解, 型激 不利于环保。 2021/220 告
2021/2/20 现代制造技术 5-6 立体光刻(SLA)工艺成形的产品特点 SLA方法是目前快速成形技术领 域中研究得最多的方法，也是技术上 最为成熟的方法。 特点： 1. SLA 工艺成形的零件精度较高， 能达到0.1mm；产品透明美观， 可直接做力学实验。 2. 但这种方法也有自身的局限性， 比如需要支撑、树脂收缩导致精 度下降、光固化树脂价格昂贵， 有一定的毒性；且产品不能溶解， 不利于环保。 鼠 标 外 壳 激 光 树 脂 原 型 照相机激光树脂原型
选择性层片粘接的基本原理 激光发生器 采用激光或刀具对片材 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 废弃部分的纸 窃成小块以便 一压辊 割成网格状。片材表面事先 涂覆上一层热熔胶。通过升 成型中的零件 纸料 降平台的移动和箔材的送给, 并利用热压辊辗压将后铺的 升降平台 箔材与先前的层片粘接在 起,再切割出新的层片。这 样层层迭加后得到下一个块 废纸卷 新纸卷状物,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。 021/2/20
2021/2/20 现代制造技术 5-7 选择性层片粘接的基本原理 采用激光或刀具对片材 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。片材表面事先 涂覆上一层热熔胶。通过升 降平台的移动和箔材的送给, 并利用热压辊辗压将后铺的 箔材与先前的层片粘接在一 起，再切割出新的层片。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
选择性层片粘接工艺—LOM 分层实体制造(LOM) (Laminated Object Manufacturing) 又称 固体切片制造(SSM) Solid Slicing Manufacturing LOM工艺由美国 Helisys公司于1986年研制成功。 这种方法的代表是美国 Helisys公司的L0M-1050和 LOM-2030成形机,日本Kira公司的KSC-50成形机 2021/2/20
2021/2/20 现代制造技术 5-8 选择性层片粘接工艺 —— LOM 分层实体制造（LOM ） (Laminated Object Manufacturing)， 又称 固体切片制造（SSM） (Solid Slicing Manufacturing) LOM工艺由美国Helisys公司于1986年研制成功。 这种方法的代表是美国Helisys公司的LOM-1050和 LOM-2030成形机，日本Kira公司的KSC-50成形机
分层实体制造(LOM)产品的特点 1.由于L0M工艺只须在片材上切割出零件截面的轮廓, 而不用扫描整个截面,因此工芑简单,成型速度快, 易于制造大型零件; 工艺过程中不存在材料相变,因此不易引起翘曲变形, 零件的精度较高,激光切割为0.1m,刀具切割为 0.15mm; 3.工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了 支撑作用,所以L0M工艺无需加支撑; 4.材料广泛,成本低,用纸制原料还有利于环保; 5.力学性能差,只适合做外形检查。 2021/2/20
2021/2/20 现代制造技术 5-9 1. 由于LOM工艺只须在片材上切割出零件截面的轮廓， 而不用扫描整个截面，因此工艺简单，成型速度快， 易于制造大型零件； 2. 工艺过程中不存在材料相变，因此不易引起翘曲变形， 零件的精度较高，激光切割为0.1mm，刀具切割为 0.15mm； 3. 工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了 支撑作用，所以LOM工艺无需加支撑； 4. 材料广泛，成本低，用纸制原料还有利于环保； 5. 力学性能差，只适合做外形检查。 分层实体制造（LOM）产品的特点
选择性激光烧结的基本原理 SLS工艺是利用粉末状 激光器 材料成形的。先在工作台上 铺上一层有很好密实度和平 整度的粉末,用高强度的 co2激光器在上面扫描出零 成型零件 件截面,有选择地将粉末熔 化或粘接,形成一个层面, 利用滚子铺粉压实,再熔结 或粘接成另一个层面并与原 C漱光选区藏型 层面熔结或粘接,如此层层 叠加为一个三维实体。 2021/220
2021/2/20 现代制造技术 5-10 选择性激光烧结的基本原理 SLS工艺是利用粉末状 材料成形的。先在工作台上 铺上一层有很好密实度和平 整度的粉末，用高强度的 CO2激光器在上面扫描出零 件截面，有选择地将粉末熔 化或粘接，形成一个层面， 利用滚子铺粉压实，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