《逆向工程及快速成型原理》講義-RT篇課件

逆向工程及快速成型

ReverseEngineering&RapidPrototyping主講：

匡唐清華東交大材料工程系逆向工程及快速成型

ReverseEngineering主要內(nèi)容概論軟模橋模硬模RE&RP——RT篇主要內(nèi)容RE&RP——RT篇快速制模：快速模具制造（RapidTooling，簡(jiǎn)稱RT），是以RP為技術(shù)支撐而發(fā)展起來的新型制造技術(shù)。特點(diǎn)：制模周期短，一般為傳統(tǒng)模具制造的1/3～1/10；工藝簡(jiǎn)單，易于推廣；制模成本低（僅為傳統(tǒng)制模的1/3～1/5）精度和壽命能滿足某種特定的功能需要，綜合經(jīng)濟(jì)效益良好。概論快速制模：概論快速制模：方法直接法：優(yōu)點(diǎn)是制模工藝簡(jiǎn)單、精度較高、工期短，缺點(diǎn)是單件模具成本較高，適用于樣機(jī)、樣件試制。通過SLA或SLS法，直接用樹脂、粉末塑料（如ABS）等制成凸、凹模，可以作成薄板的簡(jiǎn)易沖模，汽車覆蓋件成形模等。這些簡(jiǎn)易模具的壽命是50～1000件，適用于產(chǎn)品試制階段。采用特殊的紙質(zhì)利用LOM工藝方法可直接制造出紙質(zhì)模具，堅(jiān)如硬木，可耐200℃高溫，可用作低熔點(diǎn)合金的模具或試制用注塑模以及精密鑄造用的蠟?zāi)３尚文?，還可以代替砂型鑄造用的木模。用FDM法直接制成金屬模。將不銹鋼粉末用FDM

法制成金屬型后，經(jīng)過燒結(jié)、滲銅等工藝滲銅等工藝制成了具有復(fù)雜冷卻液道的注塑模概論快速制模：概論快速制模：方法間接法：由快速成形或其他途徑得到零件原型，根據(jù)不同的批量和功能要求采用合適的工藝方法快速翻制得模具概論快速制模：概論快速制模概論快速制模概論軟模技術(shù)一般指硅膠模，由SLA,FDM，LOM或SLS制造零件原型，再翻制硅膠模后，向模中灌注雙組分樹脂，固化后得到所需零件。通過調(diào)節(jié)樹脂中雙組分的構(gòu)成來調(diào)整樹脂零件的機(jī)械性。過渡模(橋模)技術(shù)一般為環(huán)氧樹脂模具，橋模是介于試制用軟模與正式生產(chǎn)模間的一種模具，可直接進(jìn)行注塑生產(chǎn)，使用壽命目標(biāo)為100－1000個(gè)零件，零件用與最終零件生產(chǎn)期望的產(chǎn)品材料制成。可滿足中小批量生產(chǎn)的需要硬模技術(shù)硬模一般指用間接方法制造的金屬模具和用快速成形（金屬粉末選擇性燒結(jié)）直接制造的金屬模具間接法：先利用快速成形技術(shù)加工出非金屬材料的原型，然后借助其他技術(shù)將這些非金屬原型翻制金屬零件或金屬模具概論軟模技術(shù)概論工藝路線原型件的準(zhǔn)備（略）硅橡膠模的結(jié)構(gòu)硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)硅橡膠模的制造澆注品的制造應(yīng)用軟

模工藝路線軟 模工藝路線硅橡膠模的結(jié)構(gòu)軟

模零件三維造型STL文件格式RP原型制造硅膠模翻制樹脂件生產(chǎn)工藝路線軟 模零件三維造型STL文件格式RP原型制造硅膠模翻硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制作周期短只要工件的原型件，無需昂貴的設(shè)備和模架等裝置，不必模具設(shè)計(jì)，在幾小時(shí)內(nèi)就能完成制模與產(chǎn)品成形。與傳統(tǒng)金屬模注射成形塑料工件相比，用硅橡膠模能縮短開發(fā)周期高達(dá)90%；成本低與CNC機(jī)加工的金屬模相比，硅橡膠模的制作費(fèi)用低得多，一般只有金屬模的幾分之一；彈性好，工件易于脫模不必添加脫模斜度，工件往往就能脫模，可大大簡(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)；復(fù)印性能好，精度高硅橡膠的收縮率小，有優(yōu)良的復(fù)印性能，能達(dá)到金屬模同樣的精度；軟

模硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)軟 模硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)能用于在室溫下澆注高性能的聚氨酯塑料件或蠟件反應(yīng)成形聚氨酯又稱為反應(yīng)成形塑料。它的原材料通常是液態(tài)雙組分材料，將這兩個(gè)組分按一定的比例加以混合，并在室溫下澆注到成形模具內(nèi)，能迅速（幾十秒至幾分鐘內(nèi)）完成固化反應(yīng),10～40min內(nèi)能脫模，然后,一般在80℃下經(jīng)幾小時(shí)保溫，可完全固化成高性能的塑料件（如ABS工件），這種成形塑料件的方法不必采用金屬模和熱注射成形機(jī)，一般稱為塑料反應(yīng)成形工藝。廣泛應(yīng)用在新產(chǎn)品的試制中通常用于成形塑料件，也可用于成形失蠟鑄造所需蠟件。普通室溫硫化硅橡膠模的使用壽命取決于工件的復(fù)雜程度，一般為10～20個(gè)工件，足夠新產(chǎn)品研制的需求。軟

模硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)軟 模硅橡膠模的缺點(diǎn)導(dǎo)熱性能差壽命短不能成形真實(shí)的零件不能采用熱注射工藝成形工件軟

模硅橡膠模的缺點(diǎn)軟 模硅橡膠模的制造原材料雙組分室溫硫化有機(jī)硅橡膠聚合型：固化時(shí)產(chǎn)生副生成物，收縮率較大縮合型模具硅橡膠的抗剪切強(qiáng)度較低，在模具制造過程中易撕裂，難于成型花紋深、形狀復(fù)雜的模具；成型過程中由于縮合交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生乙醇物質(zhì)難以完全排出，使模具在受熱時(shí)硅橡膠降解老化，同時(shí)由于乙醇的排出也使得硫化膠的體積收縮，影響模具的尺寸縮小。因此，常用在塑料或人造革生產(chǎn)中的高頻壓花模具，或尺寸要求不高的工藝品制造。加成型：由于采用加成硫化體系，在成型過程中不產(chǎn)生低分子化合物，因而具有低得線性收縮率，膠料可以深部固化，且物理、力學(xué)性能和耐熱老化性能優(yōu)異，適用于制造精密模具和鑄造模具，且模具制造工藝簡(jiǎn)單，不損傷原型、仿真性好。成為模具硅橡膠的主導(dǎo)軟

模硅橡膠模的制造軟 模硅橡膠模的制造設(shè)備真空澆注機(jī)真空的作用是提供真空環(huán)境，排除液態(tài)材料中混入的空氣或濕氣，避免在澆注件中出現(xiàn)氣泡。反應(yīng)注射機(jī)壓力和流量比較大，適合反應(yīng)成形中大型塑料件，但是，往往難于在真空環(huán)境下成形，所以應(yīng)注意設(shè)法排除塑料件中的氣泡軟

模真空澆注機(jī)澆注

反應(yīng)注射機(jī)硅橡膠模的制造軟 模真空澆注機(jī)澆注反應(yīng)注射機(jī)硅橡膠模的制造步驟軟

模由于RP技術(shù)生產(chǎn)出來的原型材料與硅橡膠不發(fā)生反應(yīng)，制造過程中沒有經(jīng)過變形，也不會(huì)產(chǎn)生褶皺，能夠生產(chǎn)出與精密塑料件一樣的表面質(zhì)量。硅橡膠模的制造軟 模由于RP技術(shù)生產(chǎn)出來的原型材料與硅橡膠不硅橡膠模的制造步驟原型表面處理

RP原型一般存在臺(tái)階紋或縫隙，需進(jìn)行打磨和防滲與強(qiáng)化處理等以提高原型的表面光滑程度和抗?jié)裥耘c抗熱性等。只有原型表面足夠光滑，才能保證制作的硅膠模型腔的光潔度，進(jìn)而確保翻制的產(chǎn)品具有較高的表面質(zhì)量和便于從硅膠模中取出。軟

模制作型框和固定原型依據(jù)原型的幾何尺寸和硅膠模使用要求設(shè)計(jì)澆注型框的形狀和尺寸，型框的尺寸應(yīng)適中。在固定原型之前，需確定分型面和澆口的位置，這直接影響著澆注產(chǎn)品能否順利脫模和產(chǎn)品澆注質(zhì)量的好壞。當(dāng)分型面和澆道選定并處理完畢后，便將原型固定于型框中。硅橡膠模的制造軟 模制作型框和固定原型硅橡膠模的制造步驟硅橡膠計(jì)量、混合并真空脫泡硅橡膠用量應(yīng)根據(jù)所制作的型框尺寸和硅橡膠的比重準(zhǔn)確計(jì)量。將計(jì)量好的硅橡膠添入適當(dāng)比例的硬化劑，攪拌均勻后進(jìn)行真空脫泡。脫泡時(shí)間應(yīng)根據(jù)達(dá)到的真空度來掌握。硅橡膠澆注及固化硅橡膠混合體真空脫泡后澆注到已固定好原型的型框中。澆注后，為確保充填完好，再次真空脫泡。脫泡的目的是抽出澆注過程中摻入硅膠中的氣體和封閉于原型空腔中的氣體，此次脫泡的時(shí)間應(yīng)比澆注前的脫泡時(shí)間適當(dāng)加長(zhǎng)，具體時(shí)間應(yīng)根據(jù)所選用的硅橡膠材料的可操作時(shí)間和原型大小而定。脫泡后，硅膠?？勺孕杏不蚣訙赜不?。加溫硬化可縮短硬化時(shí)間。軟

