先進制造技術(shù)2

快速成形制造RPM

-------Rapid

Prototyping

Manufacturing

產(chǎn)生的背景

技術(shù)原理（要求掌握）分類（要求掌握）

應(yīng)用場合快速成型技術(shù)全球市場一體化，制造業(yè)競爭激烈，使得產(chǎn)品更新?lián)Q代日益加快。1.產(chǎn)生背景

企業(yè)的競爭力將主要體現(xiàn)在根據(jù)市場要求，不斷地推出新產(chǎn)品。 *4金屬切削加工成形方法以機床母機為鮮明特點的現(xiàn)代化加工設(shè)備傳統(tǒng)制造方法的瓶頸機床設(shè)備和工模具，費時又費錢。有些企業(yè)往往由于缺乏產(chǎn)品成形制造能力而造成產(chǎn)品設(shè)計不盡合理或上市太慢，錯過大好的市場機遇。

RapidPrototyping-RP快速成型技術(shù)RP技術(shù)是20世紀80年代后期發(fā)展起來的一項高科技成果。

RP技術(shù)對制造業(yè)的影響可以和20世紀50～60年代發(fā)展起來的數(shù)控技術(shù)相媲美。

RP技術(shù)是基于離散(discrete)和堆積(deposit)原理，將零件的CAD模型按一定方式離散，成為可加工的離散面、離散線和離散點，而后采用物理或化學(xué)手段，將這些離散的面、線段和點堆積而形成零件的整體形狀。增材制造AdditiveManuf.2.技術(shù)原理*8零件的快速成形零件在CAD/CAM中的處理過程零件的快速成形SLA–光固化立體造型法，三維光刻法,SLS－激光粉末燒結(jié)法；LOM－薄片疊層法；FDM－熔絲堆積法；3.RP工藝方法的分類

SL-Stereo(鉛版,立體照片)Lithogra-phy(平版印刷術(shù))ApparatusSL法最成熟，也是市場的最大占有者。美國3DSystems公司1988年制造第一臺原型機（SLA-1）發(fā)明人CharlesHul，1984年獲美國專利3.1

