快速成型技術(shù)與試題---答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上試卷1、 填空題1. 快速成型技術(shù)是由計算機輔助設計及制造技術(shù)、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)(SFF)、材料去除成形(MPR)、材料增加成形(MAP)技術(shù)等若干先進技術(shù)集成的；2.3. 快速成型技術(shù)的主要優(yōu)點包括成本低，制造速度快，環(huán)保節(jié)能，適用于新產(chǎn)品開發(fā)和單間零件生產(chǎn)等4. 光固化樹脂成型（SLA）的成型效率主要與掃描速度，掃描間隙，激光功率等因素有關(guān)5. 快速成型技術(shù)的英文名稱為：Rapid Prototyping Manufacturing（RPM），其目前也被稱為：3D打印，增材制造；6. 選擇性激光燒結(jié)成型工藝（SLS）可成型的材料包括塑料，陶瓷，金屬等；7

2、. 選擇性激光燒結(jié)成型工藝（SLS）工藝參數(shù)主要包括分層厚度，掃描速度，體積成型率，聚焦光斑直徑等；8. 快速成型過程總體上分為三個步驟，包括：數(shù)據(jù)前處理，分層疊加成型（自由成型），后處理；9. 快速成型技術(shù)的特點主要包括原型的復制性、互換性高，加工周期短，成本低，高度技術(shù)集成等；10. 快速成型技術(shù)的未來發(fā)展趨勢包括：開發(fā)性能好的快速成型材料，改善快速成形系統(tǒng)的可靠性，提高其生產(chǎn)率和制作大件能力，優(yōu)化設備結(jié)構(gòu)，開發(fā)新的成形能源，快速成形方法和工藝的改進和創(chuàng)新，提高網(wǎng)絡化服務的研究力度，實現(xiàn)遠程控制等；11. 光固化快速成型工藝中，其中前處理施加支撐工藝需要添加支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)的主要作用是防

3、止翹曲變形，作為支撐保證形狀；2、 術(shù)語解釋1. STL數(shù)據(jù)模型 是由3D SYSTEMS 公司于1988 年制定的一個，是一種為技術(shù)服務的三維圖形文件格式。STL 文件由多個三角形面片的定義組成，每個三角形面片的定義包括三角形各個定點的三維坐標及三角形面片的法矢量。stl 文件是在計算機圖形應用中，用于表示三角形網(wǎng)格的一種文件格式。 它的文件格式非常簡單， 應用很廣泛。STL是最多系統(tǒng)所應用的標準文件。STL是用三角網(wǎng)格來表現(xiàn)3D CAD模型。STL只能用來表示封閉的面或者體，stl文件有兩種：一種是ASCII明碼格式，另一種是二進制格式。2. 快速成型精度包括哪幾部分 原型的精度一般包括形

4、狀精度，尺寸精度和表面精度，即光固化成型件在形狀、尺寸和表面相互位置三個方面與設計要求的符合程度。形狀誤差主要有：翹曲、扭曲變形、橢圓度誤差及局部缺陷等；尺寸誤差是指成型件與CAD模型相比，在x、y、z三個方向上尺寸相差值；表面精度主要包括由疊層累加產(chǎn)生的臺階誤差及表面粗糙度等。3. 階梯誤差 由于快速成型技術(shù)的成型原理是逐層疊加成型，因此不可避免地會產(chǎn)生臺階效應，使得零件的表面只是原CAD模型表面的一個階梯近似（除水平和垂直表面外），導致原型產(chǎn)生形狀和尺寸上的誤差。4. 擺放方位 擺放方位是指成型零件的成型的第一層與最后一層的選擇，影響到成型零件的表面質(zhì)量與后續(xù)支撐的施加。5. 三維打印快速