模硅橡膠模的制造軟 模硅橡膠模的制造步驟拆除型框、刀剖開模并取出原型當(dāng)硅膠模硬化后，即可將型框拆除并去掉澆道棒等。參照原型分型面的標(biāo)記進(jìn)行刀剖開模，將原型取出對(duì)硅膠模的型腔進(jìn)行必要清理，便可利用所制作的硅橡膠模具在真空狀態(tài)下進(jìn)行樹脂或塑料產(chǎn)品的制造軟

模拆除型框刀剖開模取出原型清理后合模小件樹脂產(chǎn)品硅膠模的制作流程關(guān)公硅膠模制作硅橡膠模的制造軟 模拆除型框刀剖開模取出原型清理后合模小件樹產(chǎn)品制造原材料聚氨酯材料硬質(zhì)材料（類ABS）、半硬質(zhì)材料（類PP，PE，PC，PMMA）和彈性材料（類橡膠）操作時(shí)間3－5m，離模時(shí)間1h制造過程通過改變樹脂中雙組分的構(gòu)成來調(diào)整樹脂零件的機(jī)械性能模具壽命為20－50件樹脂零件軟

模產(chǎn)品制造軟 模產(chǎn)品制造制造過程軟

模產(chǎn)品制造軟 模產(chǎn)品制造制造過程預(yù)熱預(yù)熱硅橡膠模和原材料（液態(tài)雙組分聚氨酯）合模用大號(hào)訂書機(jī)沿分模面順序訂壓訂書釘，纏繞一圈膠帶，使上下半模良好密封，防止?jié)沧r(shí)液態(tài)材料從分模面溢出抽真空將硅橡膠模放入真空澆注機(jī)，排除模具型腔中的氣體澆注通過控制系統(tǒng)，將A杯內(nèi)的固化劑注入B杯，混合器開始進(jìn)行攪拌，然后，使B杯中已混合的液態(tài)材料通過漏斗徐徐注入模具的型腔軟

模產(chǎn)品制造軟 模產(chǎn)品制造制造過程固化待硅橡膠模中的液態(tài)材料初步固化后，將模具放入烘箱，在70～75℃下加熱，使液態(tài)材料完全固化取件取出硅橡膠模，去除模具上的膠帶與訂書釘，用壓縮空氣槍向模具的澆口吹氣，分開上下半模，取出塑料件。后處理軟

模產(chǎn)品制造軟 模應(yīng)用可用于快速成形塑料件（最普遍）或蠟件，這些成形件不僅是一般的塑料件，而且可以是大型、復(fù)雜、高性能、高透明度、高精細(xì)度的塑料件軟

模汽車保險(xiǎn)杠ABS塑料件

硬塑料件、透明塑料件和彈性塑料件應(yīng)用軟 模汽車保險(xiǎn)杠ABS塑料件硬塑料件、透明塑料件和彈性軟模應(yīng)用軟

模形狀復(fù)雜的塑料件及其硅橡膠模

硅橡膠模和澆注的彈性件

有許多密集小孔的網(wǎng)格式塑料件硅橡膠模與澆注的蠟?zāi)Ｓ霉柘鹉z模澆注的透明光學(xué)件軟模軟 模形狀復(fù)雜的塑料件及其硅橡膠模硅橡膠模和澆注的彈性鋁填充環(huán)氧樹脂模CompositeAluminum-FilledEpoxy,CAFE制模材料：鋁基復(fù)合材料－填充鋁粉的環(huán)氧樹脂SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂襯模成形部分采用SLA成形的型芯/型腔殼采用鋁填充環(huán)氧樹脂填充殼背面橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝模型準(zhǔn)備首先，真實(shí)功能零件制造中可能存在材料的收縮，因此，原型的形狀和尺寸應(yīng)該適當(dāng)修正以補(bǔ)償材料收縮引起的變形。另一個(gè)問題是由制模方法所決定的，用于制造環(huán)氧樹脂模具的快速原型應(yīng)帶有適當(dāng)?shù)陌文Ｐ倍?。首先由快速成形技術(shù)制作原型（實(shí)際最終零件）用作母模，作為母模的原型件必須經(jīng)過表面打磨和拋光橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝底座制作并固定原型底座的制作要保證與模型及分型面相吻合，底座可以由一些容易刻鑿的材料像木材、金屬、塑料、玻璃、石膏、甚至耐火泥制作。固定好模型后，進(jìn)行?？虼罱?。當(dāng)環(huán)氧樹脂模具需要用?？蚣訌?qiáng)時(shí)，?？驊?yīng)當(dāng)用金屬制作，并且?？騼?nèi)部應(yīng)盡可能粗糙，以增大環(huán)氧樹脂與模框的粘接強(qiáng)度。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝涂脫模劑為了順利脫模，模型及分模面必須涂脫模劑。脫模劑應(yīng)該涂得盡可能地薄，并且盡可能均勻地涂2～3遍，以防止漏涂和涂不均勻。然而，起增強(qiáng)作用的金屬?？蚝鸵恍╄偳都荒芡棵撃?。有時(shí)，為了使其與環(huán)氧樹脂連接更好，還應(yīng)打毛其表面，或?qū)⑵渥鳛殍偳督Y(jié)構(gòu)。將環(huán)氧樹脂與固化劑和填料及附加物金屬粉末等均勻混合，混合過程中必須仔細(xì)攪拌，盡可能地防止混進(jìn)氣體。采用真空混料機(jī)可以有效地防止氣體的混入。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝澆注樹脂脫模劑噴灑完畢后，將混合好的填充物澆注到型框內(nèi)，應(yīng)掌握澆注速度盡量均勻，并盡可能使環(huán)氧樹脂混合料從模框的最低點(diǎn)進(jìn)入。去除底座并進(jìn)行另一半模的制作待樹脂混合物基本固化后，將模具小心的翻轉(zhuǎn)過來并移走底座，搭建另一半模的?？颍瑖姙⒚撃?，同樣過程澆注另一半模具。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝樹脂硬化并脫模待樹脂完全固化后，移走型框，將上下半模放入后處理的爐子內(nèi)加熱并保溫。環(huán)氧樹脂的硬化過程可以在一定壓力下進(jìn)行。實(shí)踐證實(shí)，壓力條件下進(jìn)行硬化可以防止氣孔的產(chǎn)生，并可提高材料的致密度以及模具的精度和表面光潔度。由于光固化樹脂的力學(xué)性能較低，而且大部分做成中空結(jié)構(gòu)（為了提高制造速度并節(jié)約樹脂材料），因此壓力不能太高。硬化過程最好在60℃以下，因?yàn)楣夤袒瘶渲牧系牟ＡЩD(zhuǎn)變溫度一般在60~80℃之間。當(dāng)環(huán)氧樹脂完全硬化后，采用頂模桿或?qū)Ｓ闷鹉Ｑb置將原型從樹脂模具中取出，如圖所示。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝模具修整并組裝如果環(huán)氧樹脂模具上存在個(gè)別小的缺陷，可以進(jìn)行手工修整。修整包括局部環(huán)氧樹脂補(bǔ)貼和鉗工打磨等。當(dāng)上下半模修整完畢后，便可以與標(biāo)準(zhǔn)的或預(yù)先設(shè)計(jì)并加工好的模架進(jìn)行裝配，完成環(huán)氧樹脂模具的制作，交付使用。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝正母模一個(gè)工步母模、樹脂模都較硬，對(duì)較復(fù)雜零件必須適當(dāng)增加拔模斜度，保證順利脫模負(fù)母模＋中間硅橡膠軟模負(fù)母模設(shè)計(jì)、制造較困難易于脫模二工步，尺寸誤差增大正母模＋兩次中間硅橡膠軟模工序較多，尺寸誤差增大橋模正母模：形狀與最終零件相同，考慮了收縮補(bǔ)償負(fù)母模：形狀與最終零件相反，考慮了收縮補(bǔ)償鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模正母模：形狀與最終零件相同，考慮了收鋁填充環(huán)氧樹脂模制造過程（正母模）有真空條件制造母模和分型板母模表面涂覆脫模劑母模、分型板置于型框中設(shè)置冷卻管配備模具材料（精細(xì)研磨鋁粉和雙組分熱固性環(huán)氧樹脂），真空脫泡真空澆注，固化拆分，重復(fù)過程澆注另一半模檢查型芯型腔定位、加工澆注孔、安裝推料板/推料桿/冷卻管、裝配至標(biāo)準(zhǔn)模架熱塑性塑料注射成型橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模特點(diǎn)與傳統(tǒng)注塑模相比，省略了模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工和熱處理三個(gè)耗時(shí)費(fèi)錢的過程，成本大大降低，生產(chǎn)周期大大縮短；模具壽命可達(dá)100－1000件，對(duì)形狀簡(jiǎn)單零件可達(dá)5000件，可滿足中、小批量生產(chǎn)需要。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模DirectAIM方法（20世紀(jì)90年代中期3DSystems公司；AIM——ACESInjectionMolding；ACES——AccurateClearEpoxySolid，一種SLA快速成形工藝）：在300℃下直接把熱塑性塑料注入一種玻璃化溫度為65℃-85℃的SL光敏樹脂制成的ACES模腔中，得到塑料零件。橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模DirectAIM方法：要有較長(zhǎng)的注塑循環(huán)周期，合適的脫模劑和拔模斜度成型周期長(zhǎng)4－5min（樹脂熱導(dǎo)率低）大型ACES鑲塊的快速成形時(shí)間長(zhǎng)30－40hDirectAIM鑲塊的物理強(qiáng)度不高DirectAIM模具表面較軟，抗磨損性較差橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模ACES型芯/型腔殼＋背襯填充AFE/Al更短的SLA制造時(shí)間更有效的熱導(dǎo)率更好的抗壓強(qiáng)度更低的成本注塑循環(huán)周期縮短模具壽命延長(zhǎng)橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模橋模直接制造金屬粉末SLS成形直接制造金屬模具，但目前精度難以滿足要求間接制造先利用快速成形技術(shù)加工出非金屬材料的原型，然后借助其他技術(shù)將其翻制成金屬零件或金屬模具硬模直接制造硬模硬模硬模直接加工金屬模具SLS燒結(jié)單一金屬粉末直接燒結(jié)，一般為青銅基粉末熔點(diǎn)差異較大的兩種金屬粉末燒結(jié)＋液相燒結(jié)金屬粉末/樹脂燒結(jié)＋降解聚合物＋高溫二次燒結(jié)＋滲金屬LOM成形成形材料為金屬箔，可直接加工出鑄造用EPS氣化模FDM成形成形材料為金屬材料硬模直接加工金屬模具硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法快速制模技術(shù)由美國3DSystems公司開發(fā)成功，后轉(zhuǎn)讓給美國Keltool公司。KeltoolTM法制模技術(shù)實(shí)際上是一種粉末冶金工藝。KeltoolTM法基本原理及工藝流程首先以三維CAD軟件設(shè)計(jì)概念原型（包括型腔和型芯）并保存為STL文件，然后將STL格式文件傳送至快速原型系統(tǒng)來制造原始原型；然后利用原始原型制得硅橡膠軟模；接下來在真空無壓狀態(tài)下向硅橡膠軟模內(nèi)澆注由兩種不同成分，不同粒徑組成的雙形態(tài)混合金屬粉末與有機(jī)樹脂粘結(jié)劑按一定比例組成的混合物，固化原型后制得待燒結(jié)坯；然后將待燒結(jié)坯放置于有氫氣氣氛的燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，在燒結(jié)過程的低溫階段，粘結(jié)劑被燒除并由流動(dòng)的氫氣帶走；硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法基本原理及工藝流程(續(xù))再繼續(xù)升溫?zé)Y(jié)，將純金屬粉末燒結(jié)在一起，從而制得孔隙分布均勻的骨架狀坯體；最后，向骨架狀坯體中滲入另一種金屬（一般為銅），使之成為完全致密的金屬模具。由此工藝所制得的金屬鋼質(zhì)硬模一般為70%的雙形態(tài)混合金屬和30%的銅，其硬度可以因雙形態(tài)混合金屬的成分不同而不同。比如由A6模鋼粉末及碳化鎢粉末組成的雙形態(tài)混合鐵粉作為基體并經(jīng)過滲銅致密和熱處理后得到的鋼質(zhì)硬模，硬度可達(dá)46-50Rc。硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的材料一般使用以WC粉末和A6工具鋼粉末組成的雙形態(tài)混合粉末為基體材料，精細(xì)研磨的WC顆粒，直徑約為1-4μm（平均有效粒徑為2.5μm），一般為多邊形或粒狀；A6工具鋼粉末直徑為20-38μm（平均有效粒徑為27μm）。與簡(jiǎn)單地采用單一形態(tài)的粉末相比，這種雙形態(tài)混合顆粒的優(yōu)點(diǎn)如下：粗細(xì)粒徑比大于7，因此雙形態(tài)包的密度高得多。精細(xì)的WC顆粒能填充較大A6工具鋼顆粒之間的空隙。粘結(jié)劑的密度小的多，在還原爐中需要去除的粘結(jié)劑較少。燒結(jié)過程中平均收縮率較小，提高精度。充分發(fā)揮了各組分的特點(diǎn)，粒徑較小的WC顆粒能提高表面光潔度，且能改善鑲塊的耐磨性，粒徑較大的A6工具鋼顆粒則可以提供良好的韌性。硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的工藝特點(diǎn)以KeltoolTM制成的耐用鋼模材料為70%A6工具鋼粉末及碳化鎢和30%銅，A6模鋼有良好的抗磨和低扭曲性，而碳化鎢的硬度和耐久性極佳，銅原料則能夠提高強(qiáng)度和導(dǎo)熱率。其硬度為30-34Rc，熱處理后為46-50Rc，具有非常好的模具壽命，可達(dá)1百萬件以上。工藝流程簡(jiǎn)單，制作快速。只要溫度控制精確，可以將燒結(jié)和滲銅連續(xù)進(jìn)行，節(jié)約成本，縮短制作時(shí)間，而且減少因溫度變化而引起的收縮和變形。硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的工藝特點(diǎn)所需材料要求粒度較細(xì)，且對(duì)粘結(jié)劑的粘結(jié)性、流動(dòng)性、固化性等性能有很嚴(yán)格的要求。所用母模（模具負(fù)型）沒有足夠的強(qiáng)度和硬度，故成形的模具精度不夠高。模具生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，平均為4周，其中制作型芯件需要8~10天，而且型芯件的尺寸較小，一般在152mm×203mm×101mm以下。硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的應(yīng)用適合生產(chǎn)低公差、精細(xì)的模具，其尺寸精度為250mm土0.04mm。硬模a)Keltool型腔b)Keltool型腔固定于模架上KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模a)KeltoolRapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM法制模技術(shù)也稱為間接金屬粉末激光燒結(jié)制模，是由美國DTM公司開發(fā)的一種用于快速模具的粉末成型技術(shù)。該成型技術(shù)是依據(jù)Texas大學(xué)獲得的專利技術(shù)為基礎(chǔ)致力于粉末類快速原型機(jī)器的研發(fā)與生產(chǎn)之后開發(fā)成功的。RapidToolTM工藝原理及流程利用CO2激光照射外層包有粘結(jié)劑的金屬粉末使粉末粘結(jié)成為半成品。粘結(jié)劑為熱塑性聚合物，顆粒粒徑約為5μm，被預(yù)先包裹在低碳鋼粉顆粒上；低碳鋼粉顆粒粒徑約為55μm。粘結(jié)劑熔化后使鋼粉顆粒固定在一起成為半成品。半成品強(qiáng)度僅為3MPa，因此必須小心處理，以免損傷薄弱部位。

