激光微成形技术的研究及应用
第１１期胡玲玲等：激光微成形技术的研究及应用４７括以下三种：温度梯度机理（ＴＧＭ）、增厚机理（ＵＭ）和屈曲机理
（ＢＭ），如图１所示１２１。实际成形过程中，这些成形机理同时存在，
并相互影响。
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图１激光微弯曲成形机理
２－２成形精度
由于微构件对精度要求很高，因此成形精度问题成为激光微弯曲成形首要考虑的问题。与传统微塑性成形相比，其加工过程属于非接触方式，所以不会出现传统模具弯曲中回弹和由此带来的诸多问题。同时，由于加工时不需要模具，不存在模具磨损及涡滑等问题，大大减少了摩擦对微成形过程的影响，能够实现微构件的精确成形。但由于激光微弯曲是利用激光与物质相互作用产生的热效应进行成形，成形中出现的诸如边界效应及熔融相变等问题必须加以考虑。
２．２．１边界效应
激光柬在扫描进出工件时，在边界处温度要明显高出其它区域，从而导致扫描路径上的塑性影响层不均匀，使得薄板变形效果不一致，这就是所谓的“边界效应”。在激光微弯曲成形中，边界效应现象是板料高精度成形急需解决的关键阿题之一。当工件宽度较大，可采用先增速后减速的变速扫描方式来改善边界效应。当工件宽度较小，扫描速度较高时，扫描路径上温度变化不大，边缘效应现象不明显。在多道扫描情况下，可采用交替方向扫描方式来避免边界效应现象的叠加效应。
２．２．２熔融相变
激光辐照时，当工件表面温度峰值超过材料熔点，材料表面会发生轻微的结晶和相变。材料熔化不但会消耗激光能量，还改变了材料的应力状态，塑性变形量反而减小，从而影响成形精度和表面质量。所以加工中应注意工艺参数的选取，以防发生熔融相变。２．３应用现状
目前，激光微弯曲技术成功应用于精密仪器的校形。Ｈｏｖｉｎｇ等人翻币Ｕ用增厚机理对电子产品装配中的微构件进行微凋，实现了音频磁头、笛簧接点元件的激光校形和ＣＤ机装配过程中的透镜的微调整，如图２所示。
如图２（ａ）所示，为音频磁头的激光校形示意图。通过激光扫描图中的￡、朋、Ｒ处，可以精确调整磁头的空间三维坐标。如图２（ｂ）所示，为笛簧接点元件的激光校形示意图。激光束透过绿色玻璃外壳对簧片进行微调，从而可以精确控制上下簧片距离。激光微弯曲不仅可以成形常规金属材料（如不锈钢、铜合金），还可以加工硬脆性材料（如陶瓷、硅）。美国ＩＢＭ公司和日本富士通公司利用激光微弯曲成形技术实现了微小陶瓷件的弯曲成形，并将其’用于修正硬盘磁头滑块上气膜浮动面的曲率，校形后硬盘存储量大大提高１４ｌ。
图２激光微校形的应用
３激光微冲击成形
３．１成形机理
激光微冲击成形是利用高能短脉冲激光束辐照靶材，靶材表面瞬间汽化形成高温等离子体，从而产生向材料内部传播的强冲击波。由于冲击波压力达到ＧＰａ数量级，远远大于材料的动态屈服强度，从而使材料产生屈服和冷甥性变形。
激光微冲击成形可以分为无模成形和半模成形。如图３（ｉ）所示，为无模成形示意图。当冲击面上的材料流动大于板材背面的材料流动时，塑性区主要集中在冲击面附近，冲击区域的蝮性变形使该区域的表面积增大，并导致压应力，从而使板材产生凸面成形。当板材背面的材料流动大于冲击面的材料流动，或二者近似，激光冲击时的塑性区易于贯穿整个厚度方向，从而使板料产生凹面成形。如图３（ｂ）所示，为半模成形示意图，在工件下方放置—个凹模，当激光微冲击后就能得到与凹模相似的形状，此时可以对板材进行微拉深和微胀形。
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图３激光微冲击成形示意图
３＿２影响因素
３．２．１激光参数
变形量随着激光能量的增大而增大。但当激光能量增大至诱导的冲击波压力超过材料抗拉强度时，板材发生冲裂破坏，因此要根据实际隋况选择适合的激光能量。光斑直径要根据加工区域和材料表面性质选择。另外，光斑位置也是得到最佳变形效果的关键。３．２．２材料参数
相同工艺条件下，动态屈服应力低的材料容易获得较大的变形；厚度小的板材变形量大。另外，随着晶粒尺寸的增大，变形量逐渐增大；晶粒越不规则，混乱程度越大，其变形量越大。３．２．３约束层和吸收层
微尺度下激光冲击成形通常选择水作为约束层，因为水的柔性使得整个冲击过程中保证有效约束，而且方便于多次连续冲击成形。使用铜箔作为吸收层比铝箔的冲击效果要好，而且随着约束层厚度的增加，变形效果存在着一定的饱和效应。．３．２．４其他因素
高动态载荷下材料有着极高的应变率（１０７８－１～１０９Ｓ－１），由此产生的加工硬化和应变率效应都会阻碍材料的变形。在实际加工时，由冲击波产生的机械效应和激光诱导等离子体产生的热作
用，可能导致微小变形。另外，轻微的扰动会造成加工位置的偏
４８机械设计与制造
Ｎｏ．１１Ｎｏｖ．２０１０
差，加工时最好在真卒环境中进行。
３．３技术特点及研究进展
激光微冲击成形技术是利用等离子体爆炸诱发的力效应而非热效应进行成形，避免了连续激光照射时因剧烈温度梯度导致的不良组织和性能。而且在零件表面的残余压应力分布，能够抵抗因腐蚀和疲劳而产生的裂纹。除了常规金属材料，它还可以加工难成形材料及复合材料。另外，激光束作为柔性冲头将微尺层己的摩擦降到最低，大大提高成形精度。
