快速成型与快速模具制造技术及其应用考试重点总结

1.1 1988年，3Dsystems公司将SLA-250光固化设备系统运送给三个用户，标志着快速成型设备的商业化正式开始。

1.3 快速成型技术的特点：1自由成型制造2制造过程快速3添加式和数字化驱动成型方式4技术高度集成5突出的经济效益6广泛的应用领域

1.4 快速成型技术的优越性：1设计者受益2制造者受益3推销者受益4用户受益

2.1 快速成型工艺基本原理：基于离散堆积原理的累加式成型，从成型原理上提出了一种全新的思维模式，即将计算机上设计的零件三维模型，表面三角化处理，存储成STL文件格式，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，在控制系统的控制下，选择性的固化或烧结或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维实体，然后进行实体的后处理，形成原型。

快速成型：1液态（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄层材料（LOM）

2.2.1 光固化成型工艺的基本原理及过程：

光固化成型工艺的特点：优点：1成型过程自动化程度提高2尺寸精度高3优良的表面质量4可以制造结构十分复杂，尺寸比较精细的模型5可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型6制作的原型可以再一定程度上替代塑件

缺点:成型过程中伴随着物理和化学变化，制件易弯曲，需要支撑2液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料3设备运转及维护成本较高4使用的材料种类较少5液态树脂有一定的气味和毒性，而且要避光保护6光固化后的原型树脂并未完全被激光固化，为提高使用性能和尺寸稳定性，通常需要二次固化。

2.2.2 光固化成型的工艺过程

1 前处理：1 CAD三维造型2数据转换3确定摆放方位4施加支撑5切片分层

2原型制作3后处理

2.2.4 光固化成型的支撑结构必须设计一些细圆柱状或肋状支撑结构，以便确保制件的每一结构部分都能可靠固定，同时也有助于减少制件的翘曲变形。

2.2.5 光固化成型的收缩变形：1树脂收缩原因2零件成型过程中树脂收缩产生的变形3零件后固化收缩产生的变形

光固化成型误差分析：

影响制作时间的因素t=Σtci+Ntp

2.3 叠层实体制造工艺的基本原理和特点

工艺过程

误差分析

表面涂覆的具体工艺过程：1将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打磨2按规定比例配备环氧树脂3在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度较低，材料会很容易侵入原型中4再次涂覆同样的混合后的环氧树脂材料，以填充表面的沟痕并长时间固化5对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次用砂纸进行打磨，打磨之前和过程中注意测量原型的尺寸，以确保尺寸在公差之内。6对原型表面进行抛光。

2.3.6 叠层实体快速原型的应用1汽车车灯2铸铁手柄3LOM原型在制鞋业的应用

2.4.1 选择性激光烧结工艺的基本原理

2.4.2 选择性激光烧结工艺的特点:优点：1可采用多种材料2制造工艺比较简单3高精度4无需支撑结构5材料利用率高缺点：1表面粗糙2烧结过程挥发异味3有时需要比较复杂的辅助工艺

2.4.4 高分子粉末烧结件的后处理：1收缩精度的影响2力学性能的影响

2.4.6 选择性激光烧结工艺的应用：1直接制作快速模具2复杂金属零件的快速无模具铸造3

内燃机进气管模型

2.5.1 熔融沉积成型工艺的基本原理：

2.5.2 熔融沉积成型工艺的特点：优点1系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全2使用无毒的原材料3用蜡成型的零件原型，可以直接用于失蜡铸造4可以成型任意复杂的零件5原材料在成型中无化学变化，制件的翘曲变形小6原材料利用率高，寿命长7支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易8可直接制作彩色原型

缺点：1成型表面有比较明显的条纹2沿成型轴垂直的方向强度较弱3需要设计支撑结构4需要对整个截面进行涂覆，成型时间长5原材料价格昂贵

2.5.3 熔融沉积工艺成型影响因素1材料性能的影响（热收缩）2喷头温度和成型室温度的影响...

