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快速成型技术课件.ppt

快速成型技术课件

教育资源文库
2018-06-10 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《快速成型技术课件ppt》,可适用于高等教育领域

精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS快速成形技术概述:快速成形技术(RapidPrototyping简称RP)世纪年代发展起来的它综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件从而大大缩短产品的研制周期。因而被认为是近来制造领域的一个重大突破。影响力与数控技术相当。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS发展:我国在年代先后有武汉华中科技大学快速制造中心、西安交大先进制造技术研究所、北京殷华实业有限公司、陕西省激光快速成形与模具制造工程研究中心等在快速成形工艺研究、设备开发、数据处理及控制软件、新材料的研发等方面做了大量有成效的工作。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS基本思路:●CAD模型建立●STL文件生成●分层切片●快速堆积成形精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS分类:光敏树脂液相固化成形、选择性激光粉末烧结成形、薄片分层叠加成形和熔丝堆积成形等种。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS光敏树脂液相固化成形光敏树脂液相固化成形(SLStereoLithography)又称光固化立体造型或立体光刻)。最早由CharlesHul发明并于年获得专利年美国D系统公司推出商品化的世界上第一台快速成形机。基本原理:SL工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。这种液态材料在一定波长和功率的紫外线的照射下能迅速发生光聚合反应相对分子量急剧增大材料也由液态变成固态。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS特点:精度高、表面质量好、原材料利用率将近能制造出形状特别复杂(如空心零件)、特别精细(如首饰、装饰品等)的零件。制造出来的原型件可快速翻制各种模具。不足点:材料昂贵具有一定的毒性。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS应用:、可直接制作树脂功能件用作结构验证和功能测试、可制作比较精细和复杂零件、可制造出有透明效果的制件、制造出来的原型可以翻制各种模具精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS头盔:新材料SomosEPWhite是一种基于环氧树脂的光敏聚合物。复杂件:RenShapeSL是一种具有高抗冲击强度的光敏聚合物。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS透明件复杂件精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS选择性激光粉末烧结成形选择性激光烧结成形(SLSSelectedLaserSintering)又称选区激光烧结)。由美国德克萨斯大学奥汀分校的CRDechard于年研制成功。基本原理:SLS工艺是利用粉末材料(金属粉末或非金属粉末)在激光照射下烧结的原理在计算机控制下层层堆积成形。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESSSLS原理图工作台上均匀铺上一层很薄(~mm)的粉末激光束在计算机的控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结完成后去掉多余的粉末再进行打磨、烘干等处理便获得零件。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS特点:材料应用面广不仅能够制造塑料零件还能制造陶瓷、石蜡等材料的零件。特别是可制造金属零件。无需加支撑因为没有被烧结的粉末起到支撑作用。因此可以烧结制造空心、多层镂空的复杂零件。成形材料:蜡粉及高分子塑料粉(早期)、金属或陶瓷粉(为了提高原型的强度)。任何受热粘结的粉末都有被用作SLS原材料的可能性。提问:金属粉末的制取方法?精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS应用:、可直接制作树脂功能件用作结构验证和功能测试并可用于装配样机。、制造出来的原型可以翻制各种模具。、制件可直接作熔模铸造用的蜡模和砂型、型芯。采用雾化法制取金属粉末有离心雾化和气体雾化。主要原理:使金属熔融高速将金属液滴甩出并急冷、随后形成粉末颗粒。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS薄片分层叠加成形薄片分层叠加成形(LOMLaminatedObjectManufacturing)又称层叠实体制造或分层实体制造)。由美国Helisys于年研制成功并推出商品化的机器。基本原理:LOM工艺是利用薄片材料如纸、塑料薄膜等作为成形材料片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时用CO或刀在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材然后通过热滚压是当前层与下面已成形的工件层粘结从而堆积成形。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESSLOM原理图精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS特点:、只需在片材上切割出零件截面的轮廓而不用扫描整个截面。因此易于制造大型、实体零件。、零件的精度较高。、无需加支撑。工件外框与截面轮廓之间的多余材料起到支撑作用。成形材料:常用成卷的纸纸的一面事先涂覆一层热熔胶。偶尔也用塑料薄膜。提问:对纸材和热熔胶的要求?精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS应用:纸价格相对便宜可以用来做汽车发动机曲轴、连杆、各类箱体、盖板等零部件的原型样件。纸:抗湿性、稳定性、涂胶浸润性、抗拉强度。热熔胶:保证层与层之间的粘结强度。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS熔融沉积快速成型工艺一、熔融沉积工艺的基本原理二、熔融沉积工艺的特点三、熔融沉积成型材料与支撑材料四、熔融沉积成型应用实例精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS一、基本原理熔融沉积快速成型(FusedDepositionModeling简称FDM)是继SLA和LOM后的一种应用比较广泛的快速成型工艺并以美国Stratasys公司开发的FDM制造系统应用最为广泛。又称熔丝沉积它是将丝状的热熔性材料加热融化通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动挤出的材料迅速固化并与周围材料粘结层层堆积而成。