Ｙａｏ既等人成功完成了１００１上ｍ超薄板材的激光微冲击成形，并研究了能量差别对变形机制的影响。Ｊ．Ｌ．Ｏｃａｎａ嘴人研究ｊ，单侧销结构的激光微冲击成形，通过试验的手段得到了光斑位置对变形机制的影响。Ｖｏｌｌｅｒｔｓｅｎ等人借助微凹模通过激光冲击完成了拉深和胀形，如图４所示。其制件拉深比达到Ｏ．１８，而采用机械拉深成形厚ｌｍｍ的箔板，最大拉深比为０．２４。这表明激光微冲击成形可以达到很高的成形精度。相比激光冲击波直接作用于材料，Ｋ．Ｏｋａｄａ等人罔利用激光驱动飞片冲击成形能得到更好的表面质量。成型后的箔板不但兼有激光冲击强化的性能而且表面质量没有损伤。同时由于激光驱动飞片加载箔板时间非常短，材料具有极高的成形率，成形能力高于准静态成形，能在一定程度上克服传统微塑性成形中的尺度效应。
图４激光微拉深成形示意图
４激光辅助加热微成形
４．１成形机理
激光辅助加热微成形，是利用激光对微构件整体或局部进行辅助加热以降低工件变形抗力，再配合使用传统冷加方法使微构件产生塑性变形。加热成形能够很好的减小微成形时温度带来的尺寸效应。而且，温度的增加可以减小应变强化的影响，降低材料变形抗力，增加材料流动的均匀性，因此成形件具有低的加工力和良好的成形性。
４．２影响因素
采用激光的热作用对工件材料辅助加热，可以通过改变激光参数、控制照射区域和照射时间的长短来调整温度边界条件。如图５所示，激光辅助加热可以降低冲击力；相同照射时间下，高功率激光照射下所需的冲击力较小。而且加热方式对成形也有很大的影响，实验证明，环形加热方式和整个中心加热方式相比，得到的温度分布更加均匀，更有利于成形加工。
图５不同加热条件下所需冲击力的比较４．３技术特点及研究进展
与其他辅助加热方式相比，激光辅助加热的优点如下：通过调整激光参数可以精确控制加热温度、加热区域；由于激光能量很高，激光辅助加热时间极短；根据需要调整工件冷却时间，可以改善材举ｌ－ｆｔ能。?
Ｅｒｈａｒｄｔ等人ｆ—ｑ对激光辅助成形做了大量研究，发现通过高能激光束加热拉深件的法兰区域，可以提高该区域的成形能力。实验结果表明该工艺使拉深力降低了２０％，延伸率增加了１０％，拉深比从２．ｏ增加到２．３，如图６所示。Ｗｕｌｆｓｂｅ＠ｎｌ开发出一种运用蓝宝石材料进行激光加热的微成形装置，发现不论单晶还是多晶材料，成形精度都大大提高。王匀等人ｌ－耐激光辅助加热微器件弯曲进行了研究，并采用激光束对工件前后两侧同时加热的方法解决工件加热不均匀问题，设计了激光辅助加热微器件弯曲系统，可以实现微器件的低成本批量化牛产，
图６一次拉深后上件横截庙幽（左侧为冷加上，右侧为１５０Ｊ脉
冲激光辅助加热加工）
５结束语
采用激光对微器件进行成形加工，通过调整和控制激光参数，可实现金属和脆性材料微构件加工过程的柔性化，不仅可以节省成本，缩短制造周期，也为绿色微制造领域的进一步发展提供手段。文中主要介绍了三种典型激光微成形技术，分析了其成形机理、影响因素、技术特点和研究现状。目前国内外对于激光微成形技术的研究已取得了一定的进展，但是还存在一些问题。如激光微弯曲校形时边界效应和相变潜热问题；激光微冲击成形过程中微尺度下激光冲击波理论的研究及本构模型的建立；激光辅助加热微成形微冲头造成的热量损耗问题等。随着激光微成形技术研究的深入和数值模拟可靠性的不断增强，激光微成形技术必将走向产业化道路。
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激光微成形技术的研究及应用
作者：胡玲玲， 周建忠， 黄舒， 杨小东， HU Ling-ling， ZHOU Jian-zhong， HUANG Shu，YANG Xiao-dong
作者单位：江苏大学,机械工程学院,镇江,212013
刊名：
机械设计与制造
英文刊名：MACHINERY DESIGN & MANUFACTURE
年，卷(期)：2010(11)
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SLA激光快速成型原理
SLA工艺也称光造型或立体光刻，是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下，能在液态表面上扫描，扫描的轨迹及光线的有无均有计算机控制，光点打到的地方，液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。SLA方法是目前快速成型技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。SLA工艺成型的零件精度较高，加工精度一般可达到0.1mm，原材料利用率近100%。 成型技术特点 快速成型技术具有一下几个重要特征：1）可以制造任意复杂的三维几何实体。由于采用离散/堆积成型的原理，它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加，可实现对任意复杂形状零件的加工。越是复杂的零件越能显示出RP技术的优越性。此外，RP技术特别适合复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的零件。2）快速性。通过对一个CAD模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息。从几个小时到几十个小时就可制造出零件，具有快速制造的突出特点。3）高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的制造过程，快速制造工模型、原型或零件。4）快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两大先进目标，即材料的提取（气、液、固相）过程与制造过程一体化和设计（CAD）与制造(CAM)一体化。