將半成品進(jìn)行燒結(jié)處理。將半成品置于含有25%氫氣和75%氮?dú)獾碾姞t中。爐溫大約在700℃時(shí)，粘結(jié)劑幾乎全部被去除。氧化過程存在少量的碳渣，它會(huì)起膠粘作用，暫時(shí)協(xié)助粘合鋼粉顆粒。這樣燒結(jié)后制得含有60%體積金屬，以及40%體積空隙的鋼骨架半成品。硬模RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模Rapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝原理及流程（續(xù)）將鋼骨架半成品進(jìn)行滲銅處理。繼續(xù)將鋼骨架半成品放入充以70%氮?dú)夂?0%氦氣的加熱爐內(nèi)，并在適當(dāng)位置擺設(shè)銅磚，之后，升溫至銅的熔點(diǎn)以上，低碳鋼顆粒的熔點(diǎn)之下，大約1120℃時(shí)，在制品下面的銅磚開始熔化并因毛細(xì)管現(xiàn)象滲入鋼骨架中因粘結(jié)劑蒸發(fā)所遺留下來的空隙，得到無孔隙的全致密的模具。最后再將此全致密的模具進(jìn)行一些后處理的工作如加工入料孔、冷卻水孔、頂出孔等，便完成了用于注射成型模具型芯的制作，然后直接安裝在模座上，便可以在注射成型機(jī)上進(jìn)行批量制品的生產(chǎn)。硬模RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模Rapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝原理及流程（續(xù)）硬模RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模Rapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝特點(diǎn)該方法所得到的型芯由60%的鋼和40%的銅所組成，在爐中的總線收縮率為2.5~3.5%，硬度可達(dá)HRC27，材料機(jī)械性能優(yōu)于Al7075，壽命可超過50000件。優(yōu)點(diǎn)制作過程快速(約5~15工作日)；模具型芯中含有40%或45%的銅，注射模具的冷卻效果好，循環(huán)時(shí)間可大大縮短；模具壽命長(zhǎng)；可使用傳統(tǒng)工具進(jìn)行機(jī)加工。缺點(diǎn)是在1120℃滲銅時(shí)會(huì)因高溫導(dǎo)致制件變形。硬模RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模Rapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM制模材料及設(shè)備DTM公司的Sinterstation2500快速成型系統(tǒng)所使用材料最初是一些熱塑性材料，如PVC、PC、尼龍、蠟粉，以及用于制作殼型熔模鑄造模型的材料，后來成型材料又?jǐn)U展，現(xiàn)在可以成型的材料包括三大類：丙烯酸基粉末（TrueFormPM）、由尼龍與玻璃珠強(qiáng)化尼龍組成的合成材料、聚合粘結(jié)劑預(yù)包裹的低碳鋼粉粒（例如：RapidSteel2.0）。硬模RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模Rapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝應(yīng)用硬模

RapidtoolTM制模工藝制作的模具型芯RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模RapidtRapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝應(yīng)用硬模RapidToolTM工藝注塑模與傳統(tǒng)工藝注塑模對(duì)比表模具類型模具成本/美元模具開發(fā)周期/周模具壽命/件每件注塑件的成本/美元RapidToolTM注塑模20,0006~750004.00傳統(tǒng)注塑模60,00016~18250,0000.24*數(shù)據(jù)源自Ford汽車制造公司RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模RapidToDirect