主要适用于模具行业新产品开发和医疗、考古等基于数字成像技术的三维实体模型制造。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESSFDM工艺由美国学者DrScottCrump于年研制成功并由美国Stratasys公司推出商品化的机器。年开发第一台FDM机型后先后推出FDM、FDM、FDM等。国内的清华大学与北京殷华公司较早地进行了FDM工艺商品化系统的研制工作并推出熔融挤压制造设备MEM等。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS一、基本原理熔融沉积快速成型(FusedDepositionModeling简称FDM)是继SLA和LOM后的一种应用比较广泛的快速成型工艺并以美国Stratasys公司开发的FDM制造系统应用最为广泛。又称熔丝沉积它是将丝状的热熔性材料加热融化通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动挤出的材料迅速固化并与周围材料粘结层层堆积而成。主要适用于模具行业新产品开发和医疗、考古等基于数字成像技术的三维实体模型制造。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESSFDM原理图精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS二、特点优点:、采用热熔挤压头专利技术系统结构原理和操作简单且使用无毒的原材料设备可安装在办公环境中。、成型速度快。不需要SLA中的刮板工序。、用蜡成型的零件原型可以直接用于熔模铸造。、可以成型任意复杂程度的零件。如复杂的内腔、孔等。、原材料在成型过程中无化学变化制件的翘曲变形小。、原材料利用率高。、支撑去除简单。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS缺点:、成型件的表面有较明显条纹。、沿成型轴垂直方向的强度比较弱。、需要设计制件支撑结构。、需要对整个截面进行扫描涂覆成型时间较长。、原材料价格昂贵。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS三、材料成型材料的特性要求:、材料的粘度(影响材料的挤出过程)。、材料熔融温度。、粘结性(影响零件强度)。、收缩率。成型材料结论:粘度低、熔融温度低、粘结性好、收缩率小。FDM工艺常用ABS工程塑料丝作为成形材料。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS支撑材料支撑材料的特性要求:、能承受一定高温一般°即可。、与成型材料不浸润便于后处理。、具有水溶性或者酸溶性。、具有较低的熔融温度。、流动性要好。精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS步骤:、通过三维软件建立模型以STL格式保存。、在Insight软件中进行分层、设置支撑和刀具路径等前处理工作。、在FDMControlCenter中设置模型位置。、点击BuildJob即可加工。四、应用实例精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS图解过程精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS实例照片精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS本章总结一、SLA光固化立体造型优点: 、表面质量较好 、成型精度较高精度在mm(国内SLA精度在mm之间并且存在很大的波动性) 、 系统分辨率较高。 缺点: 、需要专用的实验室环境成型件需要后处理比如:二次固化防潮处理等工序。 、尺寸稳定性差随着时间推移树脂会吸收空气中的水分导致软薄部分的翘曲变形进而极大地影响成型件的整体尺寸精度精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS、氦镉激光管的寿命仅小时价格较昂贵由于需对整个截面进行扫描固化成型时间较长因此制作成本相对较高。 、 可选择的材料种类有限必须是光敏树脂。由这类树脂制成的工件在大多数情况下都不能进行耐久性和热性能试验且光敏树脂对环境有污染使皮肤过敏。 、 需要设计工件的支撑结构以便确保在成型过程中制作的每一个结构部位都能可靠定位支撑结构需在未完全固化时手工去除容易破坏成型件。 精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS二、SLS选择性激光粉末烧结成形优点: 、 与其他工艺相比能生产较硬的模具。 、 可以采用多种原料包括类工程塑料、蜡、金属、陶瓷等。 、 零件的构建时间较短。 、 无需设计和构造支撑。  缺点: 、有激光损耗并需要专门实验室环境使用及维护费用高昂。 、需要预热和冷却后处理麻烦 精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS、 成型表面粗糙多孔并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。 、 需要对加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性加工成本高。 、 成型过程产生有毒气体和粉尘污染环境。 精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS三、LOM层叠实体制造优点: 、成型速度较快由于只需要使激光束沿着物体的轮廓进行切割无需扫描整个断面所以成型速度很快因而常用于加工内部结构简单的大型零件。 、无需设计和构建支撑结构。  缺点: 、有激光损耗并需要专门实验室环境维护费用高昂 、可实际应用的原材料种类较少尽管可选用若干原材料例如纸、塑料、陶土以及合成材料但目前常用的只是纸其他箔材尚在研制开发中  精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS、必须进行防潮处理纸制零件很容易吸湿变形所以成型后必须立即进行树脂、防潮漆涂覆等后处 、难以构建形状精细、多曲面的零件仅限于结构简单的零件。 、废料去除困难所以该工艺不宜构建内部结构复杂的零件。 、当加工室的温度过高时常有火灾发生。因此工作过程中需要专职人员职守。 精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS四、FDM熔融沉积成形优点: 、 制造系统可用于办公环境没有毒气或化学物质的污染 、 一次成型、易于操作且不产生垃圾 、 独有的水溶性支撑技术使得去除支撑结构简单易行可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件 、 原材料以材料卷的形式提供易于搬运和快速更换。 、 可选用多种材料如各种色彩的工程塑料ABS、PC等。  精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS缺点:、 成型精度相对国外先进的SLA工艺较低最高精度mm 、成型表面光洁度不如国外先进的SLA工艺 、成型速度相对较慢  精密与特种加工HIGHEDUCATIONPRESS  

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