三維光刻法

基于液態(tài)光敏(photosensitive)樹脂(resin)的光聚合(

polymerize)原理。

光敏樹脂在一定波長和功率的紫外激光的照射下能夠迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，分子量急劇增大，材料也能從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。三維光刻法的工作原理*12液體材料容器紫外光液態(tài)光敏樹脂液面成形開始時，工作臺在液面下的一個確定深度，工作臺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指令逐點掃描，逐點固化（分層固化）三維光刻工藝的工作原理*13一層掃描完成后，除該層及之前成型部分，其余仍是液態(tài)樹脂。升降臺帶動工作臺下降一層高度，成型面上又布滿一層樹脂。刮平器刮平樹脂液面，再進行下一層的掃描；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，即得到一個三維實體模型。刮平器升降臺工作臺三維光刻工藝的工作原理*14原理演示*15SLA成型機產(chǎn)品——LPS系列氣體激光型（He-Cd50mw)：LPS250型(A,B,C配置)LPS350型(A,B,C配置)LPS600型(A,B,C配置)激光器壽命>2000小時配用材料：XH-1,420元/公斤*16SL光固踐化快養(yǎng)速成均型設(shè)寄備氦鎘貝激光允器掃描利速度1m兩/s分層耐厚度0.前05兼-0棍.5牌mm升降閥機重矛復(fù)精旱度0.巡壽01事mm液體痰光敏纏樹脂精度速高、炮表面甚質(zhì)量限好(精度飲在0.悶1m嘗m國內(nèi)SL存A精度直在0.艘1—延0.絹3m赴m之間好，并匹且存跌在很逃大的族波動齒性）護；；原材缸料利優(yōu)用率毒接近10稍0%券;制造夜出來潛的原堅型件聚，可斯以制轉(zhuǎn)造各戒種模奴具。成形童速度焰較快勸、系例統(tǒng)工挖作相酒對穩(wěn)蠶定能制減造形非狀特別啞復(fù)雜拳（如撒空心餃零件吃）、蓋特別程精細忽（如失首飾骨、工膛藝品不等）摟的零市件；三維食光刻著法的傷工藝婆特點*18SL阻A快速幫成型技術(shù)杰缺點1、需要盛專用蟲的實革驗室譜環(huán)境，成紅型件甚需要才后處們理，杰比如至：二尊次固敞化，傾防潮麻處理鐵等工初序。2、尺寸潑穩(wěn)定寒性差，隨唐著時賣間推告移，蠶樹脂靠會吸奴收空沒氣中剝的水狐分，極導(dǎo)致幅軟薄追部分盈的翹仿曲變嬌形，扣進而棕極大叼地影際響成晉型件赤的整缺體尺頓寸精蝕度（圓會丸不像錦圓是SL震A最大怎的缺況陷，膏豎向支）；3、氦-鎘激捕光管步的壽崖命僅30戚00小時浙，價你格較作昂貴，由述于需籌對整鐘個截豬面進江行掃阿描固漢化，字成型望時間細較長素，因插此制仁作成擔(dān)本相呀對較饅高。4、可選籍擇的即材料鐮種類缺有限，必攜須是數(shù)光敏希樹脂下。由是這類監(jiān)樹脂鄰制成練的工取件在叔大多跟數(shù)情弄況下蘋都不財能進粱行耐寄久性鹽和熱稈性能公試驗抵，且脆光敏恐樹脂佳對環(huán)狠境有姑污染回，使距皮膚行過敏哈。5、需要隸設(shè)計郊工件云的支森撐結(jié)開構(gòu)，以離便確烤保在貼成型塘過程濾中制既作的添每一描個結(jié)菌構(gòu)部餅位都條能可嗓靠定纖位，削支撐悉結(jié)構(gòu)圖需在震未完屈全固例化時它手工典去除娃，容恢易破碌壞成洞型件防。SL視S-猴Se當le逮ct嘴iv衣e（選腰擇性壁的）La捕se決r（激樓光）Si負nt協(xié)er省in酬g寒(燒結(jié)迅)美國C.垂R.螞De頸ch遺ar布d梯1機98姨9年發(fā)番明3.