[理學(xué)]快速成型第一章、二章ppt課件

1、快速設(shè)計(jì)及成型技術(shù)快速設(shè)計(jì)及成型技術(shù)第一章第一章 緒論緒論1.11.1簡介簡介快速成型快速成型Rapid Prototyping RPRapid Prototyping RP技術(shù)屬于機(jī)械工程學(xué)科特種加工工藝的范技術(shù)屬于機(jī)械工程學(xué)科特種加工工藝的范圍。圍。運(yùn)用激光作為能源的快速成型技術(shù)運(yùn)用激光作為能源的快速成型技術(shù)(RPT)(RPT)還可以歸入激光加工門類。還可以歸入激光加工門類。它是一門多學(xué)科交叉，多技術(shù)集成的先它是一門多學(xué)科交叉，多技術(shù)集成的先進(jìn)制造技術(shù)，也是制造實(shí)際研討成果中具進(jìn)制造技術(shù)，也是制造實(shí)際研討成果中具有代表性的成果之一。有代表性的成果之一。1.21.2快速成型技術(shù)的產(chǎn)生快速成型

2、技術(shù)的產(chǎn)生快速成型技術(shù)的產(chǎn)生具有鮮明的時(shí)代特征，快速成型技術(shù)的產(chǎn)生具有鮮明的時(shí)代特征，其背景為：其背景為：科學(xué)技術(shù)整體、迅速的開展不僅促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)科學(xué)技術(shù)整體、迅速的開展不僅促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的昌盛和社會(huì)的提高，而且還豐富和開展了各的昌盛和社會(huì)的提高，而且還豐富和開展了各門學(xué)科。門學(xué)科。一方面，不同窗科之間的交叉交融迅速產(chǎn)生一方面，不同窗科之間的交叉交融迅速產(chǎn)生了科學(xué)技術(shù)新的聚集，例如智能技術(shù)、傳感技了科學(xué)技術(shù)新的聚集，例如智能技術(shù)、傳感技術(shù)、信息技術(shù)與構(gòu)造科學(xué)的交叉正在產(chǎn)生智能術(shù)、信息技術(shù)與構(gòu)造科學(xué)的交叉正在產(chǎn)生智能構(gòu)造科學(xué)；激光技術(shù)、新資料技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔構(gòu)造科學(xué)；激光技術(shù)、新資料技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

3、和制造集成了快速成型制造助設(shè)計(jì)和制造集成了快速成型制造RPTRPT另一方面，經(jīng)濟(jì)的開展和社會(huì)的提高又另一方面，經(jīng)濟(jì)的開展和社會(huì)的提高又對科學(xué)技術(shù)提出了新的期望，譬如人們希對科學(xué)技術(shù)提出了新的期望，譬如人們希望由微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入人體血管進(jìn)展醫(yī)療作望由微型計(jì)算機(jī)進(jìn)入人體血管進(jìn)展醫(yī)療作業(yè)；等待出現(xiàn)微型耳窩業(yè)；等待出現(xiàn)微型耳窩“種入聾耳內(nèi)從而種入聾耳內(nèi)從而產(chǎn)生聽力。產(chǎn)生聽力。這種聚合和期望可以稱之為學(xué)科前沿。這種聚合和期望可以稱之為學(xué)科前沿。學(xué)科前沿也可以了解為已處理和未處理的學(xué)科前沿也可以了解為已處理和未處理的科學(xué)技術(shù)問題之間的界域?？茖W(xué)技術(shù)問題之間的界域。1.21.2快速成型技術(shù)的產(chǎn)生快速成型技術(shù)的

4、產(chǎn)生機(jī)械工程學(xué)科的新領(lǐng)域幾乎都是交叉學(xué)科，各項(xiàng)先進(jìn)機(jī)械工程學(xué)科的新領(lǐng)域幾乎都是交叉學(xué)科，各項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)都是多種技術(shù)的集成，它們的產(chǎn)生和開展離不制造技術(shù)都是多種技術(shù)的集成，它們的產(chǎn)生和開展離不開相關(guān)學(xué)科的開展，因此處理好技術(shù)集成的開相關(guān)學(xué)科的開展，因此處理好技術(shù)集成的“接口就接口就成為各項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)的研討內(nèi)容。成為各項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)的研討內(nèi)容?！敖涌趩栴}就是學(xué)科前沿的界域問題。接口問題就是學(xué)科前沿的界域問題。RPTRPT將激光將激光技術(shù)、新資料技術(shù)、技術(shù)、新資料技術(shù)、CAD/CAMCAD/CAM集成起來，處理了激光技集成起來，處理了激光技術(shù)對新資料的作用，術(shù)對新資料的作用，CADCAD模型模型

5、STLSTL文件格式的切片處文件格式的切片處置，以及滿足置，以及滿足“離散離散/ /堆積成型工藝要求的包括數(shù)控堆積成型工藝要求的包括數(shù)控技術(shù)、精細(xì)機(jī)械和光電子技術(shù)在內(nèi)的一系列技術(shù)、精細(xì)機(jī)械和光電子技術(shù)在內(nèi)的一系列“接口問接口問題，從而構(gòu)成一項(xiàng)新的先進(jìn)制造技術(shù)。反過來它的開展題，從而構(gòu)成一項(xiàng)新的先進(jìn)制造技術(shù)。反過來它的開展又豐富了相關(guān)學(xué)科的研討內(nèi)容，從而促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的又豐富了相關(guān)學(xué)科的研討內(nèi)容，從而促進(jìn)了相關(guān)技術(shù)的開展。開展。RPTRPT符合上述學(xué)科前沿的特徽。符合上述學(xué)科前沿的特徽。1 1、從學(xué)科開展的特征看、從學(xué)科開展的特征看RPTRPT的產(chǎn)生背景的產(chǎn)生背景面向市場的集成技術(shù)工程化要求是多

6、種類、變批量和對面向市場的集成技術(shù)工程化要求是多種類、變批量和對市場的快速呼應(yīng)，因此要求系統(tǒng)具有快速開發(fā)新產(chǎn)品的才市場的快速呼應(yīng)，因此要求系統(tǒng)具有快速開發(fā)新產(chǎn)品的才干，而傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)方法費(fèi)用高、周期長，企業(yè)必需采干，而傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)方法費(fèi)用高、周期長，企業(yè)必需采用新的產(chǎn)品開發(fā)手段才干在猛烈的市場競爭中立于不敗之用新的產(chǎn)品開發(fā)手段才干在猛烈的市場競爭中立于不敗之地，在這種歷史背景下，地，在這種歷史背景下，RPT就運(yùn)用而生了。就運(yùn)用而生了。簡言之，快速成型技術(shù)具有鮮明的時(shí)代特征。它于簡言之，快速成型技術(shù)具有鮮明的時(shí)代特征。它于20世世紀(jì)紀(jì)80年代后期興起，來源于美國，很快開展到日本，西歐年代后期

7、興起，來源于美國，很快開展到日本，西歐和中國，是制造技術(shù)領(lǐng)域的一次艱苦突破。屬于部分制造和中國，是制造技術(shù)領(lǐng)域的一次艱苦突破。屬于部分制造實(shí)際范圍內(nèi)的研討成果。實(shí)際范圍內(nèi)的研討成果。2 2、從全球市場經(jīng)濟(jì)的特征看、從全球市場經(jīng)濟(jì)的特征看RPTRPT的產(chǎn)生背景的產(chǎn)生背景1.3 1.3 關(guān)于對快速成型的命名關(guān)于對快速成型的命名 對這項(xiàng)新技術(shù)的命名，多年未能一致，常見有以下對這項(xiàng)新技術(shù)的命名，多年未能一致，常見有以下幾種：幾種：快速成型快速成型(Rapid Prototyping)(Rapid Prototyping)恣意成型恣意成型(Freeform Fabrication)(Freeform F

