逆向工程與快速成型技術(shù)應(yīng)用 第4版 課件 4-1 認(rèn)識(shí)快速成型技術(shù)

蘇州職業(yè)大學(xué)孫春華了解快速成型技術(shù)目錄CONTENTS1.物體成型方式了解4種成型方式2.快速成型技術(shù)的定義清晰快速成型技術(shù)層層疊加的制造方式3.快速成型技術(shù)的工作流程知曉快速成型流程中前處理、成型、后處理各階段的重點(diǎn)。4.快速成型技術(shù)的特點(diǎn)了解快速成型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)Part1物體成型的方式去除成型（減材制造）:運(yùn)用分離的方法，把一部分材料有序地從基體上分離出去而成型的方法。傳統(tǒng)的車(chē)、銑、刨、磨、鉆、電火花加工、激光切割等都屬于去除成型。是目前最主要的成型方式。受迫成型（等材制造）：利用材料的可成型性在特定的外界約束（邊界約束或外力約束）下成型。傳統(tǒng)的鍛壓、鑄造、粉末冶金等成型方式,現(xiàn)代的沖壓成型、注塑成型等成型方式。Part1物體成型的方式堆積成型（增材制造）:把材料（液、固相）有序地堆積起來(lái)的成型?？焖俪尚蛯儆诙逊e成型（先離散再堆積）近凈成型工藝。

生長(zhǎng)成型（增材制造）：利用材料的活性進(jìn)行成型的方法。

自然界中的生物（植物、動(dòng)物）個(gè)體發(fā)育均屬于生長(zhǎng)成型，是最高層次的成型方法。Part2快速成型技術(shù)的定義快速成型（RapidPrototype，簡(jiǎn)稱(chēng)RP)，俗稱(chēng)：3D打印”(3Dprinting)，又稱(chēng)：增材制造（AdditiveManufacturing，AM)材料累加制造(MaterialIncreaseManufacturing)分層制造(LayeredManufacturing，LM)實(shí)體自由制造(SolidFree-FormFabrication)等。定義：以三維模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)材料堆積的方式制造零件或?qū)嵨锏墓に?。——GB/T35351-2017快速成型又可寫(xiě)為快速成形第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)Part3快速成型技術(shù)的工作流程三維模型：正向設(shè)計(jì)、逆向設(shè)計(jì)、下載前處理：包括STL文件的處理、支撐構(gòu)建和分層切片處理。快速成型：利用不同的工藝方法快速加工。后處理：去除支撐、提升強(qiáng)度和表面質(zhì)量。Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

可制造復(fù)雜形狀的物體三維模型轉(zhuǎn)化為二維加工，理論上，可以加工制造任何復(fù)雜的中空結(jié)構(gòu)且不存在三維加工刀具干涉的問(wèn)題，降低了產(chǎn)品制造的復(fù)雜程度。2009年，王華明院士團(tuán)隊(duì)利用激光快速成形技術(shù)制造出我國(guó)自主研發(fā)的大型客機(jī)C919的主風(fēng)擋窗框，在此之前只有歐洲一家公司能夠做，僅每件模具費(fèi)就高達(dá)50萬(wàn)美元，而利用該技術(shù)的零件成本不及模具的1/10。Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

產(chǎn)品單價(jià)與復(fù)雜程度和制造數(shù)量無(wú)關(guān)

新產(chǎn)品無(wú)須添加工夾具和新設(shè)備，因此產(chǎn)品的單價(jià)與其復(fù)雜程度和生產(chǎn)批量無(wú)關(guān)。Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

一體化制造，無(wú)須裝配。26→1整體式燃油噴嘴可以省略組裝環(huán)節(jié)，從而縮短了產(chǎn)品供應(yīng)鏈，節(jié)省了勞動(dòng)力和運(yùn)輸成本，減少了污染。機(jī)加件

焊接件3D打印成型件衛(wèi)星鋁質(zhì)支架Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

按需制造成為可能。Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

材料利用率提高——近凈成型Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

材料利用率提高。?2010年，利用激光直接制造C919中央翼根肋，傳統(tǒng)鍛件重達(dá)1607千克，而利用該技術(shù)的精坯重量?jī)H為136千克，節(jié)省了91.5%的材料，并且經(jīng)過(guò)性能測(cè)試，其性能比傳統(tǒng)鍛件還要好。?美國(guó)的F-22飛機(jī)中尺寸最大的Ti6Al4V鈦合金整體加強(qiáng)框，所需毛坯模鍛件2796千克，而實(shí)際成形零件重量不足144千克，材料利用率不到4.90%。Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

釋放了設(shè)計(jì)自由度。趨勢(shì)：

一體化結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

真正實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化。直接零件替換的AM設(shè)計(jì)適應(yīng)AM的設(shè)計(jì)面向AM的設(shè)計(jì)4.6kg1.0kg減重78%0.4kg減重91%，改善了流體流動(dòng)和產(chǎn)品內(nèi)部的配合。產(chǎn)品所需空間較小，裝配更容易1）利用原模型或重構(gòu)模型——直接零件替換的AM設(shè)計(jì)；2）修改零件形狀，易于AM工藝——適應(yīng)AM的設(shè)計(jì)；3）重新設(shè)計(jì)以最大限度地發(fā)揮AM優(yōu)勢(shì)——面向AM的設(shè)計(jì)。面向增材制造設(shè)計(jì)的三個(gè)層次Part4快速成型技術(shù)的特點(diǎn)存在臺(tái)階效應(yīng)，加工精度不高。

原理性誤差。與減材制造方法一起使用，揚(yáng)長(zhǎng)避短。所能使用的材料有限。

開(kāi)發(fā)新材料及新工藝將是快速成型技術(shù)未來(lái)發(fā)展的方向之一。思考與練習(xí)1.物體的成型方式有哪些？各自的最主要特點(diǎn)是什么？2.快速成型技術(shù)的別稱(chēng)有哪些？為什么獲得這些稱(chēng)呼？3.快速成型技術(shù)的工作原理是什么？與傳統(tǒng)減材制造相比，該技術(shù)具有哪些特點(diǎn)？4.

簡(jiǎn)述快速成型技術(shù)的工作流程。該環(huán)節(jié)中的前處理該做哪些事情？5.為什么快速成型技術(shù)