5）与反求工程（Reverse Engineering）、CAD技术、网络技术、虚拟现实等相结合，成为产品快速开发的有力工具。 流程示意 快速成型的工艺过程具体如下： 1）产品的三维模型的构建。由于RP系统是由三维CAD模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD模型。该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E，I-DEAS, Solid Works，UG等）直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、CT断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。 2）SLA激光快速成型 SLA工艺也称光造型或立体光刻，是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下，能在液态表面上扫描，扫描的轨迹及光线的有无均有计算机控制，光点打到的地方，液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到一个三维实体模型。 3）成型零件的后处理。 从成型系统里取出成型件，进行打磨、抛光、涂挂，或放在高温炉中进行后烧结，进一部提高其强度。 材料性能
认识快速成型技术
教学难点与重点： 难点： 《产品逆向工程技术》教案 共 页 第 页 授课教师: 教研室： 备课日期： 年 月 日 课 题： 教 学 准 备： 教学目的与要求： 授 课 方 式： 项目四 快速成型技术认识 任务一 认识快速成型技术 PPT 掌握快速成型技术的原理、工作流程和特点。 讲授（90＇） 重点：快速成型技术的原理、工作流程和特点。 教 学 过 程： 上节课回顾→讲授课题→课堂小结
“ “ 张家界航院教案 第 页 上节课回顾： 讲授课题： 项目四 快速成型技术认识 通过前面的几节课我们学习了什么是逆向工程。通过逆向工程技术， 企业可以迅速的设计出符合当前流行趋势，以及符合人们消费需求的产品， 快速抢占市场。市场这块蛋糕就那么大，谁先抢到谁先吃，后来的就只能 看别人吃。现在的企业发展战略已经从以前的“如何做的更多、更好、更 便宜”转变成了“如何做的更快”。所以快速的响应市场需求，已经是制 造业发展的必经之路。 但是一件产品是不是设计出来就完事了？从设计到产品，中间还有一 个制造的过程，逆向工程解决了快速设计的问题，但是如果在制造加工阶 段耗费太长的时间，最后依然是无法快速的响应市场。尤其是在加工复杂 薄壁零件的时候，往往加工一件零件的周期要好几周，甚至几个月才能完 成，比如飞机发动机上的涡轮，加工周期要 90 天。 怎么解决这个问题呢？这就要用到今天我们这节课要讲的内容：快速 成型技术。快速成型技术就是在这种背景需求下发展起来的一种新型数字 化制造技术，利用这项技术可以快速的将设计思想转化为具有结构和功能 的原型或者是直接制造出零部件，以便可以对设计的产品进行快速评价、 修改。按照以往的技术，在生产一件样品的时候，要么开模、要么通过复 杂的机加工艺来生产，这样不管是从成本的角度还是时间的角度来讲，都 会带来成本的提高。而快速成型技术可以极大地缩短新产品的开发周期， 降低开发成本，最大程度避免产品研发失败的风险，提高了企业的竞争力。 任务一 认识快速成型技术 快速成型技术（Rapid Prototype ，简称 RP)有许多不同的叫法，比如 “3D 打印”( 3D printing)、分层制造”( layered manufacturing ，LM) 、增材制 造”（ additive manufacturing ，AM) 等。同学们最熟悉的应该就是“3D 打 印”，其实刚开始的时候，3D 打印本是特指一种采用喷墨打印头的快速成 型技术，演变至今，3D 打印成了所有快速成型技术的通俗叫法，但是现在 在学术界被统一称为“增材制造”。 增材制造是一种能够不使用任何工具（模具、各种机床），直接从三 维模型快速地制作产品物理原型也就是样件的技术，可以使设计者在产品 的设计过程中很少甚至不需要考虑制造工艺技术的问题。使用传统机加的 方法来加工零件时，在设计阶段设计师就需要考虑到零件的工艺性，是不 是能够加工出来。对于快速成型技术来讲，任意复杂的结构都可以利用它 的三维设计数据快速而精确的制造出来，解决了许多过去难以制造的复杂 结构零件的成型问题，实现了“自由设计，快速制造”。 一、物体成型的方式 之所以叫“增材制造”很好理解就是通过“堆积”材料的方式进行制 造。与之相应的还有“减材制造”和“等材制造”。在现代成型学的观点 中，物体的成型方式可分以下几类：
激光微技术