ToolTM法快速制模技術(shù)DirectToolTM法制模技術(shù)也稱為直接金屬粉末激光燒結(jié)制模（DirectMetalLaserSintering，DMLS，DirectToolTM），是利用德國EOS公司的選擇性激光燒結(jié)SLS設(shè)備直接進(jìn)行金屬模具的制造技術(shù)。DirectToolTM工藝原理及流程與RapidToolTM大體相似。不同的是該工藝材料使用范圍極其有限，所用材料為純金屬粉末，燒結(jié)坯不是靠有機(jī)粘結(jié)劑來粘結(jié)，而是靠金屬粉末的擴(kuò)散而粘結(jié)在一起的，所以其燒結(jié)的激光器所需功率比較大，一般至少在200W以上。同樣截面的輪廓，計(jì)算機(jī)據(jù)此信息有選擇性地?zé)Y(jié)粉末材料，形成一系列具有一個(gè)微小厚度的片狀實(shí)體，逐層堆積，形成原型件；然后再將原型件滲入適量的環(huán)氧樹脂，以提高制件的抗彎強(qiáng)度。采用DirectToolTM制造的模具壽命可達(dá)15000件以上。硬模DirectToolTM法快速制模技術(shù)硬模Direct

ToolTM法快速制模技術(shù)DirectToolTM工藝材料DirectMetal銅-鎳基混合粉該合金混合粉末材料為瑞典Electrolux公司開發(fā)的青銅和鎳合金粉末，具體成分為75％青銅（Cu90％-Sn10％）、20％鎳及5％的磷銅，平均粒徑為35-40μm。在其表面滲透一層高溫環(huán)氧樹脂，或者滲入低熔點(diǎn)金屬（如錫），可以得到比較好的效果，可以用作注塑模、壓鑄模等。硬模DirectMetal20材料制作的門鎖DirectToolTM法快速制模技術(shù)硬模DirectDirect

ToolTM法快速制模技術(shù)DirectToolTM工藝材料DirectSteel鋼-青銅-鎳基混合粉DirectSteel鋼-青銅-鎳基混合粉常用的有50-V1、50-V2和100-V3三種牌號(hào)。這種合金粉末材料里面不含有有機(jī)成分，粒徑約為50μm。這種合金粉末不必進(jìn)行后燒結(jié)與滲銅（或錫、高溫樹脂等），即可用作注塑模、壓鑄模等。使用50-V1牌號(hào)的合金粉末所燒結(jié)成型的模具具有500MPa的抗拉強(qiáng)度、HB60~80的硬度，用這種材料燒結(jié)的注塑模能注射幾千件塑料件，燒結(jié)的壓鑄模能鑄造幾百件金屬件，而模具無任何磨損的痕跡。采用附加的表面涂覆處理后，還能進(jìn)一步提高模具的壽命。牌號(hào)為50-V2的DirectSteel合金粉末，可以用來制作小批量的功能原型件，其模具除了有較好的機(jī)械性能外，還具有極好的精度和表面光潔度。牌號(hào)為100-V3的DirectSteel合金粉末能夠快速地被燒結(jié)成為鋼質(zhì)硬模，并有較好的機(jī)械性能，較高的精度，以及良好的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面光潔度。硬模DirectToolTM法快速制模技術(shù)硬模Direct

ToolTM法快速制模技術(shù)DirectToolTM工藝材料DirectSteel鋼-青銅-鎳基混合粉硬模以DirectSteel合金粉為材料制作的高爾夫球模具及制得的高爾夫球該套模具可以生產(chǎn)兩千萬個(gè)高爾夫球，比傳統(tǒng)的模具提高了20%的生產(chǎn)效率。DirectToolTM法快速制模技術(shù)硬模以Direc激光近成型技術(shù)激光近成型技術(shù)（LaserEngineeredNetShaping,LENSTM）是將激光熔覆技術(shù)和快速原型及制造技術(shù)相結(jié)合的一種先進(jìn)的制造技術(shù)。該技術(shù)由美國圣地亞國家實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)，其成型系統(tǒng)主要由激光能源系統(tǒng)、金屬粉送進(jìn)系統(tǒng)和惰性環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)組成。激光近成型技術(shù)基本原理是在計(jì)算機(jī)中生成零件的三維CAD模型，然后將該模型按照一定的厚度分層“切片”，即將零件的三維數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成一系列的二維輪廓信息，再由金屬粉送進(jìn)系統(tǒng)向被激光熱能熔化了的在墊板上形成的金屬熔池噴射金屬粉，按照二維輪廓軌跡在沉積墊板上逐層堆積金屬粉末材料，光斑離開后金屬粉末凝固成型，最終形成致密的三維金屬模件。X-Y平面的成型精度為0.05mm，Z向成型精度為0.5mm。硬模激光近成型技術(shù)硬模激光近成型技術(shù)激光近成型技術(shù)工藝特點(diǎn)加工成本低，沒有前后的加工處理工序；所選熔覆材料廣泛，且可以使模具有更長(zhǎng)的使用壽命；幾乎是一次近成形，材料利用率高；準(zhǔn)確定位且面積較小的激光熱加工區(qū)以及熔池可以得以快速冷卻，是LENSTM激光近成型系統(tǒng)最大的特點(diǎn)，一方面可以減少對(duì)工作底層的影響，另一方面可以保證所成型的部分有精細(xì)的微觀組織結(jié)構(gòu)，成型件致密，保證有足夠好的強(qiáng)度和韌性。該工藝和激光焊接及激光表面噴涂相似，成型要在由氬氣保護(hù)的密閉倉中進(jìn)行。保護(hù)氣氛系統(tǒng)是為了防止金屬粉末在激光成型中發(fā)生氧化，降低沉積層的表面張力，提高層與層之間的浸潤(rùn)性，同時(shí)有利于提高工作環(huán)境的安全。硬模激光近成型技術(shù)硬模激光近成型技術(shù)激光近成型技術(shù)制模設(shè)備與應(yīng)用硬模某型號(hào)LENSTM成型系統(tǒng)設(shè)備四個(gè)金屬粉噴嘴噴射金屬粉且被激光進(jìn)行熔化的工作現(xiàn)場(chǎng)

激光近成型技術(shù)硬模某型號(hào)LENSTM成型系統(tǒng)設(shè)備四個(gè)激光近成型技術(shù)激光近成型技術(shù)制模設(shè)備與應(yīng)用目前LENSTM激光近成型工藝可以成型的材料主要有316不銹鋼、鎳基耐熱合金Inconel625、H13工具鋼、鈦和鎢。LENSTM激光近成型工藝一般用來制造高密度的鑄模，下圖是通過LENSTM制造的一些鑄模。另外LENSTM工藝也可以對(duì)一些金屬物件進(jìn)行修補(bǔ)，例如修補(bǔ)飛機(jī)的噴射葉片，可以利用激光將金屬粉末噴涂在葉片損壞的地方。硬模激光近成型技術(shù)硬模ExpressToolTM法快速制模技術(shù)該制模技術(shù)是Hasbro玩具公司與LaserFare公司合作開發(fā)的一種制作具有共形冷卻道的鎳-銅殼（Ni-Cu/CCC）模具的技術(shù)。它先在原型表面電鑄鎳殼，然后設(shè)置共形冷卻道，再電鍍銅殼，并澆注背襯而構(gòu)成的模具。其核心是采用了電鑄鎳-銅復(fù)合殼，以及共形冷卻道。此種模具可批量生產(chǎn)注塑件。

硬模ExpressToolTM法制模工藝流程原型制作與噴涂用CAD軟件設(shè)計(jì)模型，并用機(jī)加工或快速原型方法制作原型，且對(duì)原模進(jìn)行涂覆處理。對(duì)原型進(jìn)行涂覆的目的是使原型可以導(dǎo)電。ExpressToolTM法快速制模技術(shù)硬模ExpresExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM法制模工藝流程（續(xù)）電鑄鎳層將已涂覆的原型作陰極，鎳作陽極，在鎳電鑄槽中，進(jìn)行電鑄鎳殼，如圖b所示。當(dāng)電鑄的鎳殼足夠厚（一般為2mm）后，從電鑄槽中取出原型及仍與其相連的鎳殼，并將它們置于清水中沖洗，然后晾干。設(shè)置共形冷卻道

置冷卻道于鎳殼的背面，并彎曲冷卻道，以便使其與注塑件的主輪廓形狀共形，如圖c所示。電鑄銅層

將電鑄的鎳殼與相連的原模，以及已定位的共形冷卻道，置于銅電鍍槽中，進(jìn)行鍍銅，這樣注射塑料的熱量可通過鎳殼與銅層，直接傳至冷卻道，然后通過對(duì)流而排出，如圖d所示。硬模ExpressToolTM法快速制模技術(shù)硬模ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM法制模工藝流程（續(xù)）澆注背襯對(duì)原型-鎳殼-銅層-冷卻道構(gòu)成的組合件加背襯，如圖e所示。因?yàn)闊崃靠赏ㄟ^鎳殼-銅層有效地傳至冷卻道，所以，背襯材料不必是高導(dǎo)熱材料，通常采用低熔點(diǎn)合金或填充鋁環(huán)氧樹脂，后者具有良好的抗壓強(qiáng)度，能在24h內(nèi)快速固化。當(dāng)注射壓力超過70MPa時(shí)，可用鋼做背襯。取出原型取出原型，將制成的型腔固接于模架中，如圖f所示。穿過背襯層／銅層／鎳殼，鉆推料孔。裝配硬模ExpressToolTM法快速制模技術(shù)硬模ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM工藝特點(diǎn)及應(yīng)用熱導(dǎo)率高鎳-銅復(fù)合殼的熱導(dǎo)率大大高于任何品種的模具鋼，因此，能快速冷卻，且有更均勻的模溫分布。易于設(shè)置共形冷卻道由于能設(shè)置共形冷卻道，使模具上的熱點(diǎn)數(shù)量減少，模面的溫度分布與塑料工件的收縮更均勻，誘發(fā)的應(yīng)力小，工件的翹曲變形小，能縮短注塑循環(huán)周期。能提高注塑生產(chǎn)率采用鎳-銅復(fù)合殼與共形冷卻道后，與傳統(tǒng)機(jī)加工的鋼模相比，平均能提高注塑生產(chǎn)率約33%。電鑄的鎳殼精度高電鑄能復(fù)制0.1μm以內(nèi)的原型特征，幾乎可達(dá)到零均值收縮。硬模ExpressToolTM法快速制模技術(shù)硬模ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM工藝特點(diǎn)及應(yīng)用（續(xù)）制作周期短制作周期約為傳統(tǒng)機(jī)加工鋼模的1/3~1/2。

