快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))

快速成型技術(shù)(機(jī)械制造基礎(chǔ))目錄快速成型技術(shù)概述機(jī)械制造基礎(chǔ)知識快速成型技術(shù)分類與比較關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備組成工藝流程與操作規(guī)范應(yīng)用案例分析與討論總結(jié)與展望快速成型技術(shù)概述01快速成型技術(shù)是一種基于離散/堆積原理的成型方法，它通過計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD）或計算機(jī)輔助制造（CAM）等技術(shù)，將復(fù)雜的三維實(shí)體構(gòu)造為二維層的組合，再由層層堆積形成三維實(shí)體。定義快速成型技術(shù)起源于20世紀(jì)80年代，隨著計算機(jī)技術(shù)、激光技術(shù)、材料科學(xué)等技術(shù)的不斷發(fā)展，快速成型技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。目前，快速成型技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。發(fā)展歷程定義與發(fā)展歷程0102技術(shù)原理快速成型技術(shù)采用離散/堆積的原理，通過計算機(jī)輔助設(shè)計將三維模型離散成一系列的二維層面數(shù)據(jù)，再利用激光束、熱熔噴頭等工具將材料逐層堆積起來，最終構(gòu)建出三維實(shí)體。制造周期短相比傳統(tǒng)加工方法，快速成型技術(shù)可以大大縮短產(chǎn)品的制造周期。無需模具快速成型技術(shù)無需使用模具，降低了生產(chǎn)成本和周期。適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)快速成型技術(shù)可以制造出任意復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品。材料多樣性快速成型技術(shù)可以使用多種材料，包括塑料、金屬、陶瓷等。030405技術(shù)原理及特點(diǎn)快速成型技術(shù)在航空航天、汽車、醫(yī)療、建筑、藝術(shù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在航空航天領(lǐng)域，快速成型技術(shù)可以用于制造復(fù)雜的發(fā)動機(jī)零件和輕量化結(jié)構(gòu)件；在醫(yī)療領(lǐng)域，快速成型技術(shù)可以用于制造定制化的醫(yī)療器械和人體器官模型。應(yīng)用領(lǐng)域隨著消費(fèi)者對個性化、定制化產(chǎn)品的需求不斷增加，以及制造業(yè)對高效、低成本生產(chǎn)技術(shù)的追求，快速成型技術(shù)的市場需求不斷增長。同時，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，快速成型技術(shù)的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，市場需求也將持續(xù)增長。市場需求應(yīng)用領(lǐng)域與市場需求機(jī)械制造基礎(chǔ)知識02

機(jī)械制造工藝概述機(jī)械制造工藝定義研究機(jī)械產(chǎn)品制造過程中的加工方法、工藝裝備、工藝流程和質(zhì)量控制等方面的技術(shù)。機(jī)械制造工藝特點(diǎn)具有多樣性、復(fù)雜性、綜合性等特點(diǎn)，涉及多個學(xué)科領(lǐng)域。機(jī)械制造工藝發(fā)展趨勢向高精度、高效率、綠色制造等方向發(fā)展。按照加工原理可分為切削加工、壓力加工、磨料加工等。加工方法分類設(shè)備選擇原則常見加工設(shè)備根據(jù)加工需求、生產(chǎn)效率、設(shè)備精度等因素綜合考慮。車床、銑床、鉆床、磨床等。030201加工方法與設(shè)備選擇包括物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等。材料性能參數(shù)根據(jù)產(chǎn)品使用要求、加工工藝性、經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮。材料選用原則鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金等。常見工程材料材料性能及選用原則快速成型技術(shù)分類與比較0303LCD（液晶顯示成型）利用LCD屏幕作為光源，通過控制屏幕上的像素點(diǎn)來選擇性固化液態(tài)光敏樹脂。01SLA（立體光固化成型）利用激光束逐層掃描液態(tài)光敏樹脂，使其逐層固化形成三維實(shí)體。02DLP（數(shù)字光處理成型）采用投影儀將圖像投射到液態(tài)光敏樹脂表面，一次性固化一個層面的樹脂。光固化成型技術(shù)SLS（選擇性激光燒結(jié)）使用激光束逐層掃描粉末材料，使其熔化并相互粘結(jié)形成三維實(shí)體。HSS（高速燒結(jié)成型）采用紅外加熱器對粉末材料進(jìn)行快速加熱和冷卻，實(shí)現(xiàn)高速燒結(jié)成型。粉末燒結(jié)成型技術(shù)3D打?。ㄈS打印成型）通過噴頭逐層噴射粘結(jié)劑或熔融材料，將粉末或絲狀材料逐層粘結(jié)或熔融形成三維實(shí)體。噴墨打印成型利用噴墨打印技術(shù)將液態(tài)材料逐層噴射到構(gòu)建平臺上，形成三維實(shí)體。噴射沉積成型技術(shù)123通過激光切割薄片材料并逐層堆疊形成三維實(shí)體。LOM（分層實(shí)體制造）將絲狀熱塑性材料加熱熔化后通過噴頭逐層沉積形成三維實(shí)體。FDM（熔融沉積成型）利用紫外線照射液態(tài)光敏樹脂使其固化形成三維實(shí)體。UV固化成型其他快速成型技術(shù)簡介關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備組成04通過三維掃描或CAD設(shè)計獲取產(chǎn)品三維數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獲取對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、平滑、修復(fù)等處理，以得到精確的三維模型。數(shù)據(jù)處理利用專業(yè)軟件對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模，生成可用于快速成型的STL文件。