1987 年美国科学家提出了微机电系统(MEMS)发展计划，这标志着人类对微机械的研究进入到一个新的时代。目前，应用于微机械的制造技术主要有半导体加工技术、微光刻电铸模造(LIGA)工艺、超精密机械加工技术以及特种微加工技术等。其中，特种微加工方法是通过加工能量的直接作用，实现小至逐个分子或原子的去除加工。特种加工是利用电能、热能、光能、声能、化学能等能量形式进行加工的，常用的方法有：电火花加工、超声波加工、电子束加工、离子束加工、电解加工等等。近年来发展起来一种可实现微小加工的新方法：光成型法，包括立体光刻工艺、光掩膜层工艺等。其中利用激光进行微加工显示出巨大的应用潜力和诱人的发展前景。 2 常用激光微加工技术 激光微加工技术具有非接触、有选择性加工、热影响区域小、高精度与高重复率、高的零件尺寸与形状的加工柔性等优点[1]。实际上，激光微加工技术最大的特点是“直写”加工，简化了工艺，实现了微型机械的快速成型制造。此外，该方法没有诸如腐蚀等方法带来的环境污染问题，可谓“绿色制造”。在微机械制造中采用的激光微加工技术有两类：1) 材料去除微加工技术，如激光直写微加工、激光LIGA 等；2)材料堆积微加工技术，如激光微细立体光刻、激光辅助沉积、激光选区烧结等。 2.1 激光直写技术 准分子激光波长短、聚焦光斑直径小、功率密度高，非常适合于微加工和半导体材料加工。在准分子激光微加工系统中，大多采用掩膜投影加工，也可以不用掩膜，直接利用聚焦光斑刻蚀工件，将准分子激光技术与数控技术相结合，综合激光光束扫描与X-Y 工作台的相对运动以及Z 方向的微进给，可以直接在基体材料上扫描刻写出微细图形，或加工出三维微细结构[2]。图1 为准分子激光加工出来的微型齿轮，最小齿轮直径为50mm。目前采用准分子激光直写方式可加工出线宽为数微米的高深宽比微细结构。另外，利用准分子激光采取类似快速成型(RP)制造技术，采用逐层扫描的方式进行三维微加工的研究也已取得较好结果[3]。 2.2 激光LIGA 技术
微课设计的现状分析及策略研究——基于“2016湖南省第二届微课大赛”作品分析
微课设计的现状分析及策略研究——基于“2016湖南省第二届微课大赛”作品分析作者：张振英 来源：《发明与创新·教育信息化》 2017年第5期 张振英 （湖南师范大学教育科学学院湖南长沙 410006） 【摘要】作为“互联网+”时代的一种新型教育信息资源形式,微课以其“主题突出、短小 精悍、交互性好、应用便利”等特征被教育领域广泛认可，文章通过微课的概念、特征及制作 方法的简要介绍，并以“2016湖南省第二届微课大赛”小学数学《鸡兔同笼》专题的参赛作品 为对象进行分析，研究微课资源设计的现状及存在问题，进而从两个方面提出微课资源设计的 有效策略和可行性建议。 【关键词】微课设计；微课大赛；现状分析；设计策略 一、微课 随着开放教育资源运动的蓬勃发展，各种以微型课程视频为主要载体的创新型教育教学实 践在全球范围内迅速铺开。2010年11月，广东省佛山市教育局胡铁生老师针对目前国内教育 教学信息资源利用率低的现状，率先提出了微课（Micro-lecture）这一概念，在此后，微课概念在我国教育领域迅速传播，并带动了各级各类的“微课大赛”在全国范围内开展，微课这一 新型的教育信息资源形式如雨后春笋般在全国各地迅速发展起来。 胡铁生（2015）将微课界定为“以教学微视频为核心载体，基于一个学科知能点（如知识点、技能点、情感点等）或结合某个教学要素和环节（如目标、导入、活动、评价等），精心 设计和开发的微型优质学习资源”。在“2016湖南省第二届微课大赛”中，将微课界定为以视 频为主要载体，以课程标准为依据，围绕单一的、严格定义的学习主题（或知识点）或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。从上述定义可以总结得到微课具有以下特点：（1）以视频为主要载体；（2）围绕学科知识点（如重难点或教学环节）进行设计制作；（3）时长短；（4）内容精；（5）支持多种形式的自主学习。 微课以微视频为主要载体，微视频是微课的核心部分。鉴于此，微课视频的制作尤其重要，微课视频的制作水平直接反映了微课的质量。孟祥增等人指出，有关微课视频的制作方法主要 有五类：教学录像型、屏幕录制型、多媒体讲解型、动画讲解型和视频剪辑型。 二、“2016湖南省第二届微课大赛”分析 为了落实教育部《教育信息化十年发展规划（2011-2020）》，扎实推进信息技术与教育的深度融合，探索微课资源在课堂教与学应用中的创新模式和有效方法，深入挖掘并大力推广各 地区的典型示范和先进经验，切实推动信息技术与教育教学的深度融合，促进优质教育资源共 建共享，湖南省教育厅举办了“2016湖南省第二届微课大赛”，旨在丰富教师教育教学方法的 同时，提高教师的教学和研究水平，更新教育教学理念，更好地将微课应用于教学实践之中， 推进教育教学信息化改革。 （一）参赛微课基本情况
激光检测技术研究现状与发展趋势
激光检测技术研究现状与发展趋势 提要：激光检测学科发展现状在光电检测领域，利用光的干涉、衍射和散射进行检测已经有很长的历史。由泰曼干涉仪到莫尔条纹，然后到散斑，再到全息干涉，出现了一个个干涉场，物理量（如位移、温度、压力、速度、折射率等）的测量不再需要单独测量，而是整个物理量场一起进行测量。自从激光出现以后，电子学领域的许多探测方法（如外差、相关、取样平均、光子计数等）被引入，使测量灵敏度和测量精度得到大大提高。用激光检测关键技术(激光干涉测量技术、激光共焦测量技术、激光三角测量技术)实现的激光干涉仪、激光位移传感器等，可以完成纳米级非接触测量。可以说，超精密加工技术将随着高精密激光检测技术的发展而发展；在此基础上，提出了激光测量需解决的关键技术及今后的发展方向。 1.测量原理 1.1激光测距原理 先由激光二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号。记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。