抗腐蝕性能好由于模具表面為電鑄鎳，與傳統(tǒng)模具鋼相比，它能更好地抵抗化學(xué)腐蝕。表面品質(zhì)好電鑄鎳的組織精細(xì)，通過拋光能達(dá)到很高的光潔度，可用于成型塑料鏡片。易于修補(bǔ)模具表面磨損后，可再用電鑄的方法進(jìn)行修補(bǔ)?；静皇艹叽绲南拗朴材xpressToolTM法快速制模技術(shù)硬模ExpressToolTM法快速制模技術(shù)ExpressToolTM工藝特點(diǎn)及應(yīng)用硬模采用ExpressToolTM工藝制作的手機(jī)機(jī)殼體模及注塑件ExpressToolTM法快速制模技術(shù)硬模采用Expr用SLS方法燒結(jié)鑄型采用覆膜砂作材料，燒結(jié)型殼部分，型腔部分仍為未燒結(jié)的粉末，燒結(jié)后去除這些粉末1.由CAD軟件設(shè)計(jì)三維模型，并將其轉(zhuǎn)化成STL格式文件，然后將三維模型切片，得到二維截面輪廓，并將其輸入到高溫激光制造（HTLM）系統(tǒng)中；2.將硅砂和硅酸鹽溶液組成的混合物鋪在低碳鋼上，使用激光對(duì)其燒結(jié)，作為基底；3.在這個(gè)基底上鋪上砂粉，設(shè)置適當(dāng)?shù)臒Y(jié)參數(shù)，按照二維截面輪廓。激光束選擇性地?zé)Y(jié)砂粉，這樣一層一層建立模具；4.將模具滲透硅酸鹽溶液，在200℃溫度下，加熱2h，以改善模具的強(qiáng)度、表面粗糙度和密度。

為了得到有較好的表面粗糙度的模具，必須選用較細(xì)的砂粒和較薄的燒結(jié)層厚度。硬模用SLS方法燒結(jié)鑄型硬模基于快速原型的噴涂法金屬噴射沉積模是根據(jù)快速凝固工藝（RSP，PapidSolidificationProcess）來得到模具的一種方法。其特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，周期短，型腔及表面精細(xì)花紋一次同時(shí)形成，省去了傳統(tǒng)模具加工中的制圖、數(shù)控加工和熱處理等昂貴、費(fèi)時(shí)的步驟，不需機(jī)加工，模具尺寸精度高，成本低。機(jī)械性能較好，生產(chǎn)周期短，模具壽命可達(dá)1000－30000件此法可制作注塑模具和沖壓模具，但是為了提高制件的表面質(zhì)量和機(jī)械性能需要進(jìn)行時(shí)效處理，增加了制模時(shí)間。硬?；诳焖僭偷膰娡糠ㄓ材；诳焖僭偷膰娡糠ɑ具^程在快速原型件表面涂脫模劑金屬噴涂：熔融的工具鋼或其他合金被壓入噴嘴，與高速流動(dòng)的惰性氣體相遇后形成霧狀熔滴，它噴向并沉積到噴射在通過SLA、SLS或LOM方法制造石蠟、塑料或陶瓷原型上，復(fù)制出母樣表面結(jié)構(gòu)形狀的金屬硬殼（1.6-6.4mm）移除原型，填充金屬基復(fù)合材料或環(huán)氧樹脂拋光金屬表面，得具有精確金屬面、硬背襯的鑄模硬模基于快速原型的噴涂法硬?；诳焖僭偷膰娡糠ɑ具^程電弧噴涂是將兩根待噴金屬絲作為自耗性電極，利用兩根金屬絲端部短路產(chǎn)生的電弧使絲材熔化，用壓縮氣體把已熔化的金屬霧化成微滴，并使其加速，以很高的速度沉積到基體表面形成涂層。以這種金屬涂層作為模具的型腔表面，背襯加固并設(shè)置相應(yīng)的鋼結(jié)構(gòu)后就形成了簡(jiǎn)易的快速經(jīng)濟(jì)模具?；赗P原型的電弧噴涂制模工藝流程大致分為如下5個(gè)階段：模型準(zhǔn)備模型可由許多材料制成，包括木材、塑料、石膏、橡膠等。模型準(zhǔn)備中最重要的是涂抹脫模劑。脫模劑在制模中的作用有兩個(gè)：首先，它對(duì)噴涂到基體上的金屬顆粒有粘結(jié)作用，否則金屬顆粒將不能牢固地吸附在模具表面而易脫落；其次，防止金屬涂層對(duì)模型的過熱燒損、變形、粘附，起到隔熱、脫模的作用。將脫模劑均勻地涂在模型表面，并使其干燥成膜。

硬模基于快速原型的噴涂法硬?；诳焖僭偷膰娡糠ɑ具^程在模型上噴涂金屬待脫模劑干燥以后，在最佳的噴涂參數(shù)情況下，可以開始在模型上噴涂金屬，噴涂時(shí)應(yīng)保證使噴槍連續(xù)運(yùn)動(dòng)，防止涂層過熱變形，涂層厚度一般可控制在2～3mm。制作模具框架如果模具在工作中要受到內(nèi)壓力或模具必須安裝在成型機(jī)上工作，模具必須有骨架結(jié)構(gòu)且制成的骨架應(yīng)帶有填料。模具框架制作應(yīng)注意兩個(gè)問題：第一，使模具框架材料與涂層材料以及填料的熱膨脹性能相匹配；第二，框架的外形尺寸及注射口的選擇要根據(jù)具體的注塑機(jī)型號(hào)而定。硬?；诳焖僭偷膰娡糠ㄓ材；诳焖僭偷膰娡糠ɑ具^程澆注模具的填充材料由于在塑料制品生產(chǎn)中，要求模具有良好的導(dǎo)熱、散熱能力，因此在選擇澆注填充材料時(shí)，應(yīng)使填充材料具有較高的熱導(dǎo)率和較低的凝固收縮率，同時(shí)模具在一定的溫度和壓力下工作，所以要求填充材料應(yīng)具有較高的抗壓強(qiáng)度和耐磨性能。一般選擇的填充材料為環(huán)氧樹脂與鋁粉、鋁顆粒等金屬粉末的混合物。環(huán)氧樹脂使?jié)沧⒉牧吓c噴涂殼體、模具框架有很高的結(jié)合強(qiáng)度，有色金屬粉末可以提高模具的導(dǎo)熱性能，為提高模具的抗磨損性能可在填料中加入鐵粉，另外在澆注填充材料時(shí)可安放冷卻管，加強(qiáng)模具的散熱性能。硬模基于快速原型的噴涂法硬?；诳焖僭偷膰娡糠ɑ具^程脫模、后序加工處理如果在模型準(zhǔn)備階段做得比較合適，脫模不會(huì)很困難。脫模后要把殘余在金屬涂層表面的脫模劑清洗干凈。然后再根據(jù)不同的需要，可以對(duì)模具進(jìn)行拋光等后期制作。硬?；诳焖僭偷膰娡糠ㄓ材；诳焖僭偷膰娡糠ɑ具^程硬模先把模型按上、下模分型面準(zhǔn)確地放置在底板上，并用毛刷在模型表面均勻地涂一層脫模劑(如圖a所示)；待脫模劑成膜后，在模型表面開始噴涂金屬，一直達(dá)到所需的涂層厚度為止(如圖b所示)；把準(zhǔn)備好的金屬框架放好，框架與底板之間必須密封，這樣在倒入填料時(shí)才不會(huì)泄漏，然后澆注填充材料(如圖中c所示)；待澆注液固化后，將半模倒轉(zhuǎn)，移去底板和可塑性材料(如圖d所示)；重復(fù)a）、b）、c）、d）便可制作另一半模具(如圖e、f、g所示)。基于快速原型的噴涂法硬模先把模型按上、下模分型面準(zhǔn)確地放快速熔模鑄造（Quick－cast）金屬模結(jié)合RP技術(shù)和熔模鑄造的優(yōu)勢(shì)，其定義為：用SLA成型的樹脂件代替失蠟鑄造的石油基蠟?zāi)＃俑鶕?jù)此樹脂件制造陶瓷殼體，然后進(jìn)行傳統(tǒng)的失蠟鑄造，得到金屬模型。1、利用SLA系統(tǒng)上得到原型件。2、在模型上涂上一層陶瓷漿。3、在模型上涂上細(xì)的、難熔的顆粒，得到熔模鑄造用的殼體4、燒去SLA模型，在SLA得到的模型上都預(yù)留有孔洞，所以將3步得到的包裹有SLA樹脂件的陶瓷殼放入爐中焙燒時(shí)，其中的樹脂將熔化從預(yù)留的孔洞中流出，從而得到陶瓷殼體；5、此時(shí)得到的陶瓷殼體強(qiáng)度很低，所以要將其轉(zhuǎn)移到另一爐中燒制，得到有一定強(qiáng)度的陶瓷殼；6、澆注金屬液到殼體；7、去除陶瓷殼，分離出金屬件。硬模熔模鑄造快速熔模鑄造（Quick－cast）金屬模硬模熔模鑄造陶瓷殼砂型法母?？焖俪尚握迟N薄層材料（如蠟片），厚度為所需陶瓷殼厚度（約3mm）母模置于砂箱中，填充砂型移除母模及粘貼材料母模置于砂型中澆注陶瓷砂漿移除母模乙炔噴燈加熱，固化陶瓷殼加入澆注系統(tǒng)，構(gòu)成陶瓷殼砂型硬模陶瓷殼砂型可用于澆注金屬鑄件或金屬模；陶瓷殼砂型相對(duì)整體澆注陶瓷型，因其背襯材料為砂，加熱固化時(shí)翹曲變形小，精度更高陶瓷殼砂型法硬模陶瓷殼砂型可用于澆注金屬鑄件或金屬模；陶瓷殼砂型法硬模陶瓷殼砂型法硬模石墨研磨法母?？焖俪尚翁畛洵h(huán)氧樹脂和炭化硅粉，構(gòu)成研磨模固化研磨模，移除母模在研磨機(jī)上，由研磨模研磨出石墨電極硬模石墨研磨法硬模石墨研磨法硬模快速成型制作的電極母模電極研具研磨的石墨電極電火花加工后的連桿鋼模石墨研磨法硬?？焖俪尚椭谱鞯碾姌O母模電極研具研磨的石墨電總結(jié)三維造型實(shí)物逆向反求CAD模型STL格式切片直接切片二維層面數(shù)據(jù)加工路徑生成零件模具CAMCNC硅膠軟模硬模……FDMLOMSLSSLA快速成形鋁填充環(huán)氧樹脂橋模SLA成形樹脂殼＋硬背襯鋁粉＋雙組分環(huán)氧樹脂固化噴涂樹脂殼＋硬背襯石墨研磨模（環(huán)氧樹脂＋炭化硅固化）鑄模（陶瓷殼＋砂型）鑄模（金屬噴涂殼＋硬背襯）鑄模（覆膜砂SLS燒結(jié)）LOM、FDM快速成形SLS快速成形（直接/間接）總結(jié)三維造型實(shí)物逆向反求CADSTL格式切片直接切片二維層面演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！逆向工程及快速成型