掌2選擇埋性激勵光粉蔽末燒搏結(jié)法SL許S工藝拌是利埋用粉科末材燙料（藥金屬移粉末膏或非晚金屬廚粉末潮）在票激光冊照射失下燒便結(jié)的擊原理嬸，在培計算狠機控培制下泛層層拆堆積砍成形該。SL蒙S工藝遇的工半作原哄理SL裙S工藝當?shù)墓みf作過約程粉末神平鋪(工卷作臺紗)工作平臺下降(約0.1mm)粉末燒結(jié)(激光束掃描)輥子刮平層與層燒結(jié)三維實體原型SL索S工藝索的工綁作過剪程*23原理置演示*24實物碑演示材料漫適應(yīng)剛面廣塑料資材料陶瓷晴、石求蠟等竄材料直接傅制造駕金屬鍬零件無需記加支世撐沒被搭燒結(jié)就的粉萍末起刺支撐嬸作用可燒圣結(jié)制慰造空揉心、卵多層尸鏤空均的復(fù)竹雜零賣件。零件預(yù)的構(gòu)凡建時賄間較叼短，耽可達委到1i謎n/秒h高度SL飼S的工憶藝特卻點*26SL衛(wèi)S快速丟原型身技術(shù)秩缺點1、需膽要專摩門實惑驗室裁環(huán)境根，維盞護費留用高脖昂。2、在棗加工潔前，源要花職近2小時麻的時暗間將默粉末洽加熱船到熔扔點以冶下，塞當零選件構(gòu)蓋建之紡后，株還要沾花5-良10小時鏈冷卻焰，然油后才壘能將概零件覽從粉勉末缸普中取財出。3、成爬形件表強度罩和表浩面質(zhì)斤量較態(tài)差，況精度籍低。窯表面醒的粗穗糙度黨受粉每末顆揮粒大恥小及險激光特光斑遙的限扭制，服一般不適響宜做出比較鴿小的揮部件。4、匯零件晝的表滅面多箭孔性染，為抽了使裝表面免光滑貌必須家進行飽滲蠟胡等后田處理躁。在吐后處意理中茫難于天保證茅制件耍尺寸臣精度棵，后甜處理跳工藝監(jiān)復(fù)雜械，樣慣件變顧型大范，無扭法裝汗配。5、唯需要宗對加道工室來不斷急充氮渠氣以渡確保帥燒結(jié)棕過程袍的安堤全性達，加迫工的費成本怠高。6、妄該工母藝產(chǎn)跪生有恥毒氣尋體，死污染疊環(huán)境仰。LO測M（La掀mi她na叢te尖d（薄片穗的）擠Ob辨je迷ct軌M澡an塑uf挨ac脾tu光ri派ng）美國He運li飽sy眉s公司鮮研制籃成功因為書常用束“紙織”作準原料謎，因鞏此又青稱為孔“紙鐘片疊值層法杠”。3.刪3薄片褲分層月疊加涼成形職法片層蝕表面爹涂熱妥溶膠（當窯前工傷作表楊面）工作臺下降(成形片材與多余片材分開)熱壓輥熱壓層與層粘結(jié)三維實體原型供料機構(gòu)轉(zhuǎn)動(收料軸/供料軸)新材料層移動激光束切割(零件輪廓和工件外框架)薄片蠢分層維疊加驅(qū)成形分法的很工作飾過程*29原理蛇演示*30實物糧演示LO豪M工藝韻只需松要在績片材朋（如駱紙、設(shè)塑料音薄膜狠等）梯上切蒙割出秋零件中截面謀的輪綿廓，戚而不牲用掃扭描整廁個截安面。俘因此肝易于扁制造驗大型晴、實骨體零趕件。工件莖外框溜與截凳面輪貝廓之晚間的優(yōu)多余堅材料閣在加粒工中傅起到銅了支淡撐作掘用，脖故無絮需支煩撐。零件鮮的精種度較莊高（攔<0艇.1訪5mm惹）。薄片苗分層救疊加變成形遼法的警工藝尋特點*32Lo濃m快速溫原型縮慧技術(shù)挪的缺這點1、圾需要松專門實驗霧室環(huán)登境，維尤護費爽用高羨昂。2、可笛實際用應(yīng)用幣的原痛材料善種類勝較少垮，盡病管可逝選用羊若干轉(zhuǎn)原材器料，垃例如累紙、舌塑料第、陶禿土以輸及合慶成材翁料，逢但目前畝常用遼的只吊是紙，其新他箔濃材商徐在研塌制開豬發(fā)中黎。3、表面銜比較六粗糙，工產(chǎn)件表乖面有雅明顯期的臺饑階紋腥，成生型后娛要進輩行打杏磨；勝且紙菠制零帽件很伍容易甚吸潮豈，必牢須立刃即進斧行后處賤理、拌上漆。4、布難以族構(gòu)建租精細唐形狀孫的零御件，狠即僅限缸于結(jié)誘構(gòu)簡薦單的卷零件。5、贏由于茂難以民（雖蕩然并借非不槍可能何）去呀除里但面的息廢料槍，該都工藝不宜設(shè)構(gòu)建起內(nèi)部寸結(jié)構(gòu)販復(fù)雜勾的零竟件。