三維建模數(shù)據(jù)處理與三維建模方法激光發(fā)生器掃描振鏡F-Theta透鏡參數(shù)設(shè)置激光掃描系統(tǒng)及其參數(shù)設(shè)置產(chǎn)生高能激光束，用于熔化或燒結(jié)材料。將激光束聚焦到工作平面上，形成所需的光斑大小?？刂萍す馐赬-Y平面內(nèi)的掃描路徑。包括激光功率、掃描速度、掃描間距等，這些參數(shù)直接影響成型件的精度和表面質(zhì)量。負(fù)責(zé)將成型材料按照設(shè)定的路徑和速度輸送到噴頭。材料供給系統(tǒng)噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計溫度控制系統(tǒng)輔助氣體系統(tǒng)噴頭的結(jié)構(gòu)直接影響材料的熔化和噴射效果，因此需要針對不同的材料和工藝需求進(jìn)行專門設(shè)計。對噴頭進(jìn)行精確的溫度控制，以確保材料的正常熔化和噴射。提供輔助氣體，如保護(hù)氣體或助燃?xì)怏w，以改善成型過程中的氣氛環(huán)境或提高燃燒效率。材料供給系統(tǒng)和噴頭結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝流程與操作規(guī)范05前期準(zhǔn)備工作及注意事項(xiàng)根據(jù)實(shí)際需求，利用CAD等設(shè)計軟件構(gòu)建三維模型。根據(jù)模型特性和使用場景，選擇合適的打印材料，如PLA、ABS等。確保3D打印機(jī)各部件完好，如噴頭、熱床、傳動系統(tǒng)等。保持打印環(huán)境穩(wěn)定，避免溫度、濕度等大幅波動。設(shè)計模型選擇材料設(shè)備檢查環(huán)境準(zhǔn)備將設(shè)計好的三維模型導(dǎo)入到3D打印機(jī)控制軟件中。導(dǎo)入模型利用切片軟件對模型進(jìn)行分層處理，生成打印所需的G代碼。切片處理將G代碼傳輸?shù)?D打印機(jī)，啟動打印程序。開始打印在打印過程中，實(shí)時監(jiān)控打印狀態(tài)，確保打印質(zhì)量。監(jiān)控過程具體實(shí)施步驟和操作方法打印完成后，去除模型上的支撐結(jié)構(gòu)。去除支撐對模型表面進(jìn)行打磨，提高表面光滑度。打磨處理如需組裝，進(jìn)行組裝調(diào)試，確保模型功能正常。組裝調(diào)試根據(jù)實(shí)際需求，對模型進(jìn)行尺寸、外觀、功能等方面的質(zhì)量檢查。質(zhì)量檢查后期處理及質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用案例分析與討論06飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件制造利用快速成型技術(shù)，可以快速制造出復(fù)雜的飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件，提高生產(chǎn)效率和降低成本。航空座椅設(shè)計通過3D打印技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)航空座椅的輕量化和個性化設(shè)計，提高乘客的舒適度。無人機(jī)制造快速成型技術(shù)可以應(yīng)用于無人機(jī)的制造中，實(shí)現(xiàn)快速迭代和優(yōu)化設(shè)計，提高無人機(jī)的性能。航空航天領(lǐng)域應(yīng)用案例汽車外觀設(shè)計通過3D打印技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)汽車外觀的個性化設(shè)計，滿足消費(fèi)者的不同需求。汽車零部件制造利用快速成型技術(shù)，可以制造出復(fù)雜的汽車零部件，如發(fā)動機(jī)缸體、曲軸等，提高生產(chǎn)效率和降低成本。新能源汽車制造快速成型技術(shù)可以應(yīng)用于新能源汽車的制造中，如電池盒、電機(jī)殼等零件的制造，提高新能源汽車的性能和降低成本。汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)用案例利用3D打印技術(shù)，可以制造出逼真的人體器官模型，用于醫(yī)學(xué)研究和教學(xué)。人體器官模型制造通過快速成型技術(shù)，可以制造出符合患者個體特征的醫(yī)療器械，如定制化的牙套、助聽器等。個性化醫(yī)療器械制造利用生物3D打印技術(shù)，可以打印出具有生物活性的組織和器官，為再生醫(yī)學(xué)和移植醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來新的突破。生物3D打印生物醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用案例藝術(shù)品制造通過3D打印技術(shù)，可以制造出具有藝術(shù)價值的作品，如雕塑、珠寶等。教育領(lǐng)域快速成型技術(shù)可以應(yīng)用于教育領(lǐng)域，如制造出逼真的教學(xué)模型，幫助學(xué)生更好地理解和掌握知識。建筑行業(yè)利用快速成型技術(shù)，可以制造出建筑模型和結(jié)構(gòu)件，用于建筑設(shè)計和施工中。其他行業(yè)應(yīng)用案例總結(jié)與展望07材料選擇目前可用的快速成型材料種類相對有限，而且在某些特定應(yīng)用中，如生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，需要更高性能的材料。制造效率雖然快速成型技術(shù)可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，但在大批量生產(chǎn)方面，其制造效率仍然較低。精度和表面質(zhì)量盡管快速成型技術(shù)已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)步，但在某些應(yīng)用中，其制造精度和表面質(zhì)量仍然無法與傳統(tǒng)加工方法相媲美。當(dāng)前存在問題和挑戰(zhàn)多材料打印隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來的快速成型系統(tǒng)將能夠同時打印多種材料，從而制造出具有更復(fù)雜功能和更高性能的產(chǎn)品。生物打印和4D打印生物打印將利用快速成型技術(shù)制造人體組織和器官，為醫(yī)療領(lǐng)域帶來革命性變革。4D打印則通過在打印過