ReverseEngineering&RapidPrototyping主講：

匡唐清華東交大材料工程系逆向工程及快速成型

ReverseEngineering主要內(nèi)容概論軟模橋模硬模RE&RP——RT篇主要內(nèi)容RE&RP——RT篇快速制模：快速模具制造（RapidTooling，簡(jiǎn)稱RT），是以RP為技術(shù)支撐而發(fā)展起來的新型制造技術(shù)。特點(diǎn)：制模周期短，一般為傳統(tǒng)模具制造的1/3～1/10；工藝簡(jiǎn)單，易于推廣；制模成本低（僅為傳統(tǒng)制模的1/3～1/5）精度和壽命能滿足某種特定的功能需要，綜合經(jīng)濟(jì)效益良好。概論快速制模：概論快速制模：方法直接法：優(yōu)點(diǎn)是制模工藝簡(jiǎn)單、精度較高、工期短，缺點(diǎn)是單件模具成本較高，適用于樣機(jī)、樣件試制。通過SLA或SLS法，直接用樹脂、粉末塑料（如ABS）等制成凸、凹模，可以作成薄板的簡(jiǎn)易沖模，汽車覆蓋件成形模等。這些簡(jiǎn)易模具的壽命是50～1000件，適用于產(chǎn)品試制階段。采用特殊的紙質(zhì)利用LOM工藝方法可直接制造出紙質(zhì)模具，堅(jiān)如硬木，可耐200℃高溫，可用作低熔點(diǎn)合金的模具或試制用注塑模以及精密鑄造用的蠟?zāi)３尚文?，還可以代替砂型鑄造用的木模。用FDM法直接制成金屬模。將不銹鋼粉末用FDM

法制成金屬型后，經(jīng)過燒結(jié)、滲銅等工藝滲銅等工藝制成了具有復(fù)雜冷卻液道的注塑模概論快速制模：概論快速制模：方法間接法：由快速成形或其他途徑得到零件原型，根據(jù)不同的批量和功能要求采用合適的工藝方法快速翻制得模具概論快速制模：概論快速制模概論快速制模概論軟模技術(shù)一般指硅膠模，由SLA,FDM，LOM或SLS制造零件原型，再翻制硅膠模后，向模中灌注雙組分樹脂，固化后得到所需零件。通過調(diào)節(jié)樹脂中雙組分的構(gòu)成來調(diào)整樹脂零件的機(jī)械性。過渡模(橋模)技術(shù)一般為環(huán)氧樹脂模具，橋模是介于試制用軟模與正式生產(chǎn)模間的一種模具，可直接進(jìn)行注塑生產(chǎn)，使用壽命目標(biāo)為100－1000個(gè)零件，零件用與最終零件生產(chǎn)期望的產(chǎn)品材料制成。可滿足中小批量生產(chǎn)的需要硬模技術(shù)硬模一般指用間接方法制造的金屬模具和用快速成形（金屬粉末選擇性燒結(jié)）直接制造的金屬模具間接法：先利用快速成形技術(shù)加工出非金屬材料的原型，然后借助其他技術(shù)將這些非金屬原型翻制金屬零件或金屬模具概論軟模技術(shù)概論工藝路線原型件的準(zhǔn)備（略）硅橡膠模的結(jié)構(gòu)硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)硅橡膠模的制造澆注品的制造應(yīng)用軟

模工藝路線軟 模工藝路線硅橡膠模的結(jié)構(gòu)軟

模零件三維造型STL文件格式RP原型制造硅膠模翻制樹脂件生產(chǎn)工藝路線軟 模零件三維造型STL文件格式RP原型制造硅膠模翻硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制作周期短只要工件的原型件，無需昂貴的設(shè)備和模架等裝置，不必模具設(shè)計(jì)，在幾小時(shí)內(nèi)就能完成制模與產(chǎn)品成形。與傳統(tǒng)金屬模注射成形塑料工件相比，用硅橡膠模能縮短開發(fā)周期高達(dá)90%；成本低與CNC機(jī)加工的金屬模相比，硅橡膠模的制作費(fèi)用低得多，一般只有金屬模的幾分之一；彈性好，工件易于脫模不必添加脫模斜度，工件往往就能脫模，可大大簡(jiǎn)化模具的設(shè)計(jì)；復(fù)印性能好，精度高硅橡膠的收縮率小，有優(yōu)良的復(fù)印性能，能達(dá)到金屬模同樣的精度；軟

模硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)軟 模硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)能用于在室溫下澆注高性能的聚氨酯塑料件或蠟件反應(yīng)成形聚氨酯又稱為反應(yīng)成形塑料。它的原材料通常是液態(tài)雙組分材料，將這兩個(gè)組分按一定的比例加以混合，并在室溫下澆注到成形模具內(nèi)，能迅速（幾十秒至幾分鐘內(nèi)）完成固化反應(yīng),10～40min內(nèi)能脫模，然后,一般在80℃下經(jīng)幾小時(shí)保溫，可完全固化成高性能的塑料件（如ABS工件），這種成形塑料件的方法不必采用金屬模和熱注射成形機(jī)，一般稱為塑料反應(yīng)成形工藝。廣泛應(yīng)用在新產(chǎn)品的試制中通常用于成形塑料件，也可用于成形失蠟鑄造所需蠟件。普通室溫硫化硅橡膠模的使用壽命取決于工件的復(fù)雜程度，一般為10～20個(gè)工件，足夠新產(chǎn)品研制的需求。軟

模硅橡膠模的優(yōu)點(diǎn)軟 模硅橡膠模的缺點(diǎn)導(dǎo)熱性能差壽命短不能成形真實(shí)的零件不能采用熱注射工藝成形工件軟

模硅橡膠模的缺點(diǎn)軟 模硅橡膠模的制造原材料雙組分室溫硫化有機(jī)硅橡膠聚合型：固化時(shí)產(chǎn)生副生成物，收縮率較大縮合型模具硅橡膠的抗剪切強(qiáng)度較低，在模具制造過程中易撕裂，難于成型花紋深、形狀復(fù)雜的模具；成型過程中由于縮合交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生乙醇物質(zhì)難以完全排出，使模具在受熱時(shí)硅橡膠降解老化，同時(shí)由于乙醇的排出也使得硫化膠的體積收縮，影響模具的尺寸縮小。因此，常用在塑料或人造革生產(chǎn)中的高頻壓花模具，或尺寸要求不高的工藝品制造。加成型：由于采用加成硫化體系，在成型過程中不產(chǎn)生低分子化合物，因而具有低得線性收縮率，膠料可以深部固化，且物理、力學(xué)性能和耐熱老化性能優(yōu)異，適用于制造精密模具和鑄造模具，且模具制造工藝簡(jiǎn)單，不損傷原型、仿真性好。成為模具硅橡膠的主導(dǎo)軟

模硅橡膠模的制造軟 模硅橡膠模的制造設(shè)備真空澆注機(jī)真空的作用是提供真空環(huán)境，排除液態(tài)材料中混入的空氣或濕氣，避免在澆注件中出現(xiàn)氣泡。反應(yīng)注射機(jī)壓力和流量比較大，適合反應(yīng)成形中大型塑料件，但是，往往難于在真空環(huán)境下成形，所以應(yīng)注意設(shè)法排除塑料件中的氣泡軟

模真空澆注機(jī)澆注

反應(yīng)注射機(jī)硅橡膠模的制造軟 模真空澆注機(jī)澆注反應(yīng)注射機(jī)硅橡膠模的制造步驟軟

模由于RP技術(shù)生產(chǎn)出來的原型材料與硅橡膠不發(fā)生反應(yīng)，制造過程中沒有經(jīng)過變形，也不會(huì)產(chǎn)生褶皺，能夠生產(chǎn)出與精密塑料件一樣的表面質(zhì)量。硅橡膠模的制造軟 模由于RP技術(shù)生產(chǎn)出來的原型材料與硅橡膠不硅橡膠模的制造步驟原型表面處理