8、abrication)桌面制造桌面制造(Desk-Top Manufacturing)(Desk-Top Manufacturing)三維打印三維打印(3D Printing)(3D Printing)快速原型快速原型/ /零件制造零件制造(RPM)(RPM)快速工模具制造快速工模具制造(RTM)(RTM)快速鑄造快速鑄造(RC)(RC)我國已傾向于我國已傾向于“快速成型快速成型 Rapid Prototyping Rapid Prototyping 這個(gè)稱號。常用這個(gè)稱號。常用RPRP來代表快速成型，用來代表快速成型，用RPTRPT來表示快速來表示快速成型技術(shù)，用成型技術(shù)，用RPSRPS用于

9、表示快速成型系統(tǒng)。用于表示快速成型系統(tǒng)。1.3.1 1.3.1 快速成型技術(shù)定義快速成型技術(shù)定義簡單說，快速成形技術(shù)簡單說，快速成形技術(shù)是由是由CADCAD模型直接驅(qū)動(dòng)，模型直接驅(qū)動(dòng)，快速制造恣意復(fù)雜外形快速制造恣意復(fù)雜外形的三維物理實(shí)體的技術(shù)。的三維物理實(shí)體的技術(shù)。中心是由中心是由CADCAD模型直接模型直接驅(qū)動(dòng)，其根本過程如圖驅(qū)動(dòng)，其根本過程如圖1-11-1所示。所示。CAD建模建模分層、加工途徑生成分層、加工途徑生成 堆積制造堆積制造圖圖1-1快速成型過程表示圖快速成型過程表示圖v首先由首先由CADCAD軟件設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維曲面或?qū)嶓w軟件設(shè)計(jì)出所需零件的計(jì)算機(jī)三維曲面或?qū)嶓w模型

10、，即數(shù)字模型或稱電子模型；模型，即數(shù)字模型或稱電子模型；v然后根據(jù)工藝要求，按照一定的規(guī)那么將該模型離散為然后根據(jù)工藝要求，按照一定的規(guī)那么將該模型離散為一系列有序的單元，通常在一系列有序的單元，通常在z z向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M(jìn)展離散向?qū)⑵浒匆欢ê穸冗M(jìn)展離散( (習(xí)慣稱為分層或切片習(xí)慣稱為分層或切片) )，把三維電子模型變成一系，把三維電子模型變成一系列的二維層片；列的二維層片；再根據(jù)每個(gè)層片的輪廓信息，進(jìn)展工藝規(guī)劃，選擇再根據(jù)每個(gè)層片的輪廓信息，進(jìn)展工藝規(guī)劃，選擇適宜的加工參數(shù)，自動(dòng)生效果控代碼；適宜的加工參數(shù)，自動(dòng)生效果控代碼；最后由成形機(jī)接受控制指令制造一系列層片并自動(dòng)最后由成形機(jī)接受控制

11、指令制造一系列層片并自動(dòng)將它們聯(lián)接起來，得到將它們聯(lián)接起來，得到個(gè)三維物理實(shí)體。個(gè)三維物理實(shí)體。這種將一個(gè)物理實(shí)體復(fù)雜的三維加工離散成一系列這種將一個(gè)物理實(shí)體復(fù)雜的三維加工離散成一系列二維層片的加工，是一種降維制造的思想，大大降二維層片的加工，是一種降維制造的思想，大大降低了加工難度，并且成形過程的難度與待成形的物低了加工難度，并且成形過程的難度與待成形的物理實(shí)體的外形和構(gòu)造的復(fù)雜程度無關(guān)。理實(shí)體的外形和構(gòu)造的復(fù)雜程度無關(guān)。1.3.2 1.3.2 快速成型五個(gè)步驟快速成型五個(gè)步驟1 1、CADCAD模型設(shè)計(jì)模型設(shè)計(jì) 主要是處理零件主要是處理零件的幾何外型，應(yīng)有較強(qiáng)的實(shí)體外型的幾何外型，應(yīng)有較強(qiáng)

12、的實(shí)體外型或曲面外型功能，并與后續(xù)的軟件或曲面外型功能，并與后續(xù)的軟件具有良好的數(shù)據(jù)接口。具有良好的數(shù)據(jù)接口。2 2、z z向離散化向離散化 分層過程它將分層過程它將CADCAD模型在模型在z z向上分成一系列具有一向上分成一系列具有一定厚度定厚度0.050.3mm0.050.3mm的薄層。破的薄層。破壞了零件在壞了零件在z z向的延續(xù)性，向的延續(xù)性，z z向上會(huì)向上會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生“臺階。從實(shí)際上講，分層臺階。從實(shí)際上講，分層厚度合理，可滿足零件的加工精度厚度合理，可滿足零件的加工精度要求。要求。圖圖1-2 快速成型的五個(gè)步驟快速成型的五個(gè)步驟1.3.2 1.3.2 快速成型五個(gè)步驟快速成型五個(gè)步

13、驟3、層面信息處置、層面信息處置 為控制成形機(jī)對層為控制成形機(jī)對層面的加工軌跡，必需把層面的幾何外形面的加工軌跡，必需把層面的幾何外形信息轉(zhuǎn)換成控制成形機(jī)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控代碼。信息轉(zhuǎn)換成控制成形機(jī)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控代碼。4、層面加工與粘接、層面加工與粘接 成形機(jī)根據(jù)控制成形機(jī)根據(jù)控制指令進(jìn)展二維掃描，同時(shí)進(jìn)展層與層的指令進(jìn)展二維掃描，同時(shí)進(jìn)展層與層的粘接。粘接。5、層層堆積、層層堆積 當(dāng)一層制造終了后，成當(dāng)一層制造終了后，成形機(jī)任務(wù)臺面下降一個(gè)層厚的間隔，再形機(jī)任務(wù)臺面下降一個(gè)層厚的間隔，再加工新的一層，如此反復(fù)進(jìn)展直至整個(gè)加工新的一層，如此反復(fù)進(jìn)展直至整個(gè)原型加工完成。對完成的原型進(jìn)展后處原型加工完成。對

14、完成的原型進(jìn)展后處置，如深度固化、去除支撐、修磨、著置，如深度固化、去除支撐、修磨、著色等，使之到達(dá)要求。色等，使之到達(dá)要求。圖圖1-2 快速成型的五個(gè)步驟快速成型的五個(gè)步驟1.3.2 1.3.2 快速成型的特征快速成型的特征v快速成形技術(shù)在成形概念上以離散堆積成形為指點(diǎn)思想；快速成形技術(shù)在成形概念上以離散堆積成形為指點(diǎn)思想；在控制上以計(jì)算機(jī)和數(shù)控為根底，以最大柔性為目的。在控制上以計(jì)算機(jī)和數(shù)控為根底，以最大柔性為目的。v計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)高度開展的今天，才有能夠產(chǎn)生快計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)高度開展的今天，才有能夠產(chǎn)生快速成形技術(shù)。速成形技術(shù)。CADCAD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了零件的曲面或?qū)嶓w外型，可以技

15、術(shù)實(shí)現(xiàn)了零件的曲面或?qū)嶓w外型，可以進(jìn)展準(zhǔn)確的離散運(yùn)算和繁雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)為進(jìn)展準(zhǔn)確的離散運(yùn)算和繁雜的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)為高速準(zhǔn)確的二維掃描提供必要的根底，這是準(zhǔn)確高效堆積資高速準(zhǔn)確的二維掃描提供必要的根底，這是準(zhǔn)確高效堆積資料的前提。料的前提。v資料科學(xué)的開展那么為快速成形技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的根底，資料科學(xué)的開展那么為快速成形技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的根底，資料技術(shù)的每一項(xiàng)提高都將給快速成形技術(shù)帶來新的開展機(jī)資料技術(shù)的每一項(xiàng)提高都將給快速成形技術(shù)帶來新的開展機(jī)遇。目前快速成形技術(shù)中資料的轉(zhuǎn)移方式可以是自在添加、遇。目前快速成形技術(shù)中資料的轉(zhuǎn)移方式可以是自在添加、去除、添加和去除相結(jié)合等多種