5、成型（3DP） 三維打印快速成型工藝是以某種噴頭作為成型源，其運動方式與噴墨打印機的打印頭類似，在臺面上做X-Y平面運動，所不同的是噴頭噴出的不是傳統(tǒng)噴墨打印機的墨水，而是粘結(jié)劑、熔融材料或光敏材料等，基于快速成型技術(shù)基本的堆積建造模式，實現(xiàn)原型的快速制作。根據(jù)使用材料或固化方式不同，3DP快速成型技術(shù)可分為粉末材料三維噴涂粘結(jié)成型、熔融材料噴墨三維打印成型兩大類工藝。6. 翹曲變形 光固化成型工藝中，液態(tài)光敏樹脂在固化過程中都會發(fā)生收縮，收縮會在公件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應力，沿層厚從正在固化的層表面向下，隨固化程度不同，層內(nèi)應力呈梯度分布。在層與層之間，新固化層收縮時要受到層間粘合力限制。層內(nèi)應力和層間

6、應力的合力作用致使工件產(chǎn)生翹曲變形。3、 簡答題3.1快速成型方法主要包括哪幾種（寫出5種），這幾種方法的英文全稱及縮寫是什么？所有的快速成型工藝方法都是一層一層地制造零件，區(qū)別是制造每一層的方法和材料不同而已SLA 光固化成型法Stereo Lithography Apparatus 將激光聚焦到液態(tài)材料如光固化樹脂表面根據(jù)CAD模型令其有規(guī)律的固化，由點到線，由線到面完成一個層面的制造，然后升降平臺移動一個層片厚度的距離重新覆蓋一層液體材料，再重復建層，由此疊加完成一個三維實體的制造。FDM 熔融沉積成型Fused Deposition Modeling 將熱熔性材料通過加熱器融化，擠壓噴

7、出并堆積一個層面，同樣的方法造出第二個層面并與前一層融化在一起，層層堆積可以獲得三維實體LOM分層實體制造Laminated Object Manufacturing 采用激光或刀具對箔材進行切割從而獲得一個層面。通過升降平臺的移動和箔材的送給，可以切割出新的層面并用粘結(jié)劑與原層面粘結(jié)，層層迭加獲得三維實體。SLS選擇性激光燒結(jié)Selecting Laser Sintering 首先將粉末預熱到稍低于其熔點的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平；激光束在計算機控制下根據(jù)分層截面信息進行有選擇地燒結(jié)，一層完成后進行下層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末就可以得到一燒結(jié)好的零件。3DP三維打印技術(shù)

8、Three-Dimensional Printing 三維打印的工作原理類似噴墨打印機，故名三維打印，不過噴墨打印機是把墨水打印到紙上，而三維打印是把粘結(jié)劑、液態(tài)的蠟、塑料或樹脂通過噴射粘結(jié)劑或擠出的方式實現(xiàn)層層堆積形成三維實體。這項技術(shù)不需要激光。3.2敘述從CAD模型到快速成型獲得實體零件的整個過程 一般分為前處理，原型制作以及后處理三個過程。 前處理主要是對原型的CAD模型進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（生成STL數(shù)據(jù)文件），確定擺放方位，施加支撐以及切片分層（根據(jù)設定的分層厚度沿著高度方向進行切片，生成所需的SLC格式的層片數(shù)據(jù)文件） 原型制作是在專用的快速成型設備上進行的，根據(jù)不同的工藝需要對系統(tǒng)設備

9、有不一樣的操作。 后處理主要是對半成品的處理，首先是清洗除去零件表面的剩余材料，然后是去除修整原型的支撐，最后是根據(jù)不同的精度要求對零件進行加工。3.3熔融沉積快速成型過程中確定擺放方位的作用是什么？雙噴頭熔融沉積快速成型工藝的突出優(yōu)勢是什么？ 擺放方位影響到成型零件的表面質(zhì)量與后續(xù)支撐的施加。在高度方向上，正確的擺放方位可以減小階梯誤差，同時可以得到最合適，最容易拆卸的支撐結(jié)構(gòu)。雙噴頭的好處在于成型速度快，同時可以使用兩種成型材料。3.4簡述快速成型技術(shù)產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，并請談一談目前快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)（如數(shù)控機床等）的關(guān)系1)材料問題.目前快速成型技術(shù)中成型材料的成型性能大多不太理想，

