特種加工-第十一講 快速成型工藝(1)課件

朱登潔先進(jìn)制造技術(shù)第十一講快速成型工藝(1)一、光固化快速成形（SL）二、疊層實(shí)體制造（LOM）構(gòu)造三維模型模型近似處理成型方向選擇切片處理前處理分層疊加成型后處理光固化快速成形－SL疊層實(shí)體制造－LOM選擇性激光燒結(jié)－SLS熔融沉積制造－FDM三維打印—3DP工件剝離或去支撐等強(qiáng)硬化處理表面處理圖11.1 快速成型制作過程5一、光固化快速成形工藝—SL光固化快速成形，（光敏樹脂液相固化成形，光固化立體造形，立體光刻），它以光敏樹脂為原料，通過計(jì)算機(jī)控制紫外激光掃描光敏樹脂使其凝固成形。光固化快速成形定義光固化快速成形的基本過程圖11.2光固化成型原理示意圖（1）工作平臺(tái)置于液面下一個(gè)層高的距離，控制紫外線激光束，按計(jì)算機(jī)所確定的軌跡，對液態(tài)樹脂逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)域固化，從而形成一個(gè)固態(tài)薄截面。光固化成型的基本原理圖11.2光固化成型原理示意圖（2）升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)工作臺(tái)下降一層高度，其上復(fù)蓋另一層液態(tài)樹脂，以便進(jìn)行第二層掃描固化，新固化的一層牢固地粘在前一層上。（3）重復(fù)（2）直到整個(gè)模型制造完畢。一般薄截面厚度為0.07-0.4mm。（4）工作臺(tái)上升到容器上部，排掉剩余樹脂，從SL機(jī)取走工件。（5）用溶劑清除多余樹脂，然后將工件放入后固化裝置，經(jīng)過一定時(shí)間紫外曝光后，工件完全固化。大多數(shù)零件的固化時(shí)間不小于30min。圖11.3紫外線室固化（6）去掉支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)行打光、電鍍、噴漆或著色即成。151、成型過程自動(dòng)化程度高，原材料利用率接近100%；光固化成型技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

2、尺寸精度高；3、優(yōu)良的表面質(zhì)量；4、可以制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型；5、可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型。缺點(diǎn)：

2、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本較高；3、液態(tài)樹脂有氣味和毒性，并且需要避光保護(hù)，以防止提前發(fā)生聚合反應(yīng)，選擇時(shí)有局限性；4、需要二次固化；

1、制件易變形；5、較脆，易斷裂性能尚不如常用的工業(yè)塑料。在成型過程中制作支撐結(jié)構(gòu)，以便確保制件的每一結(jié)構(gòu)都能可靠固定，同時(shí)也有助于減少制作的翹曲變形。圖11.4支撐結(jié)構(gòu)示意圖光固化成型的支撐圖11.4支撐結(jié)構(gòu)示意圖從圖中還可見，在工件的底部也設(shè)計(jì)和制作了支撐結(jié)構(gòu)，這是為了成型完畢后能方便的從工作臺(tái)上取下工件，而不會(huì)使工件損壞。二、疊層實(shí)體制造工藝—LOM疊層實(shí)體制造定義LOM工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一層熱熔膠。加工時(shí)，熱壓輥熱壓片材，使之與下面已成型的工件粘接，從而堆積成形。疊層實(shí)體制造的基本原理

圖11.5疊層實(shí)體制造原理示意圖疊層實(shí)體制造的過程

計(jì)算機(jī)沿三維模型的高度方向提取一系列的橫截面輪廓線,發(fā)出控制指令。原材料存儲(chǔ)及送進(jìn)機(jī)構(gòu)將存于其中的涂膠紙帶，逐步送至工作臺(tái)的上方。熱粘壓機(jī)構(gòu)將單面涂有熱熔膠的膠紙帶通過加熱輥加熱加壓，一層層粘合在一起。位于其上方的激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線的數(shù)據(jù)，將一層紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓。輪廓以外不需要的區(qū)域，則用激光切割成小方網(wǎng)格（廢料），便于在成型后剔除。它們在成形過程中可以起支撐和固定作用?？缮倒ぷ髋_(tái)支撐成型的工件，并在每層成型之后，下降一個(gè)紙厚的高度（0.1-0.2mm），以便送進(jìn)、粘合、切割新的一層紙。疊層實(shí)體快速成型的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：2）造型材料一般為涂有熱熔樹脂及添加劑的紙，制造過程中無相變，精度高，收縮和翹曲變形小，幾何尺寸穩(wěn)定性好，可用通常木材加工的方法對表面進(jìn)行拋光；1）設(shè)備價(jià)格低廉，因采用小功率CO2激光器、不僅成本低廉，而且使用壽命也長；3）造型材料成本低，國產(chǎn)材料價(jià)格為每公斤30元左右，附件成本遠(yuǎn)比SL方法便宜，這一點(diǎn)對于中等以上尺寸的制件尤為明顯；4）LOM只需切割段面輪廓，成形速率高，原型制作時(shí)間短；5）無需支撐設(shè)計(jì)，軟件工作量??；6）能制造大尺寸制件，工業(yè)應(yīng)用面廣；缺點(diǎn)：1）不能直接制作塑料工件；2）工件的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好；3）工件易吸濕膨脹，因此成型后應(yīng)盡快進(jìn)行表面防潮處理。5）廢料的分離較費(fèi)時(shí)間。4）工件表面有臺(tái)階紋，高度等于材料的厚度，因此成型后需進(jìn)行表面打磨；當(dāng)前國際上制鞋業(yè)的競爭日益激烈，而美國WolverineWorldWide公司無論在國際還是美國國內(nèi)市場都一直保持著旺盛的銷售勢頭，該公司鞋類產(chǎn)品的款式一直保持著快速的更新，時(shí)時(shí)能夠?yàn)轭櫩吞峁└哔|(zhì)量的產(chǎn)品，而使用PowerSHAPE軟件和Helysis公司的LOM快速原型加工技術(shù)是WolverineWorldWide公司成功的關(guān)鍵。LOM原型在制鞋業(yè)中的應(yīng)用

Wolverine的設(shè)計(jì)師們首先設(shè)計(jì)鞋底和鞋跟的三維光照模型模型或圖形，這種高質(zhì)的圖像顯示使得在開發(fā)過程中能及早地排除任何看起來不好的裝飾和設(shè)計(jì)。在投入加工之前，制作實(shí)物模型。鞋底和鞋跟的LOM模型非常精巧，但其外觀是木質(zhì)的，為使模型看起來更