16、方式。構(gòu)成三維物理實(shí)體的去除、添加和去除相結(jié)合等多種方式。構(gòu)成三維物理實(shí)體的每一層片，普通為每一層片，普通為2 25 5維層片，即側(cè)壁為直壁的層片。目前維層片，即側(cè)壁為直壁的層片。目前也出現(xiàn)了由也出現(xiàn)了由3 3維層片構(gòu)成實(shí)體的工藝。維層片構(gòu)成實(shí)體的工藝?？焖俪尚渭夹g(shù)的重要特征是：快速成形技術(shù)的重要特征是：1)1)高度柔性，成形過程無需公用工具或夾具?？梢灾聘叨热嵝?，成形過程無需公用工具或夾具?？梢灾圃祉б鈴?fù)雜外形的三維實(shí)體；造恣意復(fù)雜外形的三維實(shí)體；2)CAD2)CAD模型直接驅(qū)動(dòng)，模型直接驅(qū)動(dòng)，CADCADCAMCAM一體化，無需人員干一體化，無需人員干涉或較少干涉，是一種自動(dòng)化的成形過程；

17、涉或較少干涉，是一種自動(dòng)化的成形過程；3)3)成形過程中信息過程和資料過程的一體化，適宜成成形過程中信息過程和資料過程的一體化，適宜成形資料為非均質(zhì)并具有功能梯度或有孔隙度要求的形資料為非均質(zhì)并具有功能梯度或有孔隙度要求的原型；原型；4)4)成形的快速性，適宜現(xiàn)代猛烈競爭的產(chǎn)品市場；成形的快速性，適宜現(xiàn)代猛烈競爭的產(chǎn)品市場；5)5)技術(shù)的高度集成性，快速成形是計(jì)算機(jī)、數(shù)控、激技術(shù)的高度集成性，快速成形是計(jì)算機(jī)、數(shù)控、激光、新資料等技術(shù)的高度集成。光、新資料等技術(shù)的高度集成。思索題思索題v1.簡述簡述RP的工藝過程。的工藝過程。v2.RPT優(yōu)點(diǎn)或內(nèi)涵是什么？優(yōu)點(diǎn)或內(nèi)涵是什么？v3.快速成型的定義

18、和特征？快速成型的定義和特征？v4.簡述快速成型的五個(gè)步驟。簡述快速成型的五個(gè)步驟。第二章第二章 快速成型技術(shù)原理及其快速成型技術(shù)原理及其方法方法 2.1 2.1 快速成型技術(shù)的原理快速成型技術(shù)的原理物質(zhì)的提取和資料的轉(zhuǎn)移。從廣義上講，從自然物質(zhì)的提取和資料的轉(zhuǎn)移。從廣義上講，從自然形狀的物質(zhì)到成形實(shí)體所用的資料均屬此范疇。形狀的物質(zhì)到成形實(shí)體所用的資料均屬此范疇。序的設(shè)計(jì)與建立。所謂序是指組織資料到達(dá)三維序的設(shè)計(jì)與建立。所謂序是指組織資料到達(dá)三維實(shí)體最終構(gòu)造的書序與約束。成形順序，成形件幾實(shí)體最終構(gòu)造的書序與約束。成形順序，成形件幾何設(shè)計(jì)以及何設(shè)計(jì)以及NCNC代碼的生成等均屬此范圍。代碼的生

19、成等均屬此范圍。性能保證。即保證成形件具有預(yù)先規(guī)定的機(jī)械性性能保證。即保證成形件具有預(yù)先規(guī)定的機(jī)械性能，電學(xué)性能和外表質(zhì)量等等。過程控制，在線檢能，電學(xué)性能和外表質(zhì)量等等。過程控制，在線檢測和下線后的后處置工藝及檢驗(yàn)均屬此范疇。測和下線后的后處置工藝及檢驗(yàn)均屬此范疇?，F(xiàn)代成形實(shí)際內(nèi)容主要包括：現(xiàn)代成形實(shí)際內(nèi)容主要包括：2.1.1 2.1.1 成形方式分類成形方式分類根據(jù)現(xiàn)代成形學(xué)的觀念，從物質(zhì)的組織方式上，可把成形根據(jù)現(xiàn)代成形學(xué)的觀念，從物質(zhì)的組織方式上，可把成形方式分為以下四類：方式分為以下四類：1.去除成形去除成形Dislodge Forming2.堆積成形堆積成形Stacking For

20、ming3.受迫成形受迫成形Forced Forming4.生長成形生長成形Growth Forming隨著科學(xué)技術(shù)的開展和制造工藝的不斷完善，未來零件成隨著科學(xué)技術(shù)的開展和制造工藝的不斷完善，未來零件成形將沿著兩個(gè)方向開展，一方面是各種成形方式與工藝的不形將沿著兩個(gè)方向開展，一方面是各種成形方式與工藝的不斷完善。另一方面是多種成形方式、多種成形工藝不斷交叉、斷完善。另一方面是多種成形方式、多種成形工藝不斷交叉、交融。交融。去除成形去除成形 去除成形是運(yùn)用分別的方法，把一部分資料裕去除成形是運(yùn)用分別的方法，把一部分資料裕量資料有序的從根本體上分別出去而成形的方法。量資料有序的從根本體上分別出去

21、而成形的方法。 傳統(tǒng)的車、銑、刨、磨等加工方法屬于去除成形，傳統(tǒng)的車、銑、刨、磨等加工方法屬于去除成形，現(xiàn)代電火花加工、激光切割、打孔等也屬于去除成現(xiàn)代電火花加工、激光切割、打孔等也屬于去除成形。形。去除成形最先實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制，是目前主要的去除成形最先實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制，是目前主要的成形方式。成形方式。堆積成形堆積成形 堆積成形是運(yùn)用合并和銜接的方法，把資料汽、液、固相有堆積成形是運(yùn)用合并和銜接的方法，把資料汽、液、固相有序的合并堆積起來的成形方法。序的合并堆積起來的成形方法。 RP RP即屬于堆積成形。它是在計(jì)算機(jī)控制下完成的，其最大的特點(diǎn)即屬于堆積成形。它是在計(jì)算機(jī)控制下完成的，其最大的特

22、點(diǎn)是不受成形零件復(fù)雜程度的限制。是不受成形零件復(fù)雜程度的限制。從廣義上講，焊接也屬于堆積成形的范疇。從廣義上講，焊接也屬于堆積成形的范疇。受迫成形受迫成形 受迫成形是利用資料的可成形性如塑性等在特定外圍約束邊受迫成形是利用資料的可成形性如塑性等在特定外圍約束邊境約束或外力約束下的成形方法。境約束或外力約束下的成形方法。 傳統(tǒng)的鍛壓、鑄造和粉末冶金等均屬于受迫成形。目前受迫成形還傳統(tǒng)的鍛壓、鑄造和粉末冶金等均屬于受迫成形。目前受迫成形還未完全實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，多用于毛坯成形、特種資料成形等。未完全實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，多用于毛坯成形、特種資料成形等。生長成形生長成形 生長成形是利用資料的活性進(jìn)展成形的方

23、法。生長成形是利用資料的活性進(jìn)展成形的方法。自然界中生物個(gè)體發(fā)育均屬于生長成形，自然界中生物個(gè)體發(fā)育均屬于生長成形，“克隆克隆技術(shù)是產(chǎn)生在人為系統(tǒng)中的一種成形方式。技術(shù)是產(chǎn)生在人為系統(tǒng)中的一種成形方式。 隨著活性資料、仿生學(xué)、生物化學(xué)、生命科學(xué)隨著活性資料、仿生學(xué)、生物化學(xué)、生命科學(xué)的開展，這種成形方式將會(huì)得到很大開展。的開展，這種成形方式將會(huì)得到很大開展。2.1.2 2.1.2 快速成形技術(shù)的原理快速成形技術(shù)的原理籠統(tǒng)講，籠統(tǒng)講，RPRP屬于堆積成形，嚴(yán)厲講，屬于堆積成形，嚴(yán)厲講，RPRP應(yīng)該屬于離應(yīng)該屬于離散散/ /堆積成形。堆積成形。RPTRPT將將CADCAD、CAMCAM、CNCCN

