快速成型制造技術(shù)1

1、主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1、快速成型技術(shù)的起源及背景、快速成型技術(shù)的起源及背景2、快速成型技術(shù)分類、特點(diǎn)、快速成型技術(shù)分類、特點(diǎn)3、快速成型技術(shù)應(yīng)用（快速制造產(chǎn)品模型）、快速成型技術(shù)應(yīng)用（快速制造產(chǎn)品模型）4、快速模具技術(shù)（小批量生產(chǎn)）、快速模具技術(shù)（小批量生產(chǎn)） l21世紀(jì)以來，制造業(yè)的外部形勢(shì)發(fā)生了根本的變化。世紀(jì)以來，制造業(yè)的外部形勢(shì)發(fā)生了根本的變化。l用戶需求的個(gè)性化和多變性，迫使企業(yè)不得不逐步拋棄原來用戶需求的個(gè)性化和多變性，迫使企業(yè)不得不逐步拋棄原來以以“規(guī)模效益第一規(guī)模效益第一”為特點(diǎn)的少品種、大批量的生產(chǎn)方式，為特點(diǎn)的少品種、大批量的生產(chǎn)方式，進(jìn)而采取進(jìn)而采取多品種、小批量、按定單

2、多品種、小批量、按定單組織生產(chǎn)的現(xiàn)代生產(chǎn)方式。組織生產(chǎn)的現(xiàn)代生產(chǎn)方式。l同時(shí)，同時(shí)，市場的全球化和一體化，更要求企業(yè)具有高度的靈敏市場的全球化和一體化，更要求企業(yè)具有高度的靈敏性性，面對(duì)瞬息萬變的市場環(huán)境，不斷地迅速開發(fā)新產(chǎn)品，變面對(duì)瞬息萬變的市場環(huán)境，不斷地迅速開發(fā)新產(chǎn)品，變被動(dòng)適應(yīng)用戶為主動(dòng)引導(dǎo)市場，這樣才能保證企業(yè)立于不敗被動(dòng)適應(yīng)用戶為主動(dòng)引導(dǎo)市場，這樣才能保證企業(yè)立于不敗之地。之地。l可見，在這種時(shí)代背景下，可見，在這種時(shí)代背景下，市場競爭的焦點(diǎn)就轉(zhuǎn)移到速度上市場競爭的焦點(diǎn)就轉(zhuǎn)移到速度上來來，能夠迅速提供更高性能能夠迅速提供更高性能/價(jià)格比產(chǎn)品的企業(yè)，將具有更強(qiáng)價(jià)格比產(chǎn)品的企業(yè)，將具有

3、更強(qiáng)的綜合競爭力。的綜合競爭力。l快速成形（快速成形（Rapid Prototyping，簡稱，簡稱RP）技術(shù)是伴隨著）技術(shù)是伴隨著制造業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。制造業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來的。l快速成型也稱為三維打印（快速成型也稱為三維打?。═hree D print），自由成型），自由成型(Free forming)時(shí)間因素被提到了首要地位時(shí)間因素被提到了首要地位50506060年代年代 規(guī)模效益第一規(guī)模效益第一9090年代年代市場響應(yīng)速度第一70708080年代年代成本、價(jià)格競爭第一lRP技術(shù)最早出現(xiàn)在制造業(yè)并不發(fā)達(dá)的技術(shù)最早出現(xiàn)在制造業(yè)并不發(fā)達(dá)的19世紀(jì)，早在世紀(jì)，早在1892年，年，Blant

4、hre主張用三維方法制造三維地圖模型；主張用三維方法制造三維地圖模型；l1979年，日本東京大學(xué)的中川威雄教授，利用分層技術(shù)年，日本東京大學(xué)的中川威雄教授，利用分層技術(shù)制造了金屬?zèng)_裁模、成形模和注塑模；制造了金屬?zèng)_裁模、成形模和注塑模；l2 0 世 紀(jì) 年 代 末 到世 紀(jì) 年 代 末 到 8 0 年 代 初 期 ， 美 國年 代 初 期 ， 美 國 3 M 公 司 的公 司 的Alanj.Hebert、日本的小玉秀男、美國、日本的小玉秀男、美國UVP公司的公司的Charles W.Hull和日本的丸骨洋二各自提出了和日本的丸骨洋二各自提出了RP的概念；的概念； lCharles W.Hull

5、在在UVP公司的支持下，完成了一個(gè)能自動(dòng)制公司的支持下，完成了一個(gè)能自動(dòng)制造零件的完整系統(tǒng)，稱為造零件的完整系統(tǒng)，稱為Stero lithography Apparatus（SLA），并于），并于1986年獲得了專利，這是年獲得了專利，這是RP發(fā)展史上的一發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。同年，個(gè)里程碑。同年，Charles W.Hull和和UVP的一些股東一起建的一些股東一起建立了立了3D Systerm公司，隨后許多關(guān)于快速成形的概念和技公司，隨后許多關(guān)于快速成形的概念和技術(shù)在術(shù)在3D Systerm發(fā)展成熟；發(fā)展成熟；圖2 Charles W Hull教授和他的SLA快速成型實(shí)驗(yàn)裝置l1984年，年