1.2激光测位移原理 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。 2.激光测量系统的应用 激光功率和能量是描述激光特性的两个基本参数，激光功率计和能量计是最常用的两类激光测量仪器。随着激光技术的不断发展，对激光测试技术和测量仪器提出了更高要求。由于调Q和锁模激光的出现和应用，要求测量的激光功率已从毫瓦、瓦、千瓦、兆瓦直到千兆瓦以上。激光能量也从毫焦尔逐渐跨过千焦尔。脉冲激光的持续时间也由毫秒、微秒、毫微秒、而缩短至微微秒量级。光谱范围也从紫外、可见、红外扩展到近毫米波段。激光精密测量和某些生物医学方面的研究和应用(如眼科治疗、细胞手术器等)的发展，对激光测量的精度也提出了非常高的要求。 2.1激光非球面检测技术 长期以来，非球面检测技术一直制约着非球面制造精度的提高，尤其对于高精度非球面的检测。规的非球面检测方法如刀口阴影法、激光数字干涉法及接触式光栅测量法等，对于检测工件表面来说都有一定的局限性。原子力显微镜是利用纳米级的探针固定在可灵敏操控的微米级尺度的弹性悬臂上，当针尖很靠近样品时，其顶端的原子与
微课国内外研究现状文档完整版
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我国微课程研究现状及发展趋势的研究综 述 我国微课程的相关研究是从2011年开始，2012年、2013年微课程逐渐成为学者们关注的焦点。2011年是微课程研究的兴起，通过对文献进行分析可知，最早发表的与微课程相关的文章是2011年关中客的《微课程》，文章阐述了国内外“微课程”概念的源，并批判性地指出：微课程不可能适用所有的课程，适用哪些课程哪些教学内容需要我们通过实践检验。此后微课程逐渐引起众多学者的关注，大家开始对微课程进行解读，研究其概念含义特征等。 一、研究内容 我国微课程的研究时间较短，当前研究大多停留在对微课程的概念、含义、特征等浅层次的探讨，对微课程的设计、应用方面的研究较少。以下从微课程的含义特征、设计开发、应用领域三方面展开综述（见表1）。 （一）微课程的含义特征 目前很多学者对微课程进行了定义和解读，其核心和理念是一致的，但是还没形成统一的概念定义。 胡铁生从系统观的角度首次提出了微课程的概念，他认为“微课程是按照新课程标准及教学实践要求，以教学为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的有机组合”。他还提出教学设计、素材，教学反思、练习测试及学生反馈、教学点评等教学资源是构成微课程教学资源生态系统的要素，这些资源以一定的结构关系和呈现方式营造了一个微课程资源生态系统。焦建利教授认为，微课程是以阐释某一知识点为目标，以短小精悍的为表现形式，以学习或教学应用为目的的教学。黎加厚教授认为微课程是指时间在10分钟以内，有明确的教学目标，内容短小，集中说明一个问题的课程。同时他还指出“”并非等同于“微课程”，其只有与学习单、学生的学习活动流程结合起来，才是一个完整的“微课程”，否则它只是一个供学生自主学习的材料。 从以上阐释可知，微课程并不是一个孤立的教学环节，而是一个完整的教学系统。它不是传统课堂教学的截屏，而是围绕某个知识点进行教学设计后开展的教学活动，微课程包括课堂教学的全部因素：教学目标、教学策略、师生互动、教学资源等，将这些教学因素以高度凝练的方式融合形成短小精悍的即形成微课程。 胡铁生通过对微课程资源库的设计开发以及一系列的实践研究，总结微课程的特征包括：“主题突出，指向明确；资源多样，情景真实；短小精悍，使用方便；半结构化，易于扩充”。国内微课程领航人李玉平关注的却是微课程的呈现，认为微课程长度在5分钟左右，由文字、、画面三部分组成。这种生动活泼、短小精悍的形式能在短时间内吸引学习者的注意力，引发思考，让学习者在充忙的生活中充分利用零碎时间，实现“5分钟完成一次学习，300秒经历一次思考”。 从以上众多学者的理解可知，微课程有两个显着特征：一是以为呈现方式；二是凸显微课程的“微”。这里的“微”是微小，碎片化，能让学习者借助移动技术和设备在任何时间任何地点以任何方式学习。“微”是微课程的灵魂，可从四个方面理解：一是教学内容含量小，每集只针对一个知识点或一个具体问题；二是微课程时间短小，一般在3-8分钟以内，这种时长符合学生的驻留规律和学习认知特点，能让学生在短暂的零碎时间中高效的完成学习任务而不会感到疲劳和注意力分
几种常见的快速成型技术
几种常见的快速成型技术 一、FDM 丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Modeling）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。 丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。热塑性丝状材料（如直径为1.78mm的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。 FDM快速原型技术的优点是： 1、制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。 2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。 3、可快速构建瓶状或中空零件。 4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。 5、原材料费用低，一般零件均低于20美元。 6、可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS、PC、PPSF等。 