10、成型件的物理性能不能滿足功能性、半功能性零件的要求，必須借助于后處理或二次開發(fā)才能生產(chǎn)出令人滿意的產(chǎn)品。由于材料技術(shù)開發(fā)的專門性，一般快速成型材料的價格都比較貴，造成生產(chǎn)成本提高。  2)高昂的設備價格?？焖俪尚图夹g(shù)是綜合計算機、激光、新材料、CAD/CAM集成等技術(shù)而形成的一種全新的制造技術(shù)，是高科技的產(chǎn)物，技術(shù)含量較高，所以，目前快速成型設備的價格較貴，限制了快速成型技術(shù)的推廣應用。  3)功能單一?，F(xiàn)有快速成型機的成型系統(tǒng)都只能進行一種工藝成型，而且大多數(shù)只能用一種或少數(shù)幾種材料成型。這主要是因為快速成型技術(shù)的專利保護問題，各廠家只能生產(chǎn)自己開發(fā)的

11、快速成型工藝成型設備，隨著技術(shù)的進步，這種保護體制已成為快速成型技術(shù)集成的障礙。  4)成型精度和質(zhì)量問題。由于快速成型的成型工藝發(fā)展還不完善，特別是對快速成型軟件技術(shù)的研究還不成熟，目前快速成型零件的精度及表面質(zhì)量大多不能滿足工程直接使用的需要，不能作為功能性零件，只能作原型使用。為提高成型件的精度和表面質(zhì)量，必須改進成型工藝和快速成型軟件。  5)應用問題。雖然快速成型技術(shù)在航空航天、汽車、機械、電子、電器、醫(yī)學、玩具、建筑、藝術(shù)品等許多領(lǐng)域都已獲得了廣泛應用，但大多僅作為原型件進行新產(chǎn)品開發(fā)及功能測試等，如何生產(chǎn)出能直接使用的零件是快速成型技術(shù)面臨

12、的一個重要問題。隨著快速成型技的進一步推廣應用，直接零件制造是快速成型技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。  6)軟件問題。隨著快速成型技術(shù)的不斷發(fā)展，快速成型技術(shù)的軟件問題越來越突出，快速成型軟件系統(tǒng)不但是實現(xiàn)離散/堆積成型的重要環(huán)節(jié)，對成型速度，成型精度，零件表面質(zhì)量等方面都有很大影響，軟件問題已成為快速成型技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。 與傳統(tǒng)的制造過程相比，采用快速成型和快速制模技術(shù)后，可以將產(chǎn)品試制和批量生產(chǎn)的模具準備工作并行作業(yè)，明顯縮短新產(chǎn)品設計和試制周期，并節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)費用。但是快速成型技術(shù)普遍需要借助傳統(tǒng)加工工藝來后處理實現(xiàn)產(chǎn)品的性能。3.5熔融沉積快速成型工藝在加工前需

13、要對數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理主要包括哪些步驟？數(shù)據(jù)處理：CAD建模，并生成STL格式數(shù)據(jù)文件 分層，分層后的層片包括三個部分，分別為原型的輪廓部分、內(nèi)部填 充部分和支撐部分。） 層面處理成型加工：逐層堆積，生成實體，后處理 根據(jù)STL文件判斷成型過程，由計算機設計出支撐結(jié)構(gòu)并生成支撐，然后對STL文件分層切片，最后根據(jù)每一層的填充路徑將信息輸給成型系統(tǒng)完成成形。3.6請分別用1-2句話簡要敘述5種（SLA，F(xiàn)DM，LOM，SLS，3DP）快速成型工藝的基本原理四、判斷題1. 快速成型技術(shù)制造的零件的表面質(zhì)量超過了傳統(tǒng)的加工方法（×）2. 快速成型技術(shù)目前采用的數(shù)據(jù)是STL格式（）3. 熔融

14、沉積快速成型工藝可以同時成型兩種或以上材料（）4. 針對所以的快速成型工藝，層厚越小，成型零件精度越低（×）5. 針對CAD數(shù)據(jù)處理過程中，切片軟件的精度過低，可能遺失兩相鄰切片層之間的小特征結(jié)構(gòu)（如窄槽、小助片）（）6. LOM工藝對原型進行表面涂覆處理可以提高強度和改進抗?jié)裥裕ǎ?. 金屬零件直接熔化成型工藝需要較高激光功率（密度）熔化金屬粉末（）8. STL數(shù)據(jù)中小三角形數(shù)量越少，則成型件的精度越高（×）5、 基于以下材料回答問題1. 從2015年5月份開始，快速成型技術(shù)（3D打?。┰诿襟w的宣傳下變得很熱，來自北京航空航天大學的王華明教授談了他對快速成型技術(shù)的一些看法