6、，Michael Feygin 提出了分層實(shí)體制造的方法，稱提出了分層實(shí)體制造的方法，稱為為Laminated Object Manufacturing（LOM），），1985年組年組建建Helisys公司，并在公司，并在1990年前后開發(fā)出了第一臺(tái)商業(yè)機(jī)型年前后開發(fā)出了第一臺(tái)商業(yè)機(jī)型LOM1015；l1986年，美國年，美國Texas大學(xué)的研究生大學(xué)的研究生C. Deckaed提出了提出了Slective Laser Sintering（SLS）的思想，隨后組建成）的思想，隨后組建成DTM公司，并于公司，并于1992年開發(fā)出了基于年開發(fā)出了基于SLS的商業(yè)成型機(jī)的商業(yè)成型機(jī)Sinterati

7、on。 lScottCrump在在1988年提出了年提出了Fused Deposition Modeling（FDM）的思想，）的思想，1992年開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)機(jī)型年開發(fā)了第一臺(tái)商業(yè)機(jī)型3DMoldeler。l此后，還出現(xiàn)了此后，還出現(xiàn)了3DP，SDM，SGC等等，但是都不成熟，等等，但是都不成熟，目前目前SLA、LOM、SLS、FDM四種技術(shù)比較成熟。四種技術(shù)比較成熟。l我國是在我國是在1992年前后開始進(jìn)行快速成型技術(shù)和設(shè)備的研年前后開始進(jìn)行快速成型技術(shù)和設(shè)備的研究工作的。究工作的。l我國最早在快速成型技術(shù)方面開展工作的有清華大學(xué)、我國最早在快速成型技術(shù)方面開展工作的有清華大學(xué)、西安交通

8、大學(xué)、華中科技大學(xué)和北京隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)西安交通大學(xué)、華中科技大學(xué)和北京隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)有限公司。有限公司。l 這些單位早期在開發(fā)系統(tǒng)設(shè)備方面各有側(cè)重。其中，這些單位早期在開發(fā)系統(tǒng)設(shè)備方面各有側(cè)重。其中， 清清華大學(xué)以華大學(xué)以FDM 和和LOM 為主為主, 西安交通大學(xué)則是西安交通大學(xué)則是SLA，北，北京隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)有限公司為京隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)有限公司為SLS，而華中科技大學(xué)主，而華中科技大學(xué)主要為要為LOM。l西安交通大學(xué)是在西安交通大學(xué)是在1997年制造出國內(nèi)第一臺(tái)光固化快速成年制造出國內(nèi)第一臺(tái)光固化快速成型設(shè)備，型設(shè)備，2002年以后實(shí)現(xiàn)快速的發(fā)展。年以后實(shí)現(xiàn)快速的發(fā)展。l此外此外,

9、 南京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)、北華大學(xué)等在南京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)、北華大學(xué)等在該領(lǐng)域也做了許多工作。該領(lǐng)域也做了許多工作。l國內(nèi)的家電行業(yè)是對(duì)快速成形技術(shù)反應(yīng)最為敏捷的行業(yè)，國內(nèi)的家電行業(yè)是對(duì)快速成形技術(shù)反應(yīng)最為敏捷的行業(yè)，廣東的美的、華寶、江蘇的春蘭、小天鵝，青島的海爾，廣東的美的、華寶、江蘇的春蘭、小天鵝，青島的海爾，上海電器科學(xué)研究所，上海大電器，重慶長安汽車等，都上海電器科學(xué)研究所，上海大電器，重慶長安汽車等，都先后采用快速成形系統(tǒng)來開發(fā)新產(chǎn)品先后采用快速成形系統(tǒng)來開發(fā)新產(chǎn)品, 收到了很好的效果。收到了很好的效果。l快速成形技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要分支，無論在制造思想快速成

10、形技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要分支，無論在制造思想上還是實(shí)現(xiàn)方法上都有很大的突破，上還是實(shí)現(xiàn)方法上都有很大的突破，利用快速成形技術(shù)可對(duì)利用快速成形技術(shù)可對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行迅速評(píng)價(jià)、修改，并自動(dòng)快速地將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行迅速評(píng)價(jià)、修改，并自動(dòng)快速地將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)和功能的原型產(chǎn)品或直接制造出零部件，從而具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)和功能的原型產(chǎn)品或直接制造出零部件，從而大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，使企業(yè)大大縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，使企業(yè)能夠快速響應(yīng)市場需求，提高產(chǎn)品的市場競爭力和企業(yè)的綜能夠快速響應(yīng)市場需求，提高產(chǎn)品的市場競爭力和企業(yè)的綜合競爭力。合競爭力。l快速成型快速