24、C、精細(xì)伺服驅(qū)動(dòng)、光電子和新、精細(xì)伺服驅(qū)動(dòng)、光電子和新型資料等先進(jìn)技術(shù)集于一體，根據(jù)由型資料等先進(jìn)技術(shù)集于一體，根據(jù)由CADCAD構(gòu)成的產(chǎn)品構(gòu)成的產(chǎn)品三維模型，對其進(jìn)展分層切片，得到各層界面的輪廓，三維模型，對其進(jìn)展分層切片，得到各層界面的輪廓，利用各種利用各種RPRP工藝方法構(gòu)成各截面，并逐漸疊加成三維工藝方法構(gòu)成各截面，并逐漸疊加成三維產(chǎn)品。產(chǎn)品。它將一個(gè)復(fù)雜的三維加工簡化為一系列二維加工的它將一個(gè)復(fù)雜的三維加工簡化為一系列二維加工的組合與傳統(tǒng)加工成形方法構(gòu)成鮮明的對照。組合與傳統(tǒng)加工成形方法構(gòu)成鮮明的對照。參考圖參考圖2-12-1圖圖2-1 2-1 傳統(tǒng)加工與快速成型傳統(tǒng)加工與快速成型2

25、.1.2.1 RP2.1.2.1 RP的工藝過程的工藝過程v1 1、三維模型的構(gòu)造、三維模型的構(gòu)造v2 2、三維模型的近似處置、三維模型的近似處置v3 3、三維模型的切片處置、三維模型的切片處置v4 4、截面加工、截面加工v5 5、截面疊加、截面疊加v6 6、后處置、后處置vRPRP的工藝流程可以參考圖的工藝流程可以參考圖2.22.21、三維模型的構(gòu)建、三維模型的構(gòu)建 由于由于 RP RP 系統(tǒng)是由三維系統(tǒng)是由三維 CAD CAD 模型直接驅(qū)動(dòng)，因模型直接驅(qū)動(dòng)，因此只接受計(jì)算機(jī)構(gòu)造的產(chǎn)品三維模型立體圖，此只接受計(jì)算機(jī)構(gòu)造的產(chǎn)品三維模型立體圖，然后才干進(jìn)展切片處置。該三維然后才干進(jìn)展切片處置。該

26、三維CADCAD模型可以利用模型可以利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件如Pro/E , I-DEAS , Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG Solid Works , UG 等，根據(jù)產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)三維等，根據(jù)產(chǎn)品要求設(shè)計(jì)三維模型。模型?；?qū)⒁延挟a(chǎn)品的二維圖樣進(jìn)展轉(zhuǎn)換而構(gòu)成三維?；?qū)⒁延挟a(chǎn)品的二維圖樣進(jìn)展轉(zhuǎn)換而構(gòu)成三維模型型 ?；?qū)σ延挟a(chǎn)品實(shí)體進(jìn)展激光掃描、或?qū)σ延挟a(chǎn)品實(shí)體進(jìn)展激光掃描、 CT CT 斷層掃描，斷層掃描，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，仿制產(chǎn)品然后利用反求工程的得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，仿制產(chǎn)品然后利用反求工程的方法來構(gòu)造三維模型。方法來構(gòu)造三維模型。2、三維模型的近似

27、處置、三維模型的近似處置由于產(chǎn)品上往往有一些不規(guī)那么的自在曲面，加由于產(chǎn)品上往往有一些不規(guī)那么的自在曲面，加工前必需對其進(jìn)展近似處置。最常用的方法是用一工前必需對其進(jìn)展近似處置。最常用的方法是用一系列小三角形平面來逼近自在曲面。每個(gè)小三角形系列小三角形平面來逼近自在曲面。每個(gè)小三角形用三頂點(diǎn)坐標(biāo)和一個(gè)法向量來描畫。用三頂點(diǎn)坐標(biāo)和一個(gè)法向量來描畫。三角形的大小是可以選擇的，從而得到不同的曲三角形的大小是可以選擇的，從而得到不同的曲面近似程度。經(jīng)過上述近似處置的三維模型文件稱面近似程度。經(jīng)過上述近似處置的三維模型文件稱為為STLSTL格式文件，它由一系列相連的空間三角形組格式文件，它由一系列相連的

28、空間三角形組成。成。典型的典型的CADCAD軟件都有轉(zhuǎn)換和輸出軟件都有轉(zhuǎn)換和輸出STLSTL格式文件的接格式文件的接口，但有時(shí)輸出的三角形會(huì)有少量錯(cuò)誤。需求進(jìn)展口，但有時(shí)輸出的三角形會(huì)有少量錯(cuò)誤。需求進(jìn)展部分的修正。部分的修正。3、三維模型的切片處置、三維模型的切片處置由于由于RPRP工藝是按一層層截面輪廓來進(jìn)展加工，因工藝是按一層層截面輪廓來進(jìn)展加工，因此加工前必需從三維模型上沿成形高度方向每隔一此加工前必需從三維模型上沿成形高度方向每隔一定的間距進(jìn)展切片處置，以便提取截面的輪廓。定的間距進(jìn)展切片處置，以便提取截面的輪廓。間隔的大小按精度和消費(fèi)率要求選定。間隔越小，間隔的大小按精度和消費(fèi)率要

29、求選定。間隔越小，精度越高，但成形時(shí)間越長。間隔的范圍為精度越高，但成形時(shí)間越長。間隔的范圍為0.05mm0.5mm0.05mm0.5mm，常用，常用0.1mm0.1mm，能得到相當(dāng)光滑的成，能得到相當(dāng)光滑的成形曲面。切片間隔選定后，成形時(shí)每層疊加的資料形曲面。切片間隔選定后，成形時(shí)每層疊加的資料厚度應(yīng)與其相順應(yīng)。厚度應(yīng)與其相順應(yīng)。各種成形系統(tǒng)都帶有切片處置軟件，能自動(dòng)提取各種成形系統(tǒng)都帶有切片處置軟件，能自動(dòng)提取模型的截面輪廓。模型的截面輪廓。4、截面加工、截面加工根據(jù)切片處置的截面輪廓，在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)切片處置的截面輪廓，在計(jì)算機(jī)控制下，RPRP系統(tǒng)中的成形頭系統(tǒng)中的成形頭( (如激光

30、掃描頭或噴頭如激光掃描頭或噴頭) )在在XYXY平面內(nèi)平面內(nèi)自動(dòng)按截面輪廓進(jìn)展掃描，切割紙自動(dòng)按截面輪廓進(jìn)展掃描，切割紙( (或固化液態(tài)樹或固化液態(tài)樹脂，燒結(jié)粉末資料，放射粘結(jié)劑和熱熔資料脂，燒結(jié)粉末資料，放射粘結(jié)劑和熱熔資料) )，得，得到一層層截面。到一層層截面。5、截面疊加、截面疊加每層截面成形之后，下一層資料被送至已成形的每層截面成形之后，下一層資料被送至已成形的層面上，然后進(jìn)展后一層截面的成形，并與前一層層面上，然后進(jìn)展后一層截面的成形，并與前一層面相粘結(jié)，從而將一層層的截面逐漸疊合在一同，面相粘結(jié)，從而將一層層的截面逐漸疊合在一同，最終構(gòu)成三維產(chǎn)品。最終構(gòu)成三維產(chǎn)品。6 6、后處置

31、、后處置從成形機(jī)中取出成形件，進(jìn)展打磨、涂掛。從成形機(jī)中取出成形件，進(jìn)展打磨、涂掛?；蛘叻胚M(jìn)高溫爐中燒結(jié)，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度或者放進(jìn)高溫爐中燒結(jié)，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度( (如如3D-P3D-P工藝工藝) )。對于覆膜資料對于覆膜資料SLSSLS工藝，成形件放入高溫爐中燒工藝，成形件放入高溫爐中燒結(jié)是為了使粘結(jié)劑揮發(fā)掉，以便進(jìn)展?jié)B金屬結(jié)是為了使粘結(jié)劑揮發(fā)掉，以便進(jìn)展?jié)B金屬( (如滲如滲銅銅) )處置。處置。圖圖2-2 快速成型過程快速成型過程2.1.2.2 RPT2.1.2.2 RPT的優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)RPTRPT采用離散堆積成形的原理，自動(dòng)完成從電子模型采用離散堆積成形的原理，自動(dòng)完成從電子模型(CAD(