FDM快速原型技术的缺点是： 1、精度相对国外SLA工艺较低，最高精度0.127mm。 2、速度较慢。 二、SLA 光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。 在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固的粘结在前一层上，如此重复不已，知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面，即可取出工件，进行清洗和表面光洁处理。 光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件，能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作，或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具，以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模，使目前较为成熟的快速原型工艺。 SLA快速原型技术的优点是： 1、需要专门实验室环境，维护费用高昂。 2、系统工作相对稳定。 3、尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm（但，国内SLA精度在0.1——0.3mm之间，并且存在一定的波动性）。 4、表面质量较好，工件的最上层表面很光滑，侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平。 5、系统分辨率较高。
激光显示技术的发展现状
目录 摘要 (2) 1引言 (3) 2激光显示技术 (3) 2.1激光显示技术原理 (3) 2.2激光显示技术特征 (4) 2.3激光显示技术类型 (4) 3激光显示技术发展历史 (5) 3.1国内激光显示技术发展历史 (5) 3.2国外激光显示技术发展历史 (5) 4激光显示技术发展现状 (6) 4.1国内激光显示技术发展现状 (6) 4.2国际激光显示技术发展现状 (9) 5总结 (10) 6致谢 (10) 7参考文献 (11)
摘要 激光显示作为新一代显示技术，继承了数字显示技术所有优点，能够最完美的再现自然色彩。本文简要介绍了激光显示技术的原理、特征、类型，并对国内外激光显示技术的发展历史和现状作了介绍。 关键词：激光显示技术、三基色激光、激光三维显示、数字显示技术 Abstract As a new generation of display technology, laser display inherited all the advantages of digital display, and can perfectly reproduce the natural colors. In this thesis, the principle, characteristic and type of laser display technology are introduced briefly. In addition, the developmental history and present status of which laser display is in domestic and overseas area are introduced too. Key words :Laser display technology；Tricolor laser；Three dimension display of laser ；Digital display technology
国内外微课研究现状
国内外微课程概念辨析及其研究实践现状 作者：张静然，单位：中央电化教育馆 （独家授权发布，请勿转载） 一、关于“微”的遐思 在《现代汉语词典》中，“微”既有“细小，轻微”的意思，又有“精深奥妙”的解释。不得不说，“微博”“微信”“微视频”……大行其道的今天，早已经被打上了“微时代”的标签，“微”这个字所代表的意义，必然不是微不足道、微乎其微，而更代表了“微言大义”。微时代下的诸多微功能，不仅给传统的互联网应用带来了革命性的冲击，更在教育领域产生了不小的影响，教师，首当其冲地成为各功能的探路先锋。 不超过140字的微博，给了不喜欢长篇大论的草根们更多的发挥空间，并相继衍生出了微小说、微刊、微访谈等功能，曾经风光一时的博客不免显得“垂垂老矣”；在教育领域，许多教师也从博客的早期追随者和饯行者，转而开始尝试应用微博来支持德育教育，甚至辅助教学。 对于相当一部分的智能手机使用者来说，已经有20年历史的、曾经不可或缺的短信功能也逐渐地“风光不在”，微信因为其语音即时通信功能占用流量少、不用输入文字等优势，正成为年轻人的新宠；在教育领域，微信成了家校互通的重要渠道，它让教师和家长之间的沟通更加迅速、便捷。 流媒体技术的发展、视频网站的兴起，更让制作成本低、周期短、播放时长短（短则30秒、长不过20分钟）的微视频、微电影使“人人都成为生活的导演”，草根民众成为媒介的创造者和传播者；在教育领域，来自一线的教师开始尝试以数字故事的方式制作自己的微视频课程，某些网校的行动更为迅速，他们早已经推出称之为“微课程”的、时长定义不尽相同的学习视频，供没有大段时间学习的学习者实现无时、无处不在的学习。 以上诸多“微”功能均具有“短”、“快”、“精”的核心特色，更有制作简单、容易上手，传播范围广、接受程度高、传播成本低，互动参与性强、可以形成具体相同兴趣的社交群体等共同特点，广泛分布在桌面软件、浏览器和智能手机、平板电脑等移动智能终端上，这些对于教育领域中的无论是教师还是学习者来说，都是天然的优势。 二、关于“微课程”的争鸣 在教育领域的应用中，微课程的界定还不够明晰，在e-Learning业界、基础教育领域、高等教育研究领域的定义和理解都各有不同。 1．国外的研究及实践现状