11、成型(Rapid Prototyping)技術(shù)是技術(shù)是20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期發(fā)年代后期發(fā)展起來的一種新型制造技術(shù)。被認(rèn)為是近展起來的一種新型制造技術(shù)。被認(rèn)為是近20年制造技術(shù)領(lǐng)年制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，其對(duì)制造業(yè)的影響可與數(shù)控技術(shù)的出域的一次重大突破，其對(duì)制造業(yè)的影響可與數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)相比?？焖俪尚图夹g(shù)的巨大優(yōu)點(diǎn)及其發(fā)展速度已經(jīng)引起現(xiàn)相比。快速成型技術(shù)的巨大優(yōu)點(diǎn)及其發(fā)展速度已經(jīng)引起各國政府的高度重視，國內(nèi)外眾多著名科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)都各國政府的高度重視，國內(nèi)外眾多著名科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)都在進(jìn)行這個(gè)學(xué)科的研究。在進(jìn)行這個(gè)學(xué)科的研究。快速成型含義：快速成型含義： 簡單的說，快速成形就是由三維轉(zhuǎn)換成二

12、維簡單的說，快速成形就是由三維轉(zhuǎn)換成二維(用軟件將用軟件將三維模型離散化三維模型離散化)，再由二維到三維，再由二維到三維(材料堆積材料堆積)的工作過程。的工作過程。快速成型特點(diǎn)快速成型特點(diǎn)l1.快速性：從快速性：從CAD設(shè)計(jì)到原型零件制成，一般只需幾個(gè)小時(shí)設(shè)計(jì)到原型零件制成，一般只需幾個(gè)小時(shí)至幾十個(gè)小時(shí)，速度比傳統(tǒng)的成形方法快得多，使快速成型至幾十個(gè)小時(shí)，速度比傳統(tǒng)的成形方法快得多，使快速成型技術(shù)尤其適合于新產(chǎn)品的開發(fā)與管理；技術(shù)尤其適合于新產(chǎn)品的開發(fā)與管理； l2.自由性：一是指可以根據(jù)零件的形狀，無需專用工具的限自由性：一是指可以根據(jù)零件的形狀，無需專用工具的限制而自由地成形，可以大大縮短

13、新產(chǎn)品的試制時(shí)間；二是指制而自由地成形，可以大大縮短新產(chǎn)品的試制時(shí)間；二是指不受零件形狀復(fù)雜程度限制，制造成本基本與零件的復(fù)雜程不受零件形狀復(fù)雜程度限制，制造成本基本與零件的復(fù)雜程度和生產(chǎn)批量無關(guān)；度和生產(chǎn)批量無關(guān)；l3.高度柔性：僅需改變高度柔性：僅需改變CAD模型，重新調(diào)整和設(shè)置參數(shù)模型，重新調(diào)整和設(shè)置參數(shù)即可生產(chǎn)出不同形狀的零件模型；即可生產(chǎn)出不同形狀的零件模型；l4.設(shè)計(jì)制造一體化：快速成型由于采用了離散堆積的加設(shè)計(jì)制造一體化：快速成型由于采用了離散堆積的加工工藝，使得工工藝，使得CAD和和CAM能夠很好地結(jié)合。能夠很好地結(jié)合。l5.材料的廣泛性：快速成型技術(shù)可以制造樹脂類、塑料類材料

14、的廣泛性：快速成型技術(shù)可以制造樹脂類、塑料類原型，還可以制造出紙類、石蠟類、復(fù)合材料以及金屬材原型，還可以制造出紙類、石蠟類、復(fù)合材料以及金屬材料和陶瓷材料的原型。料和陶瓷材料的原型。l6.技術(shù)的高度集成性：技術(shù)的高度集成性：RP技術(shù)是計(jì)算機(jī)、數(shù)控、激光、材技術(shù)是計(jì)算機(jī)、數(shù)控、激光、材料的綜合集成，只有在計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光器件料的綜合集成，只有在計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光器件和功率控制技術(shù)高度發(fā)展的今天才可能誕生，因此快速成和功率控制技術(shù)高度發(fā)展的今天才可能誕生，因此快速成型技術(shù)帶有鮮明的時(shí)代特征。型技術(shù)帶有鮮明的時(shí)代特征。工工業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型RERE、CADCAD模具、模