32、CAD模型模型) )到物理模型到物理模型( (原型和零件原型和零件) )的轉(zhuǎn)換。的轉(zhuǎn)換。RPTRPT具有高度的柔性。無需任何公用工模具即可完成具有高度的柔性。無需任何公用工模具即可完成復(fù)雜的制造過程，快速制造工模具、原型或零件。復(fù)雜的制造過程，快速制造工模具、原型或零件。RPTRPT實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程學(xué)科多年來追求的兩大先進(jìn)目的，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程學(xué)科多年來追求的兩大先進(jìn)目的，即資料提取即資料提取( (氣、液、固相氣、液、固相) )過程與制造過程一體化和設(shè)過程與制造過程一體化和設(shè)計(jì)計(jì)(CAD)(CAD)與制造與制造(CAM)(CAM)一體化。一體化。經(jīng)過對一個(gè)經(jīng)過對一個(gè)CADCAD模型的修正或重組就可

33、獲得一個(gè)新零模型的修正或重組就可獲得一個(gè)新零件的設(shè)計(jì)和加工信息從幾小時(shí)到幾十小時(shí)制造一個(gè)零件，件的設(shè)計(jì)和加工信息從幾小時(shí)到幾十小時(shí)制造一個(gè)零件，具有突出的快速制造的優(yōu)點(diǎn)。具有突出的快速制造的優(yōu)點(diǎn)。與反求工程與反求工程(Reverse EngineeringRE)(Reverse EngineeringRE)相結(jié)合，成相結(jié)合，成為快速開發(fā)新產(chǎn)品的有力工具。為快速開發(fā)新產(chǎn)品的有力工具。2.22.2快速成型的主要工藝方法快速成型的主要工藝方法2.2.12.2.1立體印刷立體印刷( (光刻光刻) ) (Stereo Lithography ApparatusSLA) (Stereo Lithograp

34、hy ApparatusSLA) 此工藝方法也稱液態(tài)光敏樹脂選擇性固化。這是此工藝方法也稱液態(tài)光敏樹脂選擇性固化。這是一種最早出現(xiàn)的一種最早出現(xiàn)的RPTRPT，它的原理如圖，它的原理如圖2323所示所示液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，它在紫外激光束的照射液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，它在紫外激光束的照射下快速固化。成形開場時(shí)，可升降下快速固化。成形開場時(shí)，可升降任務(wù)臺使其處于液面下一個(gè)層任務(wù)臺使其處于液面下一個(gè)層厚的地方。聚焦后的紫外激光厚的地方。聚焦后的紫外激光束在計(jì)算機(jī)的控制下按截面輪束在計(jì)算機(jī)的控制下按截面輪廓進(jìn)展掃描，使掃描區(qū)域的液廓進(jìn)展掃描，使掃描區(qū)域的液態(tài)樹脂固化，構(gòu)成該層面的固態(tài)樹脂固化，構(gòu)成

35、該層面的固化層?；瘜?。然后任務(wù)臺下降一層的高度，然后任務(wù)臺下降一層的高度，其上覆蓋另一層液態(tài)樹脂，再其上覆蓋另一層液態(tài)樹脂，再進(jìn)展第二層的掃描固化，與此進(jìn)展第二層的掃描固化，與此同時(shí)新固化的一層結(jié)實(shí)地粘結(jié)同時(shí)新固化的一層結(jié)實(shí)地粘結(jié)在前一層上，如此反復(fù)直到整在前一層上，如此反復(fù)直到整個(gè)產(chǎn)品完成。個(gè)產(chǎn)品完成。1、液面、液面 2、激光二維掃描圖、激光二維掃描圖 3、升降臺、升降臺 4、零件、零件 5、零件支撐構(gòu)造、零件支撐構(gòu)造 6、液態(tài)光敏樹脂、液態(tài)光敏樹脂圖圖2-3 立體印刷立體印刷立體印刷立體印刷SLASLA成型資料成型資料 SLA SLA工藝的成型材科稱為光固化樹脂工藝的成型材科稱為光固化樹脂

36、( (或稱光敏或稱光敏樹脂樹脂) )，光固化樹脂資料中主要包括齊聚物、反響，光固化樹脂資料中主要包括齊聚物、反響性稀釋劑及光引發(fā)劑。根據(jù)引發(fā)劑的引發(fā)機(jī)理，光性稀釋劑及光引發(fā)劑。根據(jù)引發(fā)劑的引發(fā)機(jī)理，光固化樹脂可以分為三類：固化樹脂可以分為三類：自在基光固化樹脂；自在基光固化樹脂；陽離子光固化樹脂；陽離子光固化樹脂；混雜型光固化樹脂?；祀s型光固化樹脂。立體印刷立體印刷SLASLA成型資料成型資料1 1自在基光固化樹脂自在基光固化樹脂 自在基齊聚物主要有三類：自在基齊聚物主要有三類：環(huán)氧樹脂丙烯酸酯環(huán)氧樹脂丙烯酸酯( (聚合快、終產(chǎn)品強(qiáng)度高但脆性較大、聚合快、終產(chǎn)品強(qiáng)度高但脆性較大、產(chǎn)品易泛黃產(chǎn)品

37、易泛黃) )；聚酯丙烯酸酯聚酯丙烯酸酯( (流平好、固化好、性能可調(diào)理流平好、固化好、性能可調(diào)理) )；聚氨酯丙烯酸酯聚氨酯丙烯酸酯( (可賦予產(chǎn)品柔順性與耐磨性，但聚合可賦予產(chǎn)品柔順性與耐磨性，但聚合速度減慢速度減慢) )。 稀釋劑包括多官能度單體與單官能度單體兩類。此稀釋劑包括多官能度單體與單官能度單體兩類。此外，常規(guī)的添加劑還有：阻聚劑、外，常規(guī)的添加劑還有：阻聚劑、UVUV穩(wěn)定劑、消泡劑、流穩(wěn)定劑、消泡劑、流平劑、光敏劑、染料、天然色素、填充劑及惰性稀釋劑等。平劑、光敏劑、染料、天然色素、填充劑及惰性稀釋劑等。其中的阻聚劑特別重要，由于它可以保證液態(tài)樹酯在容器其中的阻聚劑特別重要，由于

38、它可以保證液態(tài)樹酯在容器中具有較長的存放時(shí)間。中具有較長的存放時(shí)間。立體印刷立體印刷SLASLA成型資料成型資料2 2陽離子光固化樹脂陽離子光固化樹脂 陽離子光固化樹脂的主要成分為環(huán)氧化合物。用于陽離子光固化樹脂的主要成分為環(huán)氧化合物。用于SLSL工藝的陽離子型齊聚物和活性稀釋劑，通常為環(huán)氧樹脂和乙工藝的陽離子型齊聚物和活性稀釋劑，通常為環(huán)氧樹脂和乙烯基醚。環(huán)氧樹脂是最常用的陽離子型齊聚物，其優(yōu)點(diǎn)如下：烯基醚。環(huán)氧樹脂是最常用的陽離子型齊聚物，其優(yōu)點(diǎn)如下： (1)(1)固化收減少，預(yù)聚物環(huán)氧樹脂的固化收縮率為固化收減少，預(yù)聚物環(huán)氧樹脂的固化收縮率為2 233，自在基光固化樹脂的預(yù)聚物丙烯酸酷的