15、：“我認為這種技術(shù)確實帶有一種變革性的，短流程、低成本、數(shù)字化，高性能的制備構(gòu)建制造一體化的技術(shù)，對構(gòu)建的制造是重要的，尤其是這種技術(shù)一部分高性能難加工構(gòu)建技術(shù)的革命?！薄拔矣X得它的潛力應該也是很大的，它是一匹千里馬，增材制造（快速成型技術(shù)）和傳統(tǒng)制造也是一樣，每一種技術(shù)都有各自的優(yōu)勢，并不是取代傳統(tǒng)制造技術(shù)，但是有很多確實趨勢很有用武之地。說道3D打印與第三次工業(yè)革命的關(guān)系，我覺得第一，它絕不是劃等號，至多是作為第三次工業(yè)革命的元素或者是組成部分，其實第三次工業(yè)革命已經(jīng)在發(fā)生，我覺得增材制造（快速成型技術(shù)）需要提前、需要創(chuàng)新，也需要理性?！蓖ㄟ^閱讀上述王華明教授對快速成型技術(shù)的評價，結(jié)合您對

16、快速成型技術(shù)優(yōu)缺點的了解，請談一談快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)制造技術(shù)的關(guān)系，并分析未來快速成型技術(shù)的可能發(fā)展方向有哪些？快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)成形方式的區(qū)別快速原型技術(shù)成形機理和工藝控制與傳統(tǒng)成形方式有很大差別，主要表現(xiàn)在：（1）RP加工不是一般意義上的模具或刀具，而是利用光、熱、電等物理手段實現(xiàn)材料的轉(zhuǎn)移或堆積；（2）原型是通過堆積不斷增大，其力學性能不但取決于成型材料本身，而且與成型中所施加的能量大小及施加方式有密切關(guān)系，故在成型工藝控制方面，需要對多個坐標進行精確的動態(tài)控制；（3）能量在成型物理過程中是一個極為關(guān)鍵的因素，在以往的去除成形和受迫成形中，能量是被動地供給的，一般無須對加工能量進行精確的

17、預測與控制，而在離散、堆積類型的RP中，單元體制造中能量是主動供給的，需要準確地預測與控制，對成型中的能量形式、強度、分布、供給方式以及變化等進行有效的控制，從而經(jīng)由單元體的制造而完成成型。（1）大力改善現(xiàn)行快速成型制作機的制作精度、可靠性和制作能力，提高生產(chǎn)效率，縮短制作周期。尤其是提高成型件的表面質(zhì)量、力學和物理性能，為進一步進行模具加工和功能實驗提供平臺。 （2）隨著成型工藝的進步和應用的擴展，其概念逐漸從快速成型向快速制造轉(zhuǎn)變，從概念模型向批量定制轉(zhuǎn)變，成型設備也向概念型、生產(chǎn)型和專用型三個方向分化。 （3）開發(fā)性能更好的快速成型材料。材料的性能既要利于原型加工，又

18、要具有較好的后續(xù)加工性能，還要滿足對強度和剛度等不同的要求。 （4）提高RP 系統(tǒng)的加工速度和開拓并行制造的工藝方法。目前即使是最快的快速成型機也難以完成象注塑和壓鑄成型的快速大批量生產(chǎn)。將來的快速成型機需要向快速和多材料的制造系統(tǒng)發(fā)展，以便可以直接面向產(chǎn)品制造。 （5）開發(fā)直寫技術(shù)。直寫技術(shù)對于材料單元有著精確的控制能力，開發(fā)直寫技術(shù)，是快速RP技術(shù)的材料范圍擴大到細胞等活性材料領(lǐng)域， （6）開發(fā)用于快速成型的RPM 軟件。這些軟件有快速高精度直接切片軟件，快速造型制造和后續(xù)應用過程中的精度補償軟件，考慮快速成型原型制造和后續(xù)應用的CAD 等。 （7）