15、具、CAMCAM樣品樣品12個(gè)月個(gè)月數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型RERE、CADCAD快速原型快速原型（樣品）（樣品）快速快速模具模具(RT)(RT)樣件、樣件、小批量小批量成品成品CAECAE成品成品模具、模具、CAMCAM35天天23天天批量生產(chǎn)批量生產(chǎn)l對(duì)零件的對(duì)零件的CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行分層處理，得到零件的二維截?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分層處理，得到零件的二維截面數(shù)據(jù)；面數(shù)據(jù)；l然后根據(jù)每一層的截面數(shù)據(jù)，以特定的方法（固化光然后根據(jù)每一層的截面數(shù)據(jù)，以特定的方法（固化光敏樹脂或燒結(jié)金屬粉末等）生成與該層截面形狀一致敏樹脂或燒結(jié)金屬粉末等）生成與該層截面形狀一致的薄片；的薄片；l這一過程反復(fù)進(jìn)行，逐層累加，直至這一過程反

16、復(fù)進(jìn)行，逐層累加，直至“生長生長”出零件出零件的實(shí)體模型。的實(shí)體模型。 傳統(tǒng)加工：傳統(tǒng)加工：切削加工（車、銑、刨）切削加工（車、銑、刨）M0（材料去除）材料去除）熱成型加工（鑄造、鍛壓）熱成型加工（鑄造、鍛壓）M0（等量材料）等量材料） 快速成型：快速成型：M0（材料累加）材料累加）直接由直接由CAD 數(shù)據(jù)（堆積）制成三維實(shí)體，實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)（堆積）制成三維實(shí)體，實(shí)現(xiàn)與CAD的高度集成的高度集成無需要傳統(tǒng)的刀具、夾具，不受復(fù)雜程度的限制無需要傳統(tǒng)的刀具、夾具，不受復(fù)雜程度的限制高度柔性高度柔性,高度自動(dòng)化高度自動(dòng)化 可進(jìn)行快速模具制造可進(jìn)行快速模具制造成本為傳統(tǒng)加工的成本為傳統(tǒng)加工的1/101/5

17、，周期縮短為，周期縮短為1/101/5 成型方法：成型方法：SL、SLS、LOM、FDM等等快速成型技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)中快速成型技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)中重要意義重要意義 開發(fā)周期大幅度縮短（幾天內(nèi)完成開發(fā)工作量）開發(fā)周期大幅度縮短（幾天內(nèi)完成開發(fā)工作量）q 開發(fā)成本大幅度降低（省卻第一套模具）開發(fā)成本大幅度降低（省卻第一套模具）q 實(shí)現(xiàn)零差錯(cuò)設(shè)計(jì)（可以追求精益求精）實(shí)現(xiàn)零差錯(cuò)設(shè)計(jì)（可以追求精益求精）q 通過快速模具，實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)通過快速模具，實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品生產(chǎn)q 其它如可以快速鑄造，制造金屬零件其它如可以快速鑄造，制造金屬零件1 1、縮短產(chǎn)品的研制開發(fā)周期、縮短產(chǎn)品的研制開發(fā)周期 應(yīng)用快速成型技術(shù)可

18、以將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造融為一體，設(shè)計(jì)應(yīng)用快速成型技術(shù)可以將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造融為一體，設(shè)計(jì)方案能很快（幾個(gè)至十幾個(gè)小時(shí)）變成實(shí)物樣品，可以更快、方案能很快（幾個(gè)至十幾個(gè)小時(shí)）變成實(shí)物樣品，可以更快、更準(zhǔn)確地進(jìn)行驗(yàn)證、定型。更準(zhǔn)確地進(jìn)行驗(yàn)證、定型。 開發(fā)周期的縮短能夠促使新產(chǎn)品盡早進(jìn)入市場，從而在市開發(fā)周期的縮短能夠促使新產(chǎn)品盡早進(jìn)入市場，從而在市場競爭中占據(jù)有利地位。場競爭中占據(jù)有利地位。2、降低開發(fā)成本，設(shè)計(jì)精益求精、降低開發(fā)成本，設(shè)計(jì)精益求精 傳統(tǒng)方法制作樣品的周期長，費(fèi)用高，精度低，很難傳統(tǒng)方法制作樣品的周期長，費(fèi)用高，精度低，很難對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行反復(fù)多次的修改和驗(yàn)證。對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行反復(fù)多次的修改和驗(yàn)證。

19、 而采用快速成型技術(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)多次對(duì)設(shè)計(jì)方而采用快速成型技術(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)多次對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，驗(yàn)證?？梢缘玫较喈?dāng)完美的設(shè)計(jì)。這對(duì)現(xiàn)有案進(jìn)行修改，驗(yàn)證?？梢缘玫较喈?dāng)完美的設(shè)計(jì)。這對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的改進(jìn)和新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是極為有利的。產(chǎn)品的改進(jìn)和新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是極為有利的。3、方便交流、方便交流 采用快速成型技術(shù)，將設(shè)計(jì)思路變?yōu)榱Ⅲw實(shí)物，使其采用快速成型技術(shù)，將設(shè)計(jì)思路變?yōu)榱Ⅲw實(shí)物，使其可視化，免除了人們對(duì)復(fù)雜圖紙的閱讀理解過程，能夠形可視化，免除了人們對(duì)復(fù)雜圖紙的閱讀理解過程，能夠形象、直觀地觀察到所設(shè)計(jì)物體的真實(shí)形狀。更加有利于設(shè)象、直觀地觀察到所設(shè)計(jì)物體的真實(shí)形狀。更加有利于設(shè)計(jì)人員之間的交