激光快速成型技术研究现状与发展
激光快速成型技术研究现状与发展 摘要:快速成型技术是近年来制造技术领域的一次重大突破和革命性的发展,激光快速成型技术是其重要组成部分。本文介绍了激光快速成型技术的基本原理和特点,分析了有关工艺方法,讨论了LRP 技术的研究现状和应用,并展望其未来发展趋势。 关键词:激光快速成型;研究现状;发展趋势 1 激光快速成型技术原理和特点 80 年代后期发展起来的快速成型技术(RapidPrototyping ,RP) 是基于分层技术、堆积成型, 直接根据CAD 模型快速生产样件或零件的先进制造成组技术总称。RP 技术不同于传统的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法,它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件[1 ] 。以激光作为加工能源的激光快速成型是快速成型技术的重要组成部分,它集成了CAD 技术、数控技术、激光技术和材料科学等现代科技成果。激光快速成型(Laser Rapid Prototyping ,LRP) 原理是用CAD 生成的三维实体模型,通过分层软件分层,每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束,扫射液体,粉末或薄片材料,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型。快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、工程分析、市场订货及企业决策等,缩短新产品开发周期,降低研发成本,提高企业竞争力。以此为基础进一步发展的快速模具工装制造(Quick Tooling) 技术,快速精铸技术(Quick Casting) ,快速金属粉末结技术(Quick Powder Sintering) 等,可实现零件的快速成品。 激光快速成型技术主要特点: (1) 制造速度快、成本低, 节省时间和节约成本,为传统制造方法注入新的活力,而且可实现自由制造(Free Form Fabrication) ,产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。[2 ] (2) 采用非接触加工的方式,没有传统加工的残余应力问题,没有工具更换和磨损之类的问题,无切割、噪音和振动等,有利于环保。 (3) 可实现快速铸造、快速模具制造,特别适合于新品开发和单件零件生产。 2 LRP 工艺方法 LRP 技术包括很多种工艺方法,其中相对成熟的有立体光固化(SLA) 、选择性激光烧结(SLS) 、分层实体制造(LOM) 、激光熔覆成形(LCF) 、激光近形制造(LENS) 。 (1) 光固化立体造型(SL —Stereolithography ,orSLA) 将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态光敏树脂逐点扫描,被扫描的树脂薄层产生光聚合反应固化形成零件的一个截面, 再敷上一层新的液态树脂进行扫描加工,如此重复直到整个原型制造完毕。这种方法的特点是精度高、表面质量好,能制造形状复杂、特别精细的零件,不足是设备和材料昂贵,制造过程中需要设计支撑。 (2) 分层实体制造(LOM—Laminated ObjectManufacturing) LOM工艺是根据零件分层得到的轮廓信息用激光切割薄材,将所获得的层片通过热压装置和下面已切割层粘合,然后新的一层纸再叠加在上面,依次粘结成三维实体。LOM主要特点是设备和材料价格较低,制件强度较好、精度较高。Helisys 公司研制出多种LOM工艺用的成型材料,可制造用金属薄板制作的成型件,该公司还开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。 (3) 选择性激光烧结(SLS —Se1ected LaserSintering) SLS 的原理是根据CAD 生成的三维实体模型,通过分层软件分层获得二维数据驱动控制激光束,有选择性地对铺好的各种粉末材料进行烧结,加工出要求形状的薄层,逐层累积形成实体模型,最后去掉未烧结的松散的粉未,获得原型制件。SLS的特点是可以采用多种材料适应不同的应用要求,而具有更广阔的发展前景。但能量消耗非常高,成型精度有待进一步提高。DTM
激光雷达技术的应用现状及应用前景
光电雷达技术 课程论文 题目激光雷达技术的应用现状及应用前景