39、固化收縮率為自在基光固化樹脂的預(yù)聚物丙烯酸酷的固化收縮率為5 577；(2)(2)產(chǎn)品精度高；產(chǎn)品精度高；(3)(3)陽離子聚合物是活性聚合，在光熄滅后可繼續(xù)引發(fā)聚合；陽離子聚合物是活性聚合，在光熄滅后可繼續(xù)引發(fā)聚合；(4)(4)氧氣對自在基聚合有阻聚作用，而對陽離子樹脂那么無氧氣對自在基聚合有阻聚作用，而對陽離子樹脂那么無影響；影響；(5)(5)粘度低；粘度低；(6)(6)生坯件強(qiáng)度高；生坯件強(qiáng)度高；(7)(7)產(chǎn)品可以直接用于注塑模具。產(chǎn)品可以直接用于注塑模具。3 3混雜型光固化樹脂混雜型光固化樹脂 比起自在基光固化樹脂和陽離子光固化樹脂，混雜型比起自在基光固化樹脂和陽離子光固化樹脂，混雜

40、型光固化樹脂有許多優(yōu)點(diǎn)，目前的趨勢是運(yùn)用混雜型光固光固化樹脂有許多優(yōu)點(diǎn)，目前的趨勢是運(yùn)用混雜型光固化樹脂，其優(yōu)點(diǎn)主要有：化樹脂，其優(yōu)點(diǎn)主要有： (1) (1)環(huán)狀聚合物進(jìn)展陽離子開環(huán)聚合時(shí)，體積收縮很環(huán)狀聚合物進(jìn)展陽離子開環(huán)聚合時(shí)，體積收縮很小甚至產(chǎn)生膨脹，而自在基體系總有明顯的收縮，混雜小甚至產(chǎn)生膨脹，而自在基體系總有明顯的收縮，混雜體系可以設(shè)計(jì)成無收縮的聚合物。體系可以設(shè)計(jì)成無收縮的聚合物。 (2) (2)當(dāng)系統(tǒng)中有堿性雜質(zhì)時(shí)，陽離子聚合的誘導(dǎo)期較當(dāng)系統(tǒng)中有堿性雜質(zhì)時(shí)，陽離子聚合的誘導(dǎo)期較長，而自在基聚合的誘導(dǎo)期較短，混雜體系可以提供誘長，而自在基聚合的誘導(dǎo)期較短，混雜體系可以提供誘導(dǎo)期短

41、而聚合速度穩(wěn)定的聚合系統(tǒng)。導(dǎo)期短而聚合速度穩(wěn)定的聚合系統(tǒng)。 (3) (3)在光照消逝后陽離子仍可引發(fā)聚合，故混雜體系在光照消逝后陽離子仍可引發(fā)聚合，故混雜體系能抑制光照消逝后自在基迅速失活而使聚合終結(jié)的缺陷。能抑制光照消逝后自在基迅速失活而使聚合終結(jié)的缺陷。立體印刷立體印刷SLASLA成型資料成型資料立體印刷立體印刷SLASLA的優(yōu)缺陷的優(yōu)缺陷優(yōu)點(diǎn)：適宜成形小件，能直接得到塑料產(chǎn)品，外優(yōu)點(diǎn)：適宜成形小件，能直接得到塑料產(chǎn)品，外表粗糙度質(zhì)量較好，并且由于紫外激光波長短表粗糙度質(zhì)量較好，并且由于紫外激光波長短( (例如例如He-CdHe-Cd激光器，激光器，325nm)325nm)，可以得到很小的

42、聚焦光，可以得到很小的聚焦光斑，從而得到較高的尺寸精度。斑，從而得到較高的尺寸精度。缺陷：缺陷：(1)(1)需求設(shè)計(jì)支撐筋肋構(gòu)造，才干確保在成形過需求設(shè)計(jì)支撐筋肋構(gòu)造，才干確保在成形過程中制件的每一個(gè)構(gòu)造部分都能可靠定位；程中制件的每一個(gè)構(gòu)造部分都能可靠定位；(2)(2)成形中有物相變化，翹曲變形較大，也可以經(jīng)過成形中有物相變化，翹曲變形較大，也可以經(jīng)過支撐構(gòu)造加以改善；支撐構(gòu)造加以改善；(3)(3)原資料有污染，且使皮膚過敏。原資料有污染，且使皮膚過敏。立體印刷立體印刷SLASLA的優(yōu)缺陷總的優(yōu)缺陷總結(jié)結(jié)展現(xiàn)細(xì)節(jié)：基于展現(xiàn)細(xì)節(jié)：基于SLA激光成型的特點(diǎn)和模擬完美細(xì)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，激光成型的特點(diǎn)和模

43、擬完美細(xì)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，SLA成型成為概念成型成為概念模型、設(shè)計(jì)研討和真空注型原型件的理性之選。模型、設(shè)計(jì)研討和真空注型原型件的理性之選。SLA能制造外形復(fù)雜如空心零能制造外形復(fù)雜如空心零件，特別精細(xì)如首飾、工藝品等的零件，很多件，特別精細(xì)如首飾、工藝品等的零件，很多CNC加工不到的細(xì)節(jié)部分都加工不到的細(xì)節(jié)部分都能加工出來，從而減輕了后處置的任務(wù)量。能加工出來，從而減輕了后處置的任務(wù)量。加工范圍：外觀概念模型加工范圍：外觀概念模型 /構(gòu)造適配樣板構(gòu)造適配樣板 /快速模具原型快速模具原型 /工藝品及玩具工藝品及玩具 運(yùn)用價(jià)值：整個(gè)運(yùn)用價(jià)值：整個(gè)SLA成型的過程無需進(jìn)展費(fèi)時(shí)的成型的過程無需進(jìn)展費(fèi)時(shí)的加工

44、程序編寫或工裝夾具的設(shè)計(jì)，摒棄了傳統(tǒng)的加工程序編寫或工裝夾具的設(shè)計(jì)，摒棄了傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法，極大地提高了消費(fèi)效率和制造柔機(jī)械加工方法，極大地提高了消費(fèi)效率和制造柔性。結(jié)合專業(yè)的真空復(fù)模技術(shù)和熟練的外表處置性。結(jié)合專業(yè)的真空復(fù)模技術(shù)和熟練的外表處置工藝，可以快速地經(jīng)過較為真實(shí)直觀的實(shí)物樣板工藝，可以快速地經(jīng)過較為真實(shí)直觀的實(shí)物樣板來審視未來產(chǎn)品的外形和功能。來審視未來產(chǎn)品的外形和功能。 規(guī)范精度：紫外激光可按照零件的截面信息進(jìn)展規(guī)范精度：紫外激光可按照零件的截面信息進(jìn)展0.1mm和和0.15mm的分層掃描，的分層掃描，加工精度較高，可確保工件的尺寸精度到達(dá)加工精度較高，可確保工件的尺寸精度到達(dá)

45、0.1mm。豐富的專業(yè)知識能以更少。豐富的專業(yè)知識能以更少的時(shí)間，更少的本錢制造符合需求的模型樣板。的時(shí)間，更少的本錢制造符合需求的模型樣板。 2.1.2 2.1.2 分層實(shí)體制造分層實(shí)體制造Laminated Object Manufacturing Laminated Object Manufacturing LOMLOM也稱薄形資料選擇性切割。也稱薄形資料選擇性切割。它根據(jù)三維模型每一個(gè)截它根據(jù)三維模型每一個(gè)截面的輪廓線，在計(jì)算機(jī)的控面的輪廓線，在計(jì)算機(jī)的控制下，用制下，用C02C02激光束對薄形材激光束對薄形材料料( (如底面涂膠的紙如底面涂膠的紙) )進(jìn)展切進(jìn)展切割，逐漸得到各層截面