6、當福加工予室的我溫度撲過高火時常林有火撫災(zāi)發(fā)攀生。館因此學(xué)，工漠作過恰程中理需要專職翻人員察職守。FD充M（Fu群se柴d(熔絲的)De凱po啞si奴ti塵on（沉積）M違an境uf往ac渴tu渾ri霜ng）美國宏學(xué)者Dr汽.灘Sc嚴ot灑t槳Cr友um擾p提出19安88年險美國St桌ra砌ta凍sy宅s推出貪商業(yè)炮化機削器3.呈4熔絲撇堆積咱法FD央M工藝拼是利歲用熱啦塑性微材料說的熱蟻熔性你、粘孕接性壤，在歸計算倚機控辮制下卻層層尺堆積蔥成型竊。FD賠M工藝阿的工表作原褲理抽絲(熱熱塑性還材料重)工作臺下降噴頭運動(沿零件截面輪廓和填充軌跡)加熱熔化（噴頭內(nèi)）三維實體原型熔絲擠出,固化FD挨M工藝鵲的工景作過岔程*36實物績演示FD芽M工藝壩不需屈要激答光工藝福干凈要、簡繡單、濤易于慢材作旁且不她產(chǎn)生妙垃圾勇，使幼用、澆維護逼簡單乏，制趙造系陽統(tǒng)可臥用于緒辦公標環(huán)境暈，沒合有毒陸氣或姨化學(xué)益物質(zhì)翁的危跌險。成本囑較低蘿，原首材料辛費用皇低，寄一般添零件級均低而于20美元坑；原灘材料權(quán)以卷鉛軸絲新的形猜式提味供，死易于鋼搬運溉和快隨速更里換。可快劣速構(gòu)避建瓶蘇狀或焰中空會零件?？蛇x右用多揮種材亂料，載如可姓染色奇的AB游S和醫(yī)憑用AB震S、澆呼鑄用證蠟和逮人造卻橡膠村。FD誦M工藝障特點*38FD競M快速模原型迅技術(shù)公的缺伐點1、錘精度究較低內(nèi)，難射以構(gòu)銳建結(jié)溫構(gòu)復(fù)誘雜的販零件膏。2、念垂直趴方向紡強度禍小。3、秧速度陵較慢叔，不鄰適合物構(gòu)建智大型就零件TD估P,重3襪DP（Th亦re星e綢di計me雕ns名io毀n懸Pr飲in朱ti需ng翼)麻省幼理工健學(xué)院直的Em吊an傘ua騎l綠Sa楚ch矛s等提浪出3.辨5三維雜打印TD聾P工崗藝忘與SL謝S工藝竊類似李，采打用粉沈末材念料成亞形，擋如陶抖瓷粉烏末、個金屬抱粉末獄、甚珠至淀句粉和葛石膏資粉末趴等。集所不彈同的觸是材眨料粉秩末不圈是通寬過燒笛結(jié)連墨接起后來的冬，而好是通創(chuàng)過噴鞏頭用曠粘接縣劑(如硅訓(xùn)膠)將零推件的相截面某“印欣刷”斥在材扇料粉血末上貸面。a.瓣TD僅P工藝捏的工釘作原幟理b.欺T耍DP工藝墊的工犯作過射程*423D香P快速哈成形蹄技術(shù)義的優(yōu)弦點1)疼3D讓P快速釘成形鄭機類釀似打婚印機踐，易躲于操株作，工藝壇過程乞較為坡清潔，可濫作為炒計算泰機的舟外圍旦設(shè)備咬用于逗辦公川環(huán)境淡。2)可使猶用多濾種原部材料，如蘆淀粉獲加粘游合劑騰、液茅態(tài)蠟謠，熔蛾融塑惰料或傅光敏偷樹脂剃等。3)厲3D刑P快速未成形伏機的價格蟻較為槐便宜。4)成形訴速度遭較快，Z妻40罰6型TD康P快速銷成形貍機單依色每嘴分鐘那可打落印6層(0．6m腹m厚)。*433D常P快速掃成形錄技術(shù)炊的缺贏點1)精度責(zé)和表句面粗犯糙度覺不夠啄理想紅，主匙要用于制飲作概建念模病型，不適禮合構(gòu)雞建結(jié)騰構(gòu)復(fù)稿雜和送細節(jié)覽較多愧的原竄型。2)由于默材料孔從噴低嘴中葡噴出潤，以慰微粒僑堆砌闊成為椅三維淚原型壞，微賭粒粘賓合力頭有限擔(dān)，原型狠的強姿度較拍小。*44總結(jié):快速聲成形房誠的基改本流差程CA服D前處努理快速趟造型后處符理三維模型生成STL文件建立支撐切片造型除去支撐清理表面穩(wěn)定處理成品*45基于測快速憑成形鹿工藝蓮的金前屬加志工比扔較*46快速腔成形倦技術(shù)誕的性誕能和綠價格諷比較成形工藝光敏樹脂固化薄材疊層制造激光粉末燒結(jié)三維打印主要供應(yīng)商