RP原型一般存在臺(tái)階紋或縫隙，需進(jìn)行打磨和防滲與強(qiáng)化處理等以提高原型的表面光滑程度和抗?jié)裥耘c抗熱性等。只有原型表面足夠光滑，才能保證制作的硅膠模型腔的光潔度，進(jìn)而確保翻制的產(chǎn)品具有較高的表面質(zhì)量和便于從硅膠模中取出。軟

模制作型框和固定原型依據(jù)原型的幾何尺寸和硅膠模使用要求設(shè)計(jì)澆注型框的形狀和尺寸，型框的尺寸應(yīng)適中。在固定原型之前，需確定分型面和澆口的位置，這直接影響著澆注產(chǎn)品能否順利脫模和產(chǎn)品澆注質(zhì)量的好壞。當(dāng)分型面和澆道選定并處理完畢后，便將原型固定于型框中。硅橡膠模的制造軟 模制作型框和固定原型硅橡膠模的制造步驟硅橡膠計(jì)量、混合并真空脫泡硅橡膠用量應(yīng)根據(jù)所制作的型框尺寸和硅橡膠的比重準(zhǔn)確計(jì)量。將計(jì)量好的硅橡膠添入適當(dāng)比例的硬化劑，攪拌均勻后進(jìn)行真空脫泡。脫泡時(shí)間應(yīng)根據(jù)達(dá)到的真空度來掌握。硅橡膠澆注及固化硅橡膠混合體真空脫泡后澆注到已固定好原型的型框中。澆注后，為確保充填完好，再次真空脫泡。脫泡的目的是抽出澆注過程中摻入硅膠中的氣體和封閉于原型空腔中的氣體，此次脫泡的時(shí)間應(yīng)比澆注前的脫泡時(shí)間適當(dāng)加長(zhǎng)，具體時(shí)間應(yīng)根據(jù)所選用的硅橡膠材料的可操作時(shí)間和原型大小而定。脫泡后，硅膠模可自行硬化或加溫硬化。加溫硬化可縮短硬化時(shí)間。軟

模硅橡膠模的制造軟 模硅橡膠模的制造步驟拆除型框、刀剖開模并取出原型當(dāng)硅膠模硬化后，即可將型框拆除并去掉澆道棒等。參照原型分型面的標(biāo)記進(jìn)行刀剖開模，將原型取出對(duì)硅膠模的型腔進(jìn)行必要清理，便可利用所制作的硅橡膠模具在真空狀態(tài)下進(jìn)行樹脂或塑料產(chǎn)品的制造軟

模拆除型框刀剖開模取出原型清理后合模小件樹脂產(chǎn)品硅膠模的制作流程關(guān)公硅膠模制作硅橡膠模的制造軟 模拆除型框刀剖開模取出原型清理后合模小件樹產(chǎn)品制造原材料聚氨酯材料硬質(zhì)材料（類ABS）、半硬質(zhì)材料（類PP，PE，PC，PMMA）和彈性材料（類橡膠）操作時(shí)間3－5m，離模時(shí)間1h制造過程通過改變樹脂中雙組分的構(gòu)成來調(diào)整樹脂零件的機(jī)械性能模具壽命為20－50件樹脂零件軟

模產(chǎn)品制造軟 模產(chǎn)品制造制造過程軟

模產(chǎn)品制造軟 模產(chǎn)品制造制造過程預(yù)熱預(yù)熱硅橡膠模和原材料（液態(tài)雙組分聚氨酯）合模用大號(hào)訂書機(jī)沿分模面順序訂壓訂書釘，纏繞一圈膠帶，使上下半模良好密封，防止?jié)沧r(shí)液態(tài)材料從分模面溢出抽真空將硅橡膠模放入真空澆注機(jī)，排除模具型腔中的氣體澆注通過控制系統(tǒng)，將A杯內(nèi)的固化劑注入B杯，混合器開始進(jìn)行攪拌，然后，使B杯中已混合的液態(tài)材料通過漏斗徐徐注入模具的型腔軟

模產(chǎn)品制造軟 模產(chǎn)品制造制造過程固化待硅橡膠模中的液態(tài)材料初步固化后，將模具放入烘箱，在70～75℃下加熱，使液態(tài)材料完全固化取件取出硅橡膠模，去除模具上的膠帶與訂書釘，用壓縮空氣槍向模具的澆口吹氣，分開上下半模，取出塑料件。后處理軟

模產(chǎn)品制造軟 模應(yīng)用可用于快速成形塑料件（最普遍）或蠟件，這些成形件不僅是一般的塑料件，而且可以是大型、復(fù)雜、高性能、高透明度、高精細(xì)度的塑料件軟