2.6.1 三位喷涂粘接工艺的原理

2.7 快速成型技术发展方向：1金属零件的直接快速成型2概念创新与工艺改进3数据优化处理及分层方式的演变4快速成型设备的专用化和大型化5开发性能优越的成型材料6成型材料系列化，标准化7喷射成型技术的广泛应用8梯度功能材料的应用9组织工程材料快速成型10开发新的成型能源11拓展新的应用领域12集成化

3.2.1 光固化快速成型制造设备

3.2.5 三维喷涂粘接设备

4.1 CAD三维模型的构建方法1概念设计，根据产品的要求或直接根据CAD软件平台上设计产品三维模型2反求工程在仿制产品时用扫描机对已有的产品实体进行扫描，得到三维模型

反求的主要方法有三坐标测量法，投影光栅法，激光三角形法，核磁共振和CT法一级自动断层扫描法。常用的扫描机有传统的坐标测量机，激光扫描机，零件断层扫描机，以及CT 和MRI。

4.2.1 STL文件的格式二进制和文本文件ASCII两种格式。ASCII是二进制的六倍内存。二进制文件采用IEEE类型整数和浮动型小数。文件用84字节的头文件和50字节的后述文件来描述一个三角形。

4.2.3 STL文件的基本规则1取向规则2点点规则3取值规则4合法实体规则

常见的STL文件错误：1遗漏2退化面3模型错误

4.3.1 切片方法1 STL切片（1直接STL切片2容错切片3定层厚切片）2直接切片

4.4 Magics RP软件是比利时Materialise公司推出的面向快速成型技术数据处理的大型STL数据编辑处理平台。

Magics软件施加支撑及切片过程：1STL文件载入2STL文件纠错3模型摆放4自动施加支撑5人工修改支撑6切片处理

5.2.1 硅橡胶模具的特点：良好的仿真性，强度和极低的收缩率

工艺流程：1原型表面处理2制作型框和固定型框3硅橡胶计量，混合并真空脱泡4硅橡胶浇注及固化5拆除型框，刀剖并取出原型。

5.2.3 硅橡胶模具制作的若干问题

4.2.5 采用硅橡胶模具进行树脂材料真空注型的工艺流程：1清理硅橡胶，预热模具2喷洒离型剂，组合硅胶模具3计量树脂4脱泡混合，真空注型5温室硬化，去出原型6原型后处理

5.3.1 电弧喷涂是将两根待喷涂金属丝作为自耗性电极，利用两根金属丝端部短路产生的电弧使丝材熔化，用压缩空气把已融化的金属雾化成微滴，并使其加速，以很高的速度沉积到基体表面形成涂层。

电弧喷涂制模的工序：1模型准备2在模型上喷涂金属3制作模具框架4浇注模具的填充材

料5脱模，后序加工处理

电弧喷涂模具结构合理利用各种性能材料，从外到内，材料呈梯度分布。

表面防护剂一般选用聚乙烯醇。

6.1.1 Keltool法的工艺过程：用快速成型机制作模具型腔以模具型腔为母模制作硅橡胶模具向硅橡胶模具浇注混有树脂粘结剂的金属粉浆粉浆固化后从硅胶模具中取出模具型腔坯低温烧结模具型腔坯烧除树脂粘结剂高温烧结模具型腔坯并渗铜模具型腔表面抛光加入浇注系统和冷却系统模具型腔与模架安装

6.3.2 德国快速成型设备开发商EOS公司开发的SLS设备

6.5.1 设置共形冷却道

6.6.4 直接金属三位打印制模技术

7.2 快速成型制造技术在产品设计中的应用：1概念模型可视化2涉及评价3装配校核4性能和功能测试

7.4.1熔模铸造过程1浇注法制作熔模制造的消失型-蜡型2将蜡质的标准浇注系统和蜡型组装3将组装后的蜡型与浇注系统浸入到陶瓷浆中，反复挂砂和干燥形成硬壳4想硬型壳中通入热水或蒸汽，使蜡型熔化并排出，得到空型壳5硬型壳高温焙烧，进一步除去残留的蜡，得到可进行浇注融化后金属的高强度陶瓷硬型壳6将陶瓷硬型壳预热到一定温度后，注入熔化金属7冷却后，除去陶瓷壳，得到工件和浇注系统，再除去浇注系统，得到金属制件。8.2 系统软硬件资源1造型软件2结构分析软件3工艺仿真软件4反求系统与数据拟合软件5快速成型设备6快速模具制造设备7计算机工作站