20、流，與客戶之間的交流變得更加方便。計(jì)人員之間的交流，與客戶之間的交流變得更加方便。 樣品可直接投標(biāo)，贏取定單。樣品可直接投標(biāo)，贏取定單。4 4、快速模具方法實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品制造、快速模具方法實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品制造 采用快速成型和快速模具技術(shù)，將快速成型制件作為采用快速成型和快速模具技術(shù)，將快速成型制件作為母模，通過母模的復(fù)制技術(shù)，如真空注型機(jī)母模，通過母模的復(fù)制技術(shù)，如真空注型機(jī)/ /硅橡膠模具，硅橡膠模具，得到小批量塑料產(chǎn)品，電弧金屬噴涂技術(shù)，得到拉延模具，得到小批量塑料產(chǎn)品，電弧金屬噴涂技術(shù)，得到拉延模具，制造鈑金件。制造鈑金件?，F(xiàn)有快速成型技術(shù)原理現(xiàn)有快速成型技術(shù)原理q SL (光固化光固化)

21、 原理原理q SLS（選擇燒結(jié)）原理選擇燒結(jié)）原理q LOM（切紙疊層）原理切紙疊層）原理q FDM（熔融擠絲）原理熔融擠絲）原理q 3DP（三維打印）原理等三維打?。┰淼?0余種余種 實(shí)體支撐實(shí)體支撐制制 件件SLALOMFDMSLS立體光造型法立體光造型法 Stereo lithography，SL 它以光敏樹脂為加工材料，根據(jù)模型分層的截面數(shù)據(jù)，計(jì)它以光敏樹脂為加工材料，根據(jù)模型分層的截面數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)控制紫外激光束在光敏樹脂表面進(jìn)行掃描，使其固化生成算機(jī)控制紫外激光束在光敏樹脂表面進(jìn)行掃描，使其固化生成零件，每次產(chǎn)生零件的一層。每一層固化完畢之后，工作平臺(tái)零件，每次產(chǎn)生零件的一層。每一

22、層固化完畢之后，工作平臺(tái)移動(dòng)一個(gè)層厚的高度，然后將樹脂涂在前一層上，如此反復(fù)，移動(dòng)一個(gè)層厚的高度，然后將樹脂涂在前一層上，如此反復(fù)，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到完成零件的制作。每形成新的一層均粘附到前一層上，直到完成零件的制作。 激光選區(qū)燒結(jié)法激光選區(qū)燒結(jié)法 Selected Laser Sintering，SLS SLS法采用法采用CO2 激光器作能源，使用的造型材料多為粉激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時(shí)，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，末材料。加工時(shí)，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平輥?zhàn)拥淖饔孟聦⒎勰╀伷?，然后在刮平輥?zhàn)拥淖饔孟聦⒎勰╀伷?，CO2

23、激光束在計(jì)算激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則就可再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則就可以得到一燒結(jié)好的零件，目前成熟的工藝材料為塑料粉。以得到一燒結(jié)好的零件，目前成熟的工藝材料為塑料粉。熔絲沉積制造熔絲沉積制造Fused Deposition Modeling (FDM) FDM噴頭受水平分層數(shù)據(jù)控制，當(dāng)它沿著噴頭受水平分層數(shù)據(jù)控制，當(dāng)它沿著XY方向移動(dòng)，半方向移動(dòng)，半流動(dòng)融絲材料從流動(dòng)融絲材料從FDM噴頭擠壓出來，很快凝固，形成精確的成噴頭擠壓出來

24、，很快凝固，形成精確的成型層。每層厚度范圍在型層。每層厚度范圍在0.0250.762mm，一層疊一層，最后形成，一層疊一層，最后形成整體。整體。 FDM工藝之關(guān)鍵是保持半流動(dòng)成形材料剛好在凝固點(diǎn)之上，工藝之關(guān)鍵是保持半流動(dòng)成形材料剛好在凝固點(diǎn)之上，通?？刂圃诒饶虦囟雀咭欢茸笥?。通常控制在比凝固溫度高一度左右。疊層成形疊層成形 Laminated Object Manufacturing （LOM） 先將單面涂有熱溶膠的紙通過加熱輥加壓粘結(jié)在一起。此時(shí)先將單面涂有熱溶膠的紙通過加熱輥加壓粘結(jié)在一起。此時(shí)位于其上方的激光器按照分層位于其上方的激光器按照分層CAD模型所獲得的數(shù)據(jù)，將一層模型所獲得

