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多種快速成型的工藝方法,你知多少?

2011-07-07 關(guān)注次數(shù):

目前快速成型主要工藝方法及其分類(lèi)很多,下面僅介紹目前較為常用的工藝方法。

1 立體光固化成型法(SL, Stereo-Lithography)
光固化法(SL)是目前z為成熟和廣泛應(yīng)用的一種快速成型制造工藝。這種工藝以液態(tài)光敏樹(shù)脂為原材料,在計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光按預(yù)定零件各分層截面的輪廓軌跡對(duì)液態(tài)樹(shù)脂逐點(diǎn)掃描,使被掃描區(qū)的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合(固化)反應(yīng),從而形成零件的一個(gè)薄層截面。完成一個(gè)掃描區(qū)域的液態(tài)光敏樹(shù)脂固化層后,工作臺(tái)下降一個(gè)層厚,使固化好的樹(shù)脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹(shù)脂然后重復(fù)掃描、固化,新固化的一層牢固地粘接在一層上,如此反復(fù)直到完成整個(gè)零件的固化成型。
SL工藝的優(yōu)點(diǎn)是精度較高,一般尺寸精度可控制在0.01mm;表面質(zhì)量好;原材料利用率接近100%;能制造形狀特別復(fù)雜、精細(xì)的零件;設(shè)備市場(chǎng)占有率很高。缺點(diǎn)是需要設(shè)計(jì)支撐;可以選擇的材料種類(lèi)有限;制件容易發(fā)生翹曲變形;材料價(jià)格較昂貴。
該工藝適合比較復(fù)雜的中小型零件的制作。

2選擇性激光燒結(jié)法(SLS,Selective Laser Sintering)
選擇性激光燒結(jié)法(SLS)是在工作臺(tái)上均勻鋪上一層很薄(100μ-200μ)的作金屬(或金屬)粉末,激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照零件分層截面輪廓逐點(diǎn)地進(jìn)行掃描、燒結(jié),使粉末固化成截面形狀(如圖3)。完成一個(gè)層面后工作臺(tái)下降一個(gè)層厚,滾動(dòng)鋪粉機(jī)構(gòu)在已燒結(jié)的表面再鋪上一層粉末進(jìn)行下一層燒結(jié)。未燒結(jié)的粉末保留在原位置起支撐作用,這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直到完成整個(gè)零件的掃描、燒結(jié),去掉多余的粉末,再進(jìn)行打磨、烘干等處理后便獲得需要的零件。用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行直接燒結(jié)的工藝正在實(shí)驗(yàn)研究階段,它可以直接制造工程材料的零件。
SLS工藝的優(yōu)點(diǎn)是原型件機(jī)械性能好,強(qiáng)度高;無(wú)須設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;可選材料種類(lèi)多且利用率高(100%)。缺點(diǎn)是制件表面粗糙,疏松多孔,需要進(jìn)行后處理;制造成本高。
采用各種不同成分的金屬粉末進(jìn)行燒結(jié),經(jīng)滲銅等后處理特別適合制作功能測(cè)試零件;也可直接制造金屬型腔的模具。采用蠟粉直接燒結(jié)適合于小批量比較復(fù)雜的中小型零件的熔模鑄造生產(chǎn)。

3 熔融沉積成型法(FDM,Fused Deposition Modeling)
這種工藝是通過(guò)將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出,按照零件每一層的預(yù)定軌跡,以固定的速率進(jìn)行熔體沉積。每完成一層,工作臺(tái)下降一個(gè)層厚進(jìn)行迭加沉積新的一層,如此反復(fù)z終實(shí)現(xiàn)零件的沉積成型。FDM工藝的關(guān)鍵是保持半流動(dòng)成型材料的溫度剛好在熔點(diǎn)之上(比熔點(diǎn)高1℃左右)。其每一層片的厚度由擠出絲的的直徑?jīng)Q定,通常是0.25~0.50mm。
FDM的優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高;材料成本低;可選材料種類(lèi)多;工藝簡(jiǎn)潔。缺點(diǎn)是精度低;復(fù)雜構(gòu)件不易制造,懸臂件需加支撐;表面質(zhì)量差。該工藝適合于產(chǎn)品的概念建模及形狀和功能測(cè)試,中等復(fù)雜程度的中小原型,不適合制造大型零件。

4分層實(shí)體制造法(LOM, Laminated Object Manufacture)
LOM工藝是將單面涂有熱溶膠的紙片通過(guò)加熱輥加熱粘接在一起,位于上方的激光切割器按照CAD分層模型所獲數(shù)據(jù),用激光束將紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓,然后新的一層紙?jiān)侬B加在上面,通過(guò)熱壓裝置和下面已切割層粘合在一起,激光束再次切割,如此反復(fù)逐層切割、粘合、切割……直到整個(gè)模型制作完成.

LOM工藝優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;只需切割輪廓,無(wú)需填充掃描;制件的內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形小;制造成本低。缺點(diǎn)是材料利用率低,種類(lèi)有限;表面質(zhì)量差;內(nèi)部廢料不易去除,后處理難度大。該工藝適合于制作大中型、形狀簡(jiǎn)單的實(shí)體類(lèi)原型件,特別適用于直接制作砂型鑄造模。

5 三維印刷法(3DP,Three Dimensional Printing )
三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點(diǎn)噴射粘合劑來(lái)粘結(jié)粉末材料的方法制造原型。3DP的成型過(guò)程與SLS相似,只是將SLS中的激光變成噴墨打印機(jī)噴射結(jié)合劑。
該技術(shù)制造致密的陶瓷部件具有較大的難度,但在制造多孔的陶瓷部件(如金屬陶瓷復(fù)合材多孔坯體或陶瓷模具等)方面具有較大的優(yōu)良性。