3DSystems

CubicTechnologies

EOS

Z—Corporation設(shè)備型號

SLA5000

LOM2030H

EOSintM250

Z6lO最大成行尺寸（mm）

508×508×584

8l2x560x508

250×250×200

203×254×203成形速度中等快中等很快成形精度很高一般高一般光潔度很高一般一般一般主要優(yōu)點原型形狀精確原型尺寸大原型較精確成形速度快設(shè)備類型較多材料便宜材料多樣化彩色原型主要缺點需要支撐結(jié)后處理費事設(shè)備價格高原型強度低構(gòu)和后處理原型精度低表面光潔度低表面光潔度低堆砌喊材料片狀司、粒牌狀、錄液體堆砌鞏技術(shù)膠粘愛劑粘抓結(jié)、微光誘利導(dǎo)粘飯結(jié)、墨激光的熔合憑、高勻分子潤樹脂尊固化罵、熔允融材殘料固欄化RP工藝宏方法我國也于2形0世唱紀9落0年修代初圍研究義。研究迫機構(gòu)：華中聯(lián)科技摸大學(xué)踢快速尚制造寫中心陜西壞省激經(jīng)光快壯速成錄形與禿模具騙制造稠工程清研究橫中心西安曠交通爭大學(xué)譯先進屆制造法技術(shù)站研究趨所（撲盧秉室恒）北京員清華升大學(xué)善殷華個實業(yè)拆有限逆公司離（顏唐永年捕）3.爽5快速疤成型區(qū)技術(shù)崖的發(fā)套展快速闖成型學(xué)技術(shù)矮的應(yīng)編用非穴常廣后泛(俘制造公領(lǐng)域躬的各慮個行慢業(yè)、駕醫(yī)療揚、人劣體工慚程、肢文物票保護標等)剛。4.快速米成型筒技術(shù)魯?shù)膽?yīng)著用新產(chǎn)香品驗泉證（側(cè)設(shè)計什，功沈能，仇可制造造性與、可株裝配慰性檢鍵驗，蔽市場彩驗證往）快速撥制模意技術(shù)擱；反求暴工程藝與快負速成卸型；醫(yī)療只手術(shù)舅模擬怪；使用事快速橫成型墻技術(shù)酬快速亭制作扣產(chǎn)品姨的物夏理模打型，派以驗顆證設(shè)門計人笛員的名構(gòu)思凈，發(fā)蔽現(xiàn)產(chǎn)救品設(shè)各計中睬存在鑄的問殼題。使用穿傳統(tǒng)陪方法籠制作瞇原型口意味窗著從獨繪圖徹到工靈裝模熟具設(shè)稀計和附制造搞，一傻般至倡少歷林時數(shù)娛月，女經(jīng)過盤多次智返工惱和修海改。把采用凍快速鍬成型擦技術(shù)昂則可超節(jié)省諷大量辯時間鐮和費免用。4.腹1新產(chǎn)秒品設(shè)復(fù)計驗謎證使用沖快速玩成型貼技術(shù)業(yè)制作井的原野型可卻直接言進行鼓裝配準檢驗名、干柏涉檢纏查和罪模擬強產(chǎn)品爛真實臂工作藏情況影的一濾些功揚能試女驗，辟如運蹄動分捉析、筑應(yīng)力屬分析葵、流著體和?？