快速成型工藝比較

1、快速成型工藝比較快速成形典型工藝比較關(guān)鍵詞及簡稱光固化成形（簡稱：SLA或AURO ）光敏樹脂為原料熔融擠壓成形（簡稱：FDM或MEM ） ABS絲為原料分層實體成形（簡稱：LOM或SSM ）紙為原料粉末燒結(jié)成形（簡稱：SLS或SLS）蠟粉為原料光固化成形光固化成形是最早出現(xiàn)的快速成形工藝。其原理是基于液態(tài)光敏 樹脂的光聚合原理工作的。這種液態(tài)材料在一定波長（x=325nm）和強 度（w=30mw的紫外光的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，分子量急劇 增大，材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。圖1光固化工藝原理圖紫外激光Z圖1工藝過程為：液槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂，激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用 下，能在液體表面上掃描，掃

2、描的軌跡及激光的有無均由計算機控 制，光點掃描到的地方，液體就固化。成型開始時，工作平臺在液面 下一個確定的深度，液面始終處于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液 面上按計算機的指令逐點掃描即逐點固化。 當(dāng)一層掃描完成后，未被 照射的地方仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺帶動平臺下降一層高度，已成 型的層面上又布滿一層樹脂，刮平器將粘度較大的樹脂液面刮平， 然 后再進(jìn)行下一層的掃描，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重 復(fù)直到整個零件制造完畢，得到一個三維實體原型。光固化工藝的設(shè)備做出的零件其優(yōu)點是精度較高、表面效果好， 零件制作完成后需要少量打磨，將層層的堆積痕跡去除。光固化工藝 制作的零件打磨工作量相對

3、其他工藝設(shè)備制作的零件的打磨量是最 小的；其缺點是強度低無彈性，無法進(jìn)行裝配。光固化工藝設(shè)備的原 材料很貴，種類不多。光固化設(shè)備的零件制作完成后，還需要在紫外 光的固化箱中二次固化，用以保證零件的強度。液漕內(nèi)的光敏樹脂經(jīng) 過半年到一年的時間就要過期，所以要有大量的原型服務(wù)以保證液漕 內(nèi)的樹脂被及時用完，否則新舊樹脂混在一起會導(dǎo)致零件的強度下 降、外形變形。如需要更換不同牌號的材料就需要將一個液漕的光敏 樹脂全部更換，工作量大樹脂浪費很多。三十幾萬的紫外激光器只能 用1萬小時，使用一年后激光器更換需要二次投入三十幾萬的費用。熔融擠壓成形熔融擠壓成形工藝是利用熱塑性材料的熱熔性、粘結(jié)性，在計算機控

4、制下層層堆積成型。熔融擠壓成形工藝原理是材料先抽成絲狀， 通過送絲機構(gòu)送進(jìn)噴頭，在噴頭內(nèi)被加熱熔化，噴頭沿零件截面輪廓 和填充軌跡運動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周圍 的材料粘結(jié)，層層堆積成型。圖2熔融擠壓工藝原理圖圖2熔融擠壓成形設(shè)備的優(yōu)點是運行費用極低，此種工藝的設(shè)備 無需激光器，省掉二次投入的大量費用；而且原材料的品種多， 原材料的更換只需要將絲輪更換既可，操作方便，利于用戶根據(jù)不同的零件選擇不同的材料，如耐高溫、可消失模鑄造等。用ABS制造的原型因具有較高強度而在產(chǎn)品設(shè)計、 測試與評估等方面得 到廣泛應(yīng)用。由于以FDM工藝為代表的熔融材料堆積成形工藝具有一 些顯著優(yōu)點，該

5、工藝發(fā)展極為迅速。熔融擠壓成形的零件成形樣件 強度好，易于裝配。熔融擠壓工藝的設(shè)備的缺點是造型速度較光 固化設(shè)備低。零件制作后同樣需要打磨，以去掉層層堆積的痕跡， 打磨工作量較光固化的零件多些。分層實體成形分層實體成形工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材表面 事先涂覆上一層熱熔膠。加工時，用 CO激光器（或刀）在計算機控制下切割片材，然后通過熱壓輥熱壓，使之當(dāng)前層與下面已成形的工件粘接，從而堆積成型。圖3分層實體成形工藝原理圖一一 C02激光器圖3用CO激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外 框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對齊的網(wǎng)格； 激光切割完成后，工作臺帶動

6、已成形的工件下降，與帶狀片材（料帶） 分離；供料機構(gòu)轉(zhuǎn)動收料軸和供料軸，帶動料帶移動，使新層移到加 工區(qū)域；工作臺上升到加工平面；熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層， 高度增加一個料厚；再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的 所有截面切割、粘接完，得到三維的實體零件。分層實體成形工藝的設(shè)備優(yōu)點：成形精度較高，適合做大型實體 件，適合鑄造行業(yè)；其缺點：材料品種單一，只有紙材。不適宜做薄 壁原型，受濕度影響容易變形，強度差，運行成本較高，材料利用率 很低，CO激光器的使用壽命為1萬小時，也有二次投入采購激光器 的需要。零件同樣需要后期打磨，工作量很大。粉末燒結(jié)成形粉末燒結(jié)成形工藝是利用粉末材料在激

7、光照射下燒結(jié)的原理，在計算機控制下堆積成形。圖4粉末燒結(jié)成形工藝原理圖激光器激光束粉末圖4掃描鏡平整滾粉末燒結(jié)成形工藝設(shè)備的工作過程是將材料粉末均勻鋪灑并刮平；用高強度的CQ激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面；材料粉 末在高強度的激光照射下被燒結(jié)在一起， 得到零件的截面，并與下面 已成形的部分粘接；當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，鋪上新的一層材料粉末， 選擇地?zé)Y(jié)下層截面。優(yōu)點：材料利用率接近95%造型速度較快，適合鑄造行業(yè)； 缺點：材料單一，原型強度差，無法裝配，表面質(zhì)量差，精度低， 后處理工藝復(fù)雜，樣件變型大。同樣有激光器的損耗問題。 國外 設(shè)備可以做到裝配，表面質(zhì)量與精度都不錯， 材料品種多，但設(shè) 備與材料價位高，使得運行成本太高。以每小時計算運行成本:典型工藝運行成本對比典型工藝激光器每小時損耗折價材料每小時用量耗電量費用設(shè)備折舊費房租、水電、人員工資每小時運行費用共計（