25、的數(shù)據(jù)，將一層紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓，然后新的一層再疊加在上面，通紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓，然后新的一層再疊加在上面，通過熱壓裝置將下面的已切割層粘合在一起，激光束再次進(jìn)行切割。過熱壓裝置將下面的已切割層粘合在一起，激光束再次進(jìn)行切割。切割過程中工作臺(tái)連續(xù)下降。切割掉的紙片仍留在原處，起支撐切割過程中工作臺(tái)連續(xù)下降。切割掉的紙片仍留在原處，起支撐和固定作用。紙片的一般厚度為和固定作用。紙片的一般厚度為0.070.1mm。lObjet打印快速成型打印快速成型 打印噴頭按照打印噴頭按照CAD層數(shù)據(jù)信息，在計(jì)算機(jī)控制下，將光層數(shù)據(jù)信息，在計(jì)算機(jī)控制下，將光固化樹脂和支撐材料噴射成型層截面，在紫

26、外光照射下，形固化樹脂和支撐材料噴射成型層截面，在紫外光照射下，形成固化層，多層疊加形成三維實(shí)體。成固化層，多層疊加形成三維實(shí)體。 打印快速成型層高度打印快速成型層高度0.016mm。激光器激光器掃描器掃描器立板立板網(wǎng)板網(wǎng)板樹脂槽樹脂槽光路板光路板反射鏡反射鏡沉塊沉塊刮板刮板光固化快速成型機(jī)結(jié)構(gòu)光固化快速成型機(jī)結(jié)構(gòu)SPS450，陜西恒通智能機(jī)，陜西恒通智能機(jī)器有限公司器有限公司激光器：提供光固化光源，激光器：提供光固化光源，355nm紫外激光器，功率為紫外激光器，功率為1501000mw掃描器：使激光實(shí)現(xiàn)掃描器：使激光實(shí)現(xiàn)X-Y方向掃描，掃描頻率：方向掃描，掃描頻率：40周周/秒秒反射鏡：光路

27、調(diào)整反射鏡：光路調(diào)整立板：固定立板：固定Z向工作臺(tái)，固定液位調(diào)整系統(tǒng)向工作臺(tái)，固定液位調(diào)整系統(tǒng)網(wǎng)板：支撐快速成型制件網(wǎng)板：支撐快速成型制件樹脂槽：盛裝液體光固化樹脂樹脂槽：盛裝液體光固化樹脂沉塊：調(diào)整液位，保證沉塊：調(diào)整液位，保證XY方向掃描精度方向掃描精度刮平裝置：真空吸附刮平裝置，保證層厚度刮平裝置：真空吸附刮平裝置，保證層厚度粉末燒結(jié)快速成型粉末燒結(jié)快速成型成型缸成型缸溢出槽溢出槽粉末滾筒粉末滾筒粉末供給缸粉末供給缸CO2激光器激光器掃描器掃描器反射鏡反射鏡觀察窗觀察窗CO2激光器：波長激光器：波長10.6m，功率，功率50W，提供熱能；，提供熱能；反射鏡：組成光路系統(tǒng)；反射鏡：組成光路

28、系統(tǒng)；掃描器：掃描器：X-Y方向掃描；方向掃描；粉末供給缸：缸內(nèi)設(shè)置活塞裝置，升降運(yùn)動(dòng)中，提供成型粉粉末供給缸：缸內(nèi)設(shè)置活塞裝置，升降運(yùn)動(dòng)中，提供成型粉末；末；成型缸：粉末燒結(jié)，成型制件；成型缸：粉末燒結(jié)，成型制件；粉末滾筒或鋪粉裝置：粉末鋪平并壓實(shí)；粉末滾筒或鋪粉裝置：粉末鋪平并壓實(shí)；溢出槽：收集多余粉末。溢出槽：收集多余粉末。原料供應(yīng)卷原料供應(yīng)卷原料片原料片熱壓滾筒熱壓滾筒激光器激光器光學(xué)裝置光學(xué)裝置回收卷回收卷平臺(tái)平臺(tái)制成塊制成塊X-Y掃描掃描器器外形及剖面線外形及剖面線LOM機(jī)器及制作過程機(jī)器及制作過程FDM360mc,美國美國Stratasys公司公司 EDEN350（打印式快速成型