諝鈳脛恿Ψ瑢W(xué)分總析等尊，從貪而迅候速完巾善產(chǎn)話品的庸結(jié)構(gòu)泳和性訪能、損相應(yīng)冤的工達藝及蒜所需謎工模含具的旁設(shè)計累。4.坦2新品家功能涌驗證快速蹈成型縫技術(shù)鉛是一辮種面明向裝認配和栗制造扒設(shè)計泡的配蛾套技效術(shù)，克對開擾發(fā)結(jié)寶構(gòu)復(fù)荷雜的立新產(chǎn)芽品（碗如汽腥車、所飛機旅、衛(wèi)里星、兄導(dǎo)彈孕等）刷，事固先驗愚證零盼件的月可制掃造性韻、零者件之枕間的閥相互番關(guān)系鴿以及棉部件爽的可阻裝配暈性尤辜為重抬要。4.努3可制汪造性疑、可余裝配挽性檢造驗在新怨產(chǎn)品題正式藝投產(chǎn)飼之前但或按雹照定遮單制口造時尼，需岔要制籮作產(chǎn)稼品的鏈展覽惕樣品面或攝狡制產(chǎn)葵品樣窯本照刻片，辜采用閃快速碌成型作是理優(yōu)想的筐方法從。當亂客戶索詢問性產(chǎn)品就情況贈時，苦能夠喬提供糧物理寄原型俯無疑根會加彎深客巨戶對騾產(chǎn)品從的印祝象。4.箏4新品陡市場扁驗證根據(jù)CT掃描障信息場，快升速制哨作出增實物短模型轟，可塞以進分行手孤術(shù)模級擬、珠人體戰(zhàn)骨關(guān)披節(jié)的例配制導(dǎo)，顱格骨修更復(fù)。4.鑄5醫(yī)療捎手術(shù)甜模擬在許幼多情盯況下逐，人倒們希買望快喬速成肢得到窯的零廟件與車最終渠零件勵具有睛相同氏的物楚理機梢械特富性。架因此鵲，需驕要用炮各種騎轉(zhuǎn)換攝技術(shù)槐將快樸速成故型轉(zhuǎn)傲換為夢最終祖零件泄。利用尿硅膠豬模、籌環(huán)氧愿樹脂眾與精告密鑄蔑造等駕工藝急結(jié)合崗制造繁模具星。經(jīng)被過一隸次或阿多次撈轉(zhuǎn)換苗后制越造最階終產(chǎn)喚品，倡或者護將快至速成春型得騙到的丸工件風(fēng)直接迷用作儉產(chǎn)品慢的試康制模廈具，米或者盾將此砌工件瘋當作腿母模經(jīng)，制拋作生畏產(chǎn)用逝的模者具，脾加快垮模具抗的制獎作過上程。4.監(jiān)6快速域制模躲技術(shù)首先鋼對原繭模型褲進行嫌掃描早測量惹，然導(dǎo)后用尼快速后成型夠作出誤鑄造但用的擱蠟?zāi)？?，?jīng)乖過精鍬密鑄課造就匙得到仁金屬馳零件脂。4.雷7反求塞工程院與快換速成伍型SL與S工藝屈成形濤的葉六輪原旋型北京閱殷華談公司針為四堂川空催分樓(集滿團)酒有書限公扇司制瓦造了緣瑞復(fù)雜萄型面癢葉輪峽原形俘型共采三個跳，輪講廓清啞晰，肌表面今質(zhì)量懷好，肆尺寸閉穩(wěn)定狗，達這到驗彎收標牲準。CA脆D造型4.盈8復(fù)雜曬型面刻葉輪成形鬼件的更尺寸犁大小5.快速期成形塞方法改的選港擇每種繩型號鑄的成始形機什有自礎(chǔ)己的圣規(guī)格舉大小纏，原桂則上膚工件鐘不能成超過干其上視限值柴；采用LO君M成形餐的紙致基工陶件粘愛結(jié)性哥能