46、，并割，逐漸得到各層截面，并粘結(jié)在一同，構(gòu)成三維產(chǎn)品。粘結(jié)在一同，構(gòu)成三維產(chǎn)品。如圖如圖2424所示。所示。圖圖2-4 分層實(shí)體制造分層實(shí)體制造LOMLOM工藝中的成型資料涉及到三個(gè)方面的問題：工藝中的成型資料涉及到三個(gè)方面的問題：紙；紙；熱溶膠；熱溶膠；涂布工藝。涂布工藝。 紙資料的選取熱溶膠的配置及涂布工藝的研討紙資料的選取熱溶膠的配置及涂布工藝的研討均要從保證最終成型零件的質(zhì)量出發(fā)，同時(shí)要思索均要從保證最終成型零件的質(zhì)量出發(fā)，同時(shí)要思索本錢。本錢。 LOMLOM成型資料成型資料1紙的性能紙的性能 (1)抗?jié)裥钥節(jié)裥?保證紙?jiān)媳ＷC紙?jiān)?卷鈾紙卷鈾紙)不會(huì)因時(shí)間長而吸水。不會(huì)因時(shí)間長而吸

47、水。紙的施膠度可用來表示紙張抗水才干的大小。紙的施膠度可用來表示紙張抗水才干的大小。 (2)良好的浸潤性良好的浸潤性 保證良好的涂膠性能。保證良好的涂膠性能。 (3)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 保證在加工過程中不被拉斷。保證在加工過程中不被拉斷。 (4)收縮率小收縮率小 保證熱壓過程中不會(huì)因部分水分損失而導(dǎo)保證熱壓過程中不會(huì)因部分水分損失而導(dǎo)致變形。致變形。 (5)剝離性能好剝離性能好 因剝離時(shí)，在紙張內(nèi)部發(fā)生破壞，要求因剝離時(shí)，在紙張內(nèi)部發(fā)生破壞，要求紙的垂直方向抗拉強(qiáng)度不是很大。紙的垂直方向抗拉強(qiáng)度不是很大。 (6)易打磨易打磨 外表光滑。外表光滑。 (7)穩(wěn)定性穩(wěn)定性 成型零件可長時(shí)間保管。成型零

48、件可長時(shí)間保管。LOMLOM成型資料成型資料2 2熱熔膠和涂布工藝熱熔膠和涂布工藝 LOM LOM成型資料為涂有熱熔膠的薄層資料，層與層之間的粘成型資料為涂有熱熔膠的薄層資料，層與層之間的粘結(jié)是靠熱熔膠保證。結(jié)是靠熱熔膠保證。EVAEVA型熱熔膠型熱熔膠80%80%, ,分層實(shí)體制造中采分層實(shí)體制造中采用用EVAEVA型熱熔膠型熱熔膠( (共聚物共聚物EVAEVA樹脂、增粘刑、蠟類和抗氧劑樹脂、增粘刑、蠟類和抗氧劑) )。EVAEVA樹脂中醋酸乙烯的含量樹脂中醋酸乙烯的含量(VA(VA含量含量) )添加，樹脂的韌性、耐添加，樹脂的韌性、耐沖擊性、柔韌性、耐應(yīng)力開裂性、粘性添加，膠接的剝離強(qiáng)沖擊

49、性、柔韌性、耐應(yīng)力開裂性、粘性添加，膠接的剝離強(qiáng)度提高，橡膠彈性增大。但強(qiáng)度、硬度、熔融點(diǎn)和熱變形溫度提高，橡膠彈性增大。但強(qiáng)度、硬度、熔融點(diǎn)和熱變形溫度也隨之下降。可根據(jù)熱熔膠的性能要求選擇適當(dāng)?shù)亩纫搽S之下降?？筛鶕?jù)熱熔膠的性能要求選擇適當(dāng)?shù)腣AVA百分百分含量的含量的EVAEVA樹脂做主體資料。熔體流動(dòng)速率與分子構(gòu)造和分子樹脂做主體資料。熔體流動(dòng)速率與分子構(gòu)造和分子量有關(guān)，普通來說，樹脂的熔融粘度低，配置的熱熔膠粘度量有關(guān)，普通來說，樹脂的熔融粘度低，配置的熱熔膠粘度就低。流動(dòng)性好，有利于往被粘物外表分散和浸透。就低。流動(dòng)性好，有利于往被粘物外表分散和浸透。LOMLOM成型資料成型資料為了

50、添加對被粘物體的外表粘附性、膠接強(qiáng)度，為了添加對被粘物體的外表粘附性、膠接強(qiáng)度，EVA型型熱熔膠配方中需加增粘劑。隨著增粘劑用量添加，流動(dòng)性、熱熔膠配方中需加增粘劑。隨著增粘劑用量添加，流動(dòng)性、分散性變好，能提高膠接面的潤濕性和韌粘性。但增粘劑分散性變好，能提高膠接面的潤濕性和韌粘性。但增粘劑用量過多，膠層變厚，內(nèi)聚強(qiáng)度下降。設(shè)計(jì)熱熔膠配方時(shí)，用量過多，膠層變厚，內(nèi)聚強(qiáng)度下降。設(shè)計(jì)熱熔膠配方時(shí)，選擇增粘劑的軟化點(diǎn)和選擇增粘劑的軟化點(diǎn)和EVA軟化點(diǎn)最好同步。這樣配置的軟化點(diǎn)最好同步。這樣配置的熱熔膠熔化范圍窄，性能好。熱熔膠熔化范圍窄，性能好。蠟類也是蠟類也是EVA型熱熔膠配方中常用的資料。在配

51、方中參型熱熔膠配方中常用的資料。在配方中參與蠟類，可以降低熔融粘度，縮短固化時(shí)間，可進(jìn)一步改與蠟類，可以降低熔融粘度，縮短固化時(shí)間，可進(jìn)一步改善熱熔膠的流動(dòng)性和潤濕性，可防止熱熔膠存放結(jié)塊及外善熱熔膠的流動(dòng)性和潤濕性，可防止熱熔膠存放結(jié)塊及外表發(fā)粘，但用量過多，會(huì)使膠接強(qiáng)度下降。表發(fā)粘，但用量過多，會(huì)使膠接強(qiáng)度下降。LOMLOM成型資料成型資料為了防止熱熔膠熱分解、膠蛻變和膠接強(qiáng)度下降，延為了防止熱熔膠熱分解、膠蛻變和膠接強(qiáng)度下降，延伸膠的運(yùn)用壽命，普通參與伸膠的運(yùn)用壽命，普通參與052的抗氧劑。為的抗氧劑。為了降低本錢，減少固化時(shí)的收縮率和過度浸透性。了降低本錢，減少固化時(shí)的收縮率和過度浸透

52、性。 熱熔膠涂布可分為均勻式涂布和非均勻涂布兩種。熱熔膠涂布可分為均勻式涂布和非均勻涂布兩種。均勻式涂布采用狹縫式刮板進(jìn)展涂布，非均勻徐布有條均勻式涂布采用狹縫式刮板進(jìn)展涂布，非均勻徐布有條紋式和顆粒式。普通來講，非均勻涂布可以成小應(yīng)力集紋式和顆粒式。普通來講，非均勻涂布可以成小應(yīng)力集中，但涂布設(shè)備比較貴。中，但涂布設(shè)備比較貴。LOMLOM成型資料成型資料分層實(shí)體制造分層實(shí)體制造LOMLOM的優(yōu)缺陷的優(yōu)缺陷掃描器件有的采用直線單元，適宜于大掃描器件有的采用直線單元，適宜于大件的加工件的加工( (如圖如圖2424所示所示) )，也可采用振鏡，也可采用振鏡掃描方式，成形中、小型零件。掃描方式，成形

53、中、小型零件。 這種方法適宜成形大、中型零件，翹曲這種方法適宜成形大、中型零件，翹曲變形小，成形時(shí)間較短，但尺寸精度不高，變形小，成形時(shí)間較短，但尺寸精度不高，資料浪費(fèi)大，且去除廢料困難。資料浪費(fèi)大，且去除廢料困難。2.1.3 選擇性激光燒結(jié)選擇性激光燒結(jié)Selected Laser SinteringSLS運(yùn)用運(yùn)用C02C02激光器燒結(jié)粉末資料激光器燒結(jié)粉末資料( (如蠟粉、如蠟粉、P5P5粉、粉、ABSABS粉、尼龍粉、尼龍粉、覆膜陶瓷和金屬粉等粉、覆膜陶瓷和金屬粉等) )。成形時(shí)先在任務(wù)臺上鋪上一成形時(shí)先在任務(wù)臺上鋪上一層粉末資料，激光束在計(jì)算機(jī)層粉末資料，激光束在計(jì)算機(jī)的控制下，按照截