模汽車保險(xiǎn)杠ABS塑料件

硬塑料件、透明塑料件和彈性塑料件應(yīng)用軟 模汽車保險(xiǎn)杠ABS塑料件硬塑料件、透明塑料件和彈性軟模應(yīng)用軟

模形狀復(fù)雜的塑料件及其硅橡膠模

硅橡膠模和澆注的彈性件

有許多密集小孔的網(wǎng)格式塑料件硅橡膠模與澆注的蠟?zāi)Ｓ霉柘鹉z模澆注的透明光學(xué)件軟模軟 模形狀復(fù)雜的塑料件及其硅橡膠模硅橡膠模和澆注的彈性鋁填充環(huán)氧樹脂模CompositeAluminum-FilledEpoxy,CAFE制模材料：鋁基復(fù)合材料－填充鋁粉的環(huán)氧樹脂SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂襯模成形部分采用SLA成形的型芯/型腔殼采用鋁填充環(huán)氧樹脂填充殼背面橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝模型準(zhǔn)備首先，真實(shí)功能零件制造中可能存在材料的收縮，因此，原型的形狀和尺寸應(yīng)該適當(dāng)修正以補(bǔ)償材料收縮引起的變形。另一個(gè)問題是由制模方法所決定的，用于制造環(huán)氧樹脂模具的快速原型應(yīng)帶有適當(dāng)?shù)陌文Ｐ倍?。首先由快速成形技術(shù)制作原型（實(shí)際最終零件）用作母模，作為母模的原型件必須經(jīng)過表面打磨和拋光橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝底座制作并固定原型底座的制作要保證與模型及分型面相吻合，底座可以由一些容易刻鑿的材料像木材、金屬、塑料、玻璃、石膏、甚至耐火泥制作。固定好模型后，進(jìn)行模框搭建。當(dāng)環(huán)氧樹脂模具需要用模框加強(qiáng)時(shí)，模框應(yīng)當(dāng)用金屬制作，并且模框內(nèi)部應(yīng)盡可能粗糙，以增大環(huán)氧樹脂與模框的粘接強(qiáng)度。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝涂脫模劑為了順利脫模，模型及分模面必須涂脫模劑。脫模劑應(yīng)該涂得盡可能地薄，并且盡可能均勻地涂2～3遍，以防止漏涂和涂不均勻。然而，起增強(qiáng)作用的金屬模框和一些鑲嵌件不能涂脫模劑。有時(shí)，為了使其與環(huán)氧樹脂連接更好，還應(yīng)打毛其表面，或?qū)⑵渥鳛殍偳督Y(jié)構(gòu)。將環(huán)氧樹脂與固化劑和填料及附加物金屬粉末等均勻混合，混合過程中必須仔細(xì)攪拌，盡可能地防止混進(jìn)氣體。采用真空混料機(jī)可以有效地防止氣體的混入。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝澆注樹脂脫模劑噴灑完畢后，將混合好的填充物澆注到型框內(nèi)，應(yīng)掌握澆注速度盡量均勻，并盡可能使環(huán)氧樹脂混合料從模框的最低點(diǎn)進(jìn)入。去除底座并進(jìn)行另一半模的制作待樹脂混合物基本固化后，將模具小心的翻轉(zhuǎn)過來并移走底座，搭建另一半模的?？?，噴灑脫膜劑，同樣過程澆注另一半模具。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝樹脂硬化并脫模待樹脂完全固化后，移走型框，將上下半模放入后處理的爐子內(nèi)加熱并保溫。環(huán)氧樹脂的硬化過程可以在一定壓力下進(jìn)行。實(shí)踐證實(shí)，壓力條件下進(jìn)行硬化可以防止氣孔的產(chǎn)生，并可提高材料的致密度以及模具的精度和表面光潔度。由于光固化樹脂的力學(xué)性能較低，而且大部分做成中空結(jié)構(gòu)（為了提高制造速度并節(jié)約樹脂材料），因此壓力不能太高。硬化過程最好在60℃以下，因?yàn)楣夤袒瘶渲牧系牟ＡЩD(zhuǎn)變溫度一般在60~80℃之間。當(dāng)環(huán)氧樹脂完全硬化后，采用頂模桿或?qū)Ｓ闷鹉Ｑb置將原型從樹脂模具中取出，如圖所示。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝模具修整并組裝如果環(huán)氧樹脂模具上存在個(gè)別小的缺陷，可以進(jìn)行手工修整。修整包括局部環(huán)氧樹脂補(bǔ)貼和鉗工打磨等。當(dāng)上下半模修整完畢后，便可以與標(biāo)準(zhǔn)的或預(yù)先設(shè)計(jì)并加工好的模架進(jìn)行裝配，完成環(huán)氧樹脂模具的制作，交付使用。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模制造工藝正母模一個(gè)工步母模、樹脂模都較硬，對(duì)較復(fù)雜零件必須適當(dāng)增加拔模斜度，保證順利脫模負(fù)母模＋中間硅橡膠軟模負(fù)母模設(shè)計(jì)、制造較困難易于脫模二工步，尺寸誤差增大正母模＋兩次中間硅橡膠軟模工序較多，尺寸誤差增大橋模正母模：形狀與最終零件相同，考慮了收縮補(bǔ)償負(fù)母模：形狀與最終零件相反，考慮了收縮補(bǔ)償鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模正母模：形狀與最終零件相同，考慮了收鋁填充環(huán)氧樹脂模制造過程（正母模）有真空條件制造母模和分型板母模表面涂覆脫模劑母模、分型板置于型框中設(shè)置冷卻管配備模具材料（精細(xì)研磨鋁粉和雙組分熱固性環(huán)氧樹脂），真空脫泡真空澆注，固化拆分，重復(fù)過程澆注另一半模檢查型芯型腔定位、加工澆注孔、安裝推料板/推料桿/冷卻管、裝配至標(biāo)準(zhǔn)模架熱塑性塑料注射成型橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模特點(diǎn)與傳統(tǒng)注塑模相比，省略了模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工和熱處理三個(gè)耗時(shí)費(fèi)錢的過程，成本大大降低，生產(chǎn)周期大大縮短；模具壽命可達(dá)100－1000件，對(duì)形狀簡(jiǎn)單零件可達(dá)5000件，可滿足中、小批量生產(chǎn)需要。橋模鋁填充環(huán)氧樹脂模橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模DirectAIM方法（20世紀(jì)90年代中期3DSystems公司；AIM——ACESInjectionMolding；ACES——AccurateClearEpoxySolid，一種SLA快速成形工藝）：在300℃下直接把熱塑性塑料注入一種玻璃化溫度為65℃-85℃的SL光敏樹脂制成的ACES模腔中，得到塑料零件。橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模DirectAIM方法：要有較長(zhǎng)的注塑循環(huán)周期，合適的脫模劑和拔模斜度成型周期長(zhǎng)4－5min（樹脂熱導(dǎo)率低）大型ACES鑲塊的快速成形時(shí)間長(zhǎng)30－40hDirectAIM鑲塊的物理強(qiáng)度不高DirectAIM模具表面較軟，抗磨損性較差橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模ACES型芯/型腔殼＋背襯填充AFE/Al更短的SLA制造時(shí)間更有效的熱導(dǎo)率更好的抗壓強(qiáng)度更低的成本注塑循環(huán)周期縮短模具壽命延長(zhǎng)橋模SLA成形的樹脂殼－鋁填充環(huán)氧樹脂背襯模橋模直接制造金屬粉末SLS成形直接制造金屬模具，但目前精度難以滿足要求間接制造先利用快速成形技術(shù)加工出非金屬材料的原型，然后借助其他技術(shù)將其翻制成金屬零件或金屬模具硬模直接制造硬模硬模硬模直接加工金屬模具SLS燒結(jié)單一金屬粉末直接燒結(jié)，一般為青銅基粉末熔點(diǎn)差異較大的兩種金屬粉末燒結(jié)＋液相燒結(jié)金屬粉末/樹脂燒結(jié)＋降解聚合物＋高溫二次燒結(jié)＋滲金屬LOM成形成形材料為金屬箔，可直接加工出鑄造用EPS氣化模FDM成形成形材料為金屬材料硬模直接加工金屬模具硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法快速制模技術(shù)由美國3DSystems公司開發(fā)成功，后轉(zhuǎn)讓給美國Keltool公司。KeltoolTM法制模技術(shù)實(shí)際上是一種粉末冶金工藝。KeltoolTM法基本原理及工藝流程首先以三維CAD軟件設(shè)計(jì)概念原型（包括型腔和型芯）并保存為STL文件，然后將STL格式文件傳送至快速原型系統(tǒng)來制造原始原型；然后利用原始原型制得硅橡膠軟模；接下來在真空無壓狀態(tài)下向硅橡膠軟模內(nèi)澆注由兩種不同成分，不同粒徑組成的雙形態(tài)混合金屬粉末與有機(jī)樹脂粘結(jié)劑按一定比例組成的混合物，固化原型后制得待燒結(jié)坯；然后將待燒結(jié)坯放置于有氫氣氣氛的燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，在燒結(jié)過程的低溫階段，粘結(jié)劑被燒除并由流動(dòng)的氫氣帶走；硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法基本原理及工藝流程(續(xù))再繼續(xù)升溫?zé)Y(jié)，將純金屬粉末燒結(jié)在一起，從而制得孔隙分布均勻的骨架狀坯體；最后，向骨架狀坯體中滲入另一種金屬（一般為銅），使之成為完全致密的金屬模具。由此工藝所制得的金屬鋼質(zhì)硬模一般為70%的雙形態(tài)混合金屬和30%的銅，其硬度可以因雙形態(tài)混合金屬的成分不同而不同。比如由A6模鋼粉末及碳化鎢粉末組成的雙形態(tài)混合鐵粉作為基體并經(jīng)過滲銅致密和熱處理后得到的鋼質(zhì)硬模，硬度可達(dá)46-50Rc。硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的材料一般使用以WC粉末和A6工具鋼粉末組成的雙形態(tài)混合粉末為基體材料，精細(xì)研磨的WC顆粒，直徑約為1-4μm（平均有效粒徑為2.5μm），一般為多邊形或粒狀；A6工具鋼粉末直徑為20-38μm（平均有效粒徑為27μm）。與簡(jiǎn)單地采用單一形態(tài)的粉末相比，這種雙形態(tài)混合顆粒的優(yōu)點(diǎn)如下：粗細(xì)粒徑比大于7，因此雙形態(tài)包的密度高得多。精細(xì)的WC顆粒能填充較大A6工具鋼顆粒之間的空隙。粘結(jié)劑的密度小的多，在還原爐中需要去除的粘結(jié)劑較少。燒結(jié)過程中平均收縮率較小，提高精度。充分發(fā)揮了各組分的特點(diǎn)，粒徑較小的WC顆粒能提高表面光潔度，且能改善鑲塊的耐磨性，粒徑較大的A6工具鋼顆粒則可以提供良好的韌性。硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的工藝特點(diǎn)以KeltoolTM制成的耐用鋼模材料為70%A6工具鋼粉末及碳化鎢和30%銅，A6模鋼有良好的抗磨和低扭曲性，而碳化鎢的硬度和耐久性極佳，銅原料則能夠提高強(qiáng)度和導(dǎo)熱率。其硬度為30-34Rc，熱處理后為46-50Rc，具有非常好的模具壽命，可達(dá)1百萬件以上。工藝流程簡(jiǎn)單，制作快速。只要溫度控制精確，可以將燒結(jié)和滲銅連續(xù)進(jìn)行，節(jié)約成本，縮短制作時(shí)間，而且減少因溫度變化而引起的收縮和變形。硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的工藝特點(diǎn)所需材料要求粒度較細(xì)，且對(duì)粘結(jié)劑的粘結(jié)性、流動(dòng)性、固化性等性能有很嚴(yán)格的要求。所用母模（模具負(fù)型）沒有足夠的強(qiáng)度和硬度，故成形的模具精度不夠高。模具生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，平均為4周，其中制作型芯件需要8~10天，而且型芯件的尺寸較小，一般在152mm×203mm×101mm以下。硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模KeltoolTM法快速制模技術(shù)KeltoolTM法的應(yīng)用適合生產(chǎn)低公差、精細(xì)的模具，其尺寸精度為250mm土0.04mm。硬模a)Keltool型腔b)Keltool型腔固定于模架上KeltoolTM法快速制模技術(shù)硬模a)KeltoolRapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM法制模技術(shù)也稱為間接金屬粉末激光燒結(jié)制模，是由美國DTM公司開發(fā)的一種用于快速模具的粉末成型技術(shù)。該成型技術(shù)是依據(jù)Texas大學(xué)獲得的專利技術(shù)為基礎(chǔ)致力于粉末類快速原型機(jī)器的研發(fā)與生產(chǎn)之后開發(fā)成功的。RapidToolTM工藝原理及流程利用CO2激光照射外層包有粘結(jié)劑的金屬粉末使粉末粘結(jié)成為半成品。粘結(jié)劑為熱塑性聚合物，顆粒粒徑約為5μm，被預(yù)先包裹在低碳鋼粉顆粒上；低碳鋼粉顆粒粒徑約為55μm。粘結(jié)劑熔化后使鋼粉顆粒固定在一起成為半成品。半成品強(qiáng)度僅為3MPa，因此必須小心處理，以免損傷薄弱部位。

將半成品進(jìn)行燒結(jié)處理。將半成品置于含有25%氫氣和75%氮?dú)獾碾姞t中。爐溫大約在700℃時(shí)，粘結(jié)劑幾乎全部被去除。氧化過程存在少量的碳渣，它會(huì)起膠粘作用，暫時(shí)協(xié)助粘合鋼粉顆粒。這樣燒結(jié)后制得含有60%體積金屬，以及40%體積空隙的鋼骨架半成品。硬模RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模Rapid

toolTM法快速制模技術(shù)RapidToolTM工藝原理及流程（續(xù)）將鋼骨架半成品進(jìn)行滲銅處理。繼續(xù)將鋼骨架半成品放入充以70%氮?dú)夂?0%氦氣的加熱爐內(nèi)，并在適當(dāng)位置擺設(shè)銅磚，之后，升溫至銅的熔點(diǎn)以上，低碳鋼顆粒的熔點(diǎn)之下，大約1120℃時(shí)，在制品下面的銅磚開始熔化并因毛細(xì)管現(xiàn)象滲入鋼骨架中因粘結(jié)劑蒸發(fā)所遺留下來的空隙，得到無孔隙的全致密的模具。最后再將此全致密的模具進(jìn)行一些后處理的工作如加工入料孔、冷卻水孔、頂出孔等，便完成了用于注射成型模具型芯的制作，然后直接安裝在模座上，便可以在注射成型機(jī)上進(jìn)行批量制品的生產(chǎn)。硬模RapidtoolTM法快速制模技術(shù)硬模Rapid