《先進(jìn)制造技術(shù)（第2版）》 課件 第三章-3.6快速原型技術(shù)

3.6快速原型技術(shù)第三章先進(jìn)制造技術(shù)的原理及應(yīng)用3.6.1快速原型技術(shù)原理快速原型(RapidPrototyping，簡稱RP)技術(shù)將計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)、計算機(jī)輔助制造(CAM)、計算機(jī)數(shù)控(CNC)、激光、新材料等先進(jìn)技術(shù)融于一體，實(shí)現(xiàn)從CAD三維模型到實(shí)際原型/零件的加工RP成形流程圖3.6.2快速原型技術(shù)特點(diǎn)1）快速性。2）高度集成化3）與工件復(fù)雜程度無關(guān)4）高度柔性5）自動化程度高3.6.3快速原型工藝1）利用激光固化樹脂材料的光造型法敏樹脂選擇性固化是采用立體雕刻（Stereolithography）原理的一種工藝，簡稱SLA，也是最早出現(xiàn)的、技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速原型技術(shù)。SLA-光固化成型原理圖2）紙張疊層造型法紙張疊層造型法目前以Helisys公司開發(fā)的LOM裝置應(yīng)用最廣。該裝置采用專用滾筒紙，由加熱輥筒使紙張加熱聯(lián)接，然后用激光將紙切斷，待加熱輥筒自動離開后，再由激光將紙張裁切成層面要求形狀。3.6.3快速原型工藝3）熱可塑造型法以DTM公司開發(fā)的選擇性激光燒結(jié)即SLS（SelectiveLaserSintering）應(yīng)用較多。粉末材料選擇性燒結(jié)是一種快速原型工藝，采用二氧化碳激光器對粉末材料（塑料粉、陶瓷與黏結(jié)劑的混合粉、金屬與粘結(jié)劑的混合粉等）進(jìn)行選擇性燒結(jié)，是一種由離散點(diǎn)一層層對集成三維實(shí)體的工藝方法。3.6.3快速原型工藝選擇性激光燒結(jié)原理圖3）熱可塑造型法該方法是用CO2激光熔融燒結(jié)樹脂粉末的方式制作樣件，工作時，由CO2激光器發(fā)出的光束在計算機(jī)控制下，根據(jù)幾何形體各層橫截面的幾何信息對材料粉末進(jìn)行掃描，激光掃描處粉末熔化并凝固在一起；然后，鋪上一層新粉末，再用激光掃描燒結(jié)，如此反復(fù)，直至制成所需樣件。3.6.3快速原型工藝選擇性激光燒結(jié)原理圖1）開發(fā)概念模型機(jī)或臺式機(jī)2）開發(fā)新的成型能源3）開發(fā)性能優(yōu)越的成型材料4）研究新的成型方法與工藝5）集成化4.快速原型技術(shù)發(fā)展趨勢3.6.43D打印技術(shù)3D打印技術(shù)特點(diǎn)1）產(chǎn)品生產(chǎn)周期短2）制造精度高3）復(fù)雜模型直接制造4）材料利用率高3.6.43D打印技術(shù)2.3D打印工作過程1）3D建模2）3D模型分層3）3D打印3.6.43D打印技術(shù)3.新的3D打印技術(shù)1）納米3D打印2）碳纖維3D打印3）多射流熔融技術(shù)（MJF）4）熱熔玻璃縫紉機(jī)5）智能增材制造技術(shù)6）生物細(xì)胞打印3.6.43D打印技術(shù)4.3D打印的發(fā)展瓶頸1）耗材成本問題2）精度和質(zhì)量問題3.6.54D打印技術(shù)1.4D打印與3D打印區(qū)別1）3D打印與4D打印技術(shù)概念的區(qū)別3D打印是一種快速成型技術(shù)，它以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D指的是描述現(xiàn)實(shí)世界中幾何結(jié)構(gòu)尺寸的3個空間維度變量（x、y、z）。所謂的4D打印技術(shù)，就是在傳統(tǒng)3D打印的概念基礎(chǔ)上增加了時間維度t（其中t應(yīng)理解成是廣義的，它是表征一切4D打印中的第4維材料中所隱含的可變參量的總代表）立方體的3D與4D簡易模型示意圖1.4D打印與3D打印區(qū)別2）3D打印與4D打印技術(shù)原理的區(qū)別3D打印必須預(yù)先建模、掃描，之后使用物料打印出產(chǎn)品4D打印直接將設(shè)計內(nèi)置到物料當(dāng)中，簡化了從“設(shè)計理念”到“實(shí)物”的造物過程，4D打印技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，不僅是立體的，而且還能隨時間的變化自動組裝成型。2.4D打印技術(shù)的核心1）神奇的“變形金剛”材料2）4D打印技術(shù)應(yīng)用之案例4D打印案例一4D打印案例完全可穿戴的4D連衣裙4D打印案例

4D打印的市場增長趨勢（2