29、）成型過程及制件特征，材料利（打印式快速成型）成型過程及制件特征，材料利用率？用率？打印材料打印材料束束內(nèi)部實(shí)體支撐材料內(nèi)部實(shí)體支撐材料（白）（白）殼體零件（黃）殼體零件（黃）紫外光紫外光Eden350, 以色列以色列Object公司公司 l結(jié)合結(jié)合3D Ink-Jet與光固化工藝，包含與光固化工藝，包含1536個(gè)噴頭的噴頭陣列沿個(gè)噴頭的噴頭陣列沿X軸運(yùn)動(dòng)完成樹脂噴射，在噴頭陣列運(yùn)動(dòng)方向的前后，各有軸運(yùn)動(dòng)完成樹脂噴射，在噴頭陣列運(yùn)動(dòng)方向的前后，各有一個(gè)紫外光固化的燈，隨噴射隨固化，具有很高的效率。支一個(gè)紫外光固化的燈，隨噴射隨固化，具有很高的效率。支撐材料也由該噴射系統(tǒng)噴出。撐材料也由該噴射系

30、統(tǒng)噴出。 美國美國Z-Corp公司，公司， Z400要求：要求：1 成形速度快成形速度快2 產(chǎn)品具有連續(xù)變化的多色彩（多種材料）產(chǎn)品具有連續(xù)變化的多色彩（多種材料）3 普通普通PC機(jī)控制（通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通訊）機(jī)控制（通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通訊）4 體積小，是一種桌面型設(shè)備體積小，是一種桌面型設(shè)備5 成本低，價(jià)格便宜成本低，價(jià)格便宜6 綠色制造、無污染、無噪音綠色制造、無污染、無噪音（1）美）美Z-Corp Z400和和Z406 基于噴射粘結(jié)粉末工藝基于噴射粘結(jié)粉末工藝Z400是單色機(jī)，擁有是單色機(jī)，擁有128個(gè)噴嘴，層厚從個(gè)噴嘴，層厚從0.075mm到到0.02mm，噴頭來自噴頭來自CANON，售

31、價(jià)為，售價(jià)為4萬萬9千美元。千美元。 Z406為彩色機(jī)，由為彩色機(jī)，由4種基本顏色的粘結(jié)劑去粘結(jié)粉末（種基本顏色的粘結(jié)劑去粘結(jié)粉末（4種基種基色可組合成色可組合成600萬種顏色），每種顏色的噴頭分別擁有萬種顏色），每種顏色的噴頭分別擁有400個(gè)個(gè)噴嘴，共噴嘴，共1600個(gè)。噴頭是個(gè)。噴頭是HP公司的公司的HP2000的文件打印機(jī)的噴的文件打印機(jī)的噴頭，在成形件上顏色可逐漸變化，其售價(jià)是頭，在成形件上顏色可逐漸變化，其售價(jià)是6萬萬7千美元。千美元。 車燈及發(fā)動(dòng)機(jī)缸體快速成型件車燈及發(fā)動(dòng)機(jī)缸體快速成型件 鑄件名稱：泵殼體鑄件名稱：泵殼體材材 質(zhì)：高強(qiáng)不銹鋼質(zhì)：高強(qiáng)不銹鋼基本壁厚：基本壁厚：5毫米毫

32、米重重 量：量：50公斤公斤工作環(huán)境：低溫、高壓工作環(huán)境：低溫、高壓 （13Mpa）l立體光造型法（立體光造型法（SL-Stereolithography）、）、l疊層制造法（疊層制造法（LOM-Laminated Object Manufacturing）l選擇性激光燒結(jié)法（選擇性激光燒結(jié)法（SLS-Selected Laser Sintering）l熔化沉積制造法（熔化沉積制造法（FDM-Fused Deposition Modeling）l打印光固化法（打印光固化法（Objet）l三維打?。ㄈS打?。╖-corp）l三維印刷法（三維印刷法（TDP-Three Dimensional Pr

33、inting）l噴粒法（噴粒法（BPM-Ballistic Particle Manufacturing）等。）等。SLASLSFDMLOMObjet精度精度0.1mm0.2mm0.2mm0.2mm0.1mm表面質(zhì)量表面質(zhì)量Ra0.1m10m1020m1020m0.1m制作速度制作速度8000mm/s2000mm/s80mm/s2000mm/s材料利用率材料利用率接近接近100%50%10%10%工藝性工藝性簡單，可靠簡單，可靠復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜，維復(fù)雜，維護(hù)困難護(hù)困難應(yīng)用應(yīng)用廣泛廣泛鑄造鑄造簡單制件簡單制件(按全球銷售額統(tǒng)計(jì))(按全球銷售額統(tǒng)計(jì))光固化光固化SLLOMFDMSLS其