54、面輪廓的信的控制下，按照截面輪廓的信息，對制件的實(shí)心部分所在的息，對制件的實(shí)心部分所在的粉末進(jìn)展烷結(jié)。粉末進(jìn)展烷結(jié)。一層完成后，任務(wù)臺下降一一層完成后，任務(wù)臺下降一個(gè)層厚，再進(jìn)展后一層的鋪粉個(gè)層厚，再進(jìn)展后一層的鋪粉燒結(jié)。如此循環(huán)，最終構(gòu)成三燒結(jié)。如此循環(huán)，最終構(gòu)成三維產(chǎn)品。維產(chǎn)品。圖圖2-5 選擇性燒結(jié)成形原理圖選擇性燒結(jié)成形原理圖v用于用于SLSSLS工藝的資料是各類粉末，包括金屬、陶瓷、石工藝的資料是各類粉末，包括金屬、陶瓷、石醋從及聚合物的粉末，近年來更多地采用復(fù)合粉末。醋從及聚合物的粉末，近年來更多地采用復(fù)合粉末。v間接間接SLSSLS用的復(fù)合粉末通常有兩種混合方式：一種是粘用的復(fù)合

55、粉末通常有兩種混合方式：一種是粘接劑粉末與金屬或陶瓷粉末按一定比例機(jī)械混合；另一接劑粉末與金屬或陶瓷粉末按一定比例機(jī)械混合；另一種那么是把金屬或陶瓷粉末放到粘接劑稀釋液中，制取種那么是把金屬或陶瓷粉末放到粘接劑稀釋液中，制取具有粘接劑包覆的金屬或陶瓷粉末。實(shí)驗(yàn)闡明，這種粘具有粘接劑包覆的金屬或陶瓷粉末。實(shí)驗(yàn)闡明，這種粘接劑包覆的粉末制備雖復(fù)雜，但燒結(jié)效果較機(jī)械混合的接劑包覆的粉末制備雖復(fù)雜，但燒結(jié)效果較機(jī)械混合的粉末好。粉末好。v近年來開發(fā)的較為成熟的用于近年來開發(fā)的較為成熟的用于SLSSLS工藝的資料如石蠟、工藝的資料如石蠟、合成尼龍等。為了提高原型的強(qiáng)度。用于合成尼龍等。為了提高原型的強(qiáng)度

56、。用于SLSSLS工藝資料的工藝資料的研討轉(zhuǎn)向金屬和陶瓷，這也正是研討轉(zhuǎn)向金屬和陶瓷，這也正是SLSSLS工藝優(yōu)越于工藝優(yōu)越于SLASLA、LOMLOM工藝的地方。工藝的地方。SLSSLS成型資料成型資料v美國美國B BF FGoodrichGoodrich公司專門開發(fā)用于公司專門開發(fā)用于SLSSLS工藝的石工藝的石蠟粉末。蠟粉末。v近年來，金屬粉末的制取越來越多地采用霧化法。近年來，金屬粉末的制取越來越多地采用霧化法。主要有兩種方式：離心霧化法和氣體霧化法。它們的主要有兩種方式：離心霧化法和氣體霧化法。它們的主要原理是使金屬熔融。高速將金屬液滴甩出并急冷，主要原理是使金屬熔融。高速將金屬液滴

57、甩出并急冷，隨后構(gòu)成粉末顆粒。隨后構(gòu)成粉末顆粒。vSLSSLS工藝還可以采用其他粉末，比如聚碳酸酯粉末，工藝還可以采用其他粉末，比如聚碳酸酯粉末，當(dāng)燒結(jié)環(huán)境溫度控制在聚碳酸酯軟化點(diǎn)附近時(shí)，其線當(dāng)燒結(jié)環(huán)境溫度控制在聚碳酸酯軟化點(diǎn)附近時(shí)，其線脹系數(shù)較小，進(jìn)展激光燒結(jié)后，被燒結(jié)的聚碳酸酯資脹系數(shù)較小，進(jìn)展激光燒結(jié)后，被燒結(jié)的聚碳酸酯資料翹曲較小，具有很好的工藝性能。料翹曲較小，具有很好的工藝性能。SLSSLS成型資料成型資料選擇性激光燒結(jié)選擇性激光燒結(jié)SLS的優(yōu)缺陷的優(yōu)缺陷v適宜成形中、小型零件，能直接制造蠟?zāi)；蛩芰?、適宜成形中、小型零件，能直接制造蠟?zāi)；蛩芰?、陶瓷和金屬產(chǎn)品。陶瓷和金屬產(chǎn)品。v制件

58、的翹曲變形比制件的翹曲變形比SLASLA工藝小，但仍需對容易發(fā)生工藝小，但仍需對容易發(fā)生變形的地方設(shè)計(jì)支撐構(gòu)造。變形的地方設(shè)計(jì)支撐構(gòu)造。v對實(shí)心部分進(jìn)展填充式掃描燒結(jié)，因此成形時(shí)間對實(shí)心部分進(jìn)展填充式掃描燒結(jié)，因此成形時(shí)間較長。較長。v可燒結(jié)覆膜陶瓷粉和覆膜金屬粉，得到成形件后，可燒結(jié)覆膜陶瓷粉和覆膜金屬粉，得到成形件后，將制件置于加熱爐中，燒掉其中的粘結(jié)劑，并在孔將制件置于加熱爐中，燒掉其中的粘結(jié)劑，并在孔隙中滲入填充物隙中滲入填充物( (如銅如銅) )。v它的最大優(yōu)點(diǎn)在于適用資料很廣，幾乎一切的粉它的最大優(yōu)點(diǎn)在于適用資料很廣，幾乎一切的粉末都可以運(yùn)用所以其運(yùn)用范圍也最廣。末都可以運(yùn)用所以其

59、運(yùn)用范圍也最廣。2.1.4 熔化堆積成形熔化堆積成形Fused Deposition ModelingFDM也稱絲狀資料選擇性熔覆。也稱絲狀資料選擇性熔覆。三維噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，三維噴頭在計(jì)算機(jī)控制下，根據(jù)截面輪廓的信息，做根據(jù)截面輪廓的信息，做“XYZ“運(yùn)動(dòng)。絲材運(yùn)動(dòng)。絲材(如塑如塑料絲料絲)由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭，并在噴頭中加熱、熔化，然并在噴頭中加熱、熔化，然后被選擇性地涂覆在任務(wù)臺后被選擇性地涂覆在任務(wù)臺上，快速冷卻后構(gòu)成一層截上，快速冷卻后構(gòu)成一層截面。一層完成后，任務(wù)臺下面。一層完成后，任務(wù)臺下降一層厚，再進(jìn)展后一層的降一層厚，再進(jìn)展后一層的涂覆，如此循環(huán)，構(gòu)成三

60、維涂覆，如此循環(huán)，構(gòu)成三維產(chǎn)品。產(chǎn)品。圖圖2-6選擇性熔覆原理圖選擇性熔覆原理圖資料是資料是FDM工藝的根底，工藝的根底，F(xiàn)DM工藝中運(yùn)用的資料分為成工藝中運(yùn)用的資料分為成型資料和支撐資料。型資料和支撐資料。 1成型資料成型資料 FDM工藝對成型資料的要求：熔融溫度低、粘度低、工藝對成型資料的要求：熔融溫度低、粘度低、粘結(jié)性好、收縮率小。影響資料擠出過程的主要要素是粘結(jié)性好、收縮率小。影響資料擠出過程的主要要素是粘度。資料的粘度低、流動(dòng)性好，阻力就小，有助于資粘度。資料的粘度低、流動(dòng)性好，阻力就小，有助于資料順利的擠出。資料的流動(dòng)性差，需求很大的送絲壓力料順利的擠出。資料的流動(dòng)性差，需求很大的