34、它其它69.4 %7%11.3%5.1%5.3%美國美國SME/RPA統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)，2002美國、歐洲國家美國、歐洲國家擁有擁有5000臺(tái)以上臺(tái)以上 SLA快速成型機(jī)快速成型機(jī)q 紫外激光通過聚焦，光斑直徑紫外激光通過聚焦，光斑直徑0.15mmq 成型精度高，可成型精細(xì)結(jié)構(gòu)（如戒指等）成型精度高，可成型精細(xì)結(jié)構(gòu)（如戒指等）q 制作任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件（如空心零件）制作任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件（如空心零件）q 表面光潔度高（表面表面光潔度高（表面Ra0.1m）q 成型過程高度自動(dòng)化，后處理簡單（點(diǎn)支撐，易去除）成型過程高度自動(dòng)化，后處理簡單（點(diǎn)支撐，易去除）q 材料利用率接近材料利用率接近100%光固化快速成

35、型關(guān)鍵技術(shù)光固化快速成型關(guān)鍵技術(shù)l數(shù)據(jù)處理軟件、掃描控制軟件；數(shù)據(jù)處理軟件、掃描控制軟件；l光固化樹脂；光固化樹脂；l軟件、硬件集成；軟件、硬件集成；l其它專利技術(shù)：其它專利技術(shù)：真空吸附式涂敷系統(tǒng)；真空吸附式涂敷系統(tǒng)；液位檢測與補(bǔ)償控制系統(tǒng)；液位檢測與補(bǔ)償控制系統(tǒng)；大平面枕形誤差在線校正系統(tǒng)。大平面枕形誤差在線校正系統(tǒng)。保證保證 X、Y、Z方向方向0.1mm的制作精度的制作精度頭盔快速成型制件材料利用率頭盔快速成型制件材料利用率100%點(diǎn)支撐點(diǎn)支撐燈罩快速成型制件材料利用率燈罩快速成型制件材料利用率100%點(diǎn)支撐點(diǎn)支撐l支持技術(shù)創(chuàng)新，改進(jìn)產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)，支持獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；支持技術(shù)創(chuàng)新，改進(jìn)

36、產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)，支持獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；l優(yōu)化新產(chǎn)品性能，使各種轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤達(dá)到最小值；優(yōu)化新產(chǎn)品性能，使各種轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤達(dá)到最小值；l設(shè)計(jì)更加標(biāo)準(zhǔn)化；設(shè)計(jì)更加標(biāo)準(zhǔn)化；l提供了較好的性能分析方法，減少了試驗(yàn)次數(shù)；提供了較好的性能分析方法，減少了試驗(yàn)次數(shù)；l提供更確切的成本信息；提供更確切的成本信息；l優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約了材料和加工時(shí)間，降低了成本；優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)約了材料和加工時(shí)間，降低了成本；l保證設(shè)計(jì)適合于現(xiàn)代的制造技術(shù)。保證設(shè)計(jì)適合于現(xiàn)代的制造技術(shù)。將模具材料或成型零件材料按一將模具材料或成型零件材料按一定的比例混合后放入容器，然后將容定的比例混合后放入容器，然后將容器放入真空澆注成型機(jī)中攪拌、抽真器放入真

37、空澆注成型機(jī)中攪拌、抽真空，澆注到模架或模具中，待固化后空，澆注到模架或模具中，待固化后成型取出模具或產(chǎn)品零件。其特點(diǎn)是成型取出模具或產(chǎn)品零件。其特點(diǎn)是復(fù)雜形面的零件脫模容易，無需考慮復(fù)雜形面的零件脫模容易，無需考慮分型及斜抽芯。適用于數(shù)十件注塑件分型及斜抽芯。適用于數(shù)十件注塑件的快速制造。的快速制造。 二、在工件合適的位置預(yù)制澆注口二、在工件合適的位置預(yù)制澆注口一、根據(jù)原型結(jié)構(gòu)在分模邊上貼膠紙一、根據(jù)原型結(jié)構(gòu)在分模邊上貼膠紙三、把原型固定在鑄型架里三、把原型固定在鑄型架里四、計(jì)算出硅膠用量加入固化劑四、計(jì)算出硅膠用量加入固化劑七、把硅膠倒入鑄型架里七、把硅膠倒入鑄型架里五、攪拌好的硅膠放入真空機(jī)脫泡五、攪拌好的硅膠放入真空機(jī)脫泡六、放入真空機(jī)內(nèi)真空脫泡硅膠六、放入真空機(jī)內(nèi)真空脫泡硅膠八、放入烤箱加溫固化硅膠模八、放入烤箱加溫固化硅膠模十、十、打開硅膠模具打開硅膠模具九、按分模線開模九、按分模線開模十一、取出原型件十一、取出原型件十二、硅膠模具制作完成十二、硅膠模具制作完成主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1、快速成型技術(shù)分類、特點(diǎn)、快速成型技術(shù)分類、特點(diǎn) 2、快速成型技術(shù)應(yīng)用（快速制造產(chǎn)品模型）、快速成型技術(shù)應(yīng)用（快速