专业光学工程 姓名白学武 学号2220140227 学院光电学院 2015年2月28日 摘要：激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用。介绍了激光雷达的工作原理、工作特点及分类，介绍了它们的研究进展和发展现状，以及应用现状和发展前景。 引言 激光雷达是工作在光频波段的雷达。与微波雷达的T作原理相似，它利用光频波段的电磁波先向目标发射探测信号，然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较，从而获得目标的位置(距离、方位和高度)、运动状态(速度、姿态)等信息，实现对飞机、导弹等目标的探测、跟踪和识别。 激光雷达可以按照不同的方法分类。如按照发射波形和数据处理方式，可分为脉冲激光雷达、连续波激光雷达、脉冲压缩激光雷达、动目标显示激光雷达、脉冲多普勒激光雷达和成像激光雷达等：根据安装平台划分，可分为地面激光雷达、机载激光雷达、舰载激光雷达和航天激光雷达；根据完成任务的不同，可分为火控激光雷达、靶场测量激光雷达、导弹制导激光雷达、障碍物回避激光雷达以及飞机着舰引导激光雷达等。 在具体应用时，激光雷达既可单独使用，也能够同微波雷达，可见光电视、
红外电视或微光电视等成像设备组合使用，使得系统既能搜索到远距离目标，又能实现对目标的精密跟踪，是目前较为先进的战术应用方式。 一、激光雷达技术发展状况 1.1关键技术分析 1.1.1空间扫描技术 激光雷达的空间扫描方法可分为非扫描体制和扫描体制，其中扫描体制可以选择机械扫描、电学扫描和二元光学扫描等方式。非扫描成像体制采用多元探测器，作用距离较远，探测体制上同扫描成像的单元探测有所不同，能够减小设备的体积、重量，但在我国多元传感器，尤其是面阵探测器很难获得，因此国内激光雷达多采用扫描工作体制。 机械扫描能够进行大视场扫描，也可以达到很高的扫描速率，不同的机械结构能够获得不同的扫描图样，是目前应用较多的一种扫描方式。声光扫描器采用声光晶体对入射光的偏转实现扫描，扫描速度可以很高，扫描偏转精度能达到微弧度量级。但声光扫描器的扫描角度很小，光束质量较差，耗电量大，声光晶体必须采用冷却处理，实际工程应用中将增加设备量。 二元光学是光学技术中的一个新兴的重要分支，它是建立在衍射理论、计算机辅助设计和细微加工技术基础上的光学领域的前沿学科之一。利用二元光学可制造出微透镜阵列灵巧扫描器。一般这种扫描器由一对间距只有几微米的微透镜阵列组成，一组为正透镜，另一组为负透镜，准直光经过正透镜后开始聚焦，然后通过负透镜后变为准直光。当正负透镜阵列横向相对运动时，准直光方向就会发生偏转。这种透镜阵列只需要很小的相对移动输出光束就会产生很大的偏转，透镜阵列越小，达到相同的偏转所需的相对移动就越小。因此，这种扫描器的扫
基于微课的近五年研究的文献综述
基于微课近五年研究成果的研究 摘要：本文从微课的内涵与特点、微课的研究状况、微课翻转课堂、微课的质疑对微课的研究状况进行了近5年的分析。对微课的认识由形式到内容、由片面到全面、由感性到理性、不断丰富和发展的过程；学术界对微课的研究也是呈逐年增长的趋势；微课和翻转课堂共同作用可以充分发挥学生在学习中的主体作用；微课热是暂时的,微课却是长期的，因为微课符合了网络时代学习碎片化的需要。 关键词：微课；内涵与特点；研究状况；翻转课堂； 二十一世纪，互联网技术迅猛发展，方便快捷的移动设备广泛普及。与此同时，现代社会人们对学习方式的多元化需求不断增长。以高科技产品为传播媒体、能满足任何人随时随地学习的微课，便应运而生。 然而微课并非中国本土产物，而是“舶来品”2011年，中国广东省佛山市举办了中小学微课设计与制作大赛。佛山教育局在大赛中首次正式给出“微课”概念。2011年，“佛山市中小学优秀微课作品展播平台”和“微课网”创立，微课自此开启了在实践层面上的建设与发展。2014年举办的中国外语微课大赛，全国已有28个省筹备参与。由此可见，微课的影响已经由广州一省逐步扩展到河北、河南、四川、云南、江西、浙江、内蒙、辽宁、广西、海南、山西等多省及北京、重庆、上海和天津市。微课在中国通过短短的几年时间，经历了由区域到全国、由中小学到高校的发展趋势演变，内容所涉及的学科也越来越丰富。对微课研究也成了学术界一个很热的话题，介于此，我想从学者们对微课的解读、微课的研究状况、微课的发展课堂的理论研究以及对微课的理解的误区探讨近些年来学者们对微课的研究。 （一）微课的内涵与特点 微课又称微课例或微课堂，主要以视频的方式记录课堂某学科知识点的教与学，此外还包括与其相关的教学设计、课件素材、教学反思、练习测试、学生反馈、专家同行点评等多种教学辅助资源。一个“微”字就可以说明微课的关键所在。“微”字意味着微课的上课时间短，而时间的短暂决定了课堂的学习内容少而精。 微课是个“舶来品”，国内对微课内涵的认识经历了一个循序渐进的过程。胡铁生是教育硕士，中学电教高级教师。他2012年起担任全国中小学教师微课大赛评委，专注于微课等领域的实践与研究。他在2011年、2012年和2013年三个不同时期分别给出了微课的定义： （1）2011年，胡老师把微课定义为“以教学视频为载体，针对某个知识点或教学环节，而开展的各种教学资源的有机结合体。 （２）2012年，他定义微课是包含与教学相配套的“微教案”“微练习”“微课件”“微反思”及“微点评”等支持性、扩展性资源的新型网络课程资源。（３）2013年，胡老师定义微课是“基于网络运行的、不受时空限制的微型网络课程资源。” 通过把胡铁生老师不同时间对微课的定义进行对比，可以发现，从2011年到2013年，以胡老师为代表的微课研究专家们对微课的认识由最初的把微课定义为
激光快速成型的特点与工艺(图)
手板模型按加工方式，主要可分为CNC数控加工，另外就是激光快速成型加工，本文主要介绍关于快速成型技术的制作原理与要点。 快速成型技术的特点： 与传统材料加工技术相比,快速成型具有鲜明的特点： 1．数字化制造。 2．高度柔性和适应性。可以制造任意复杂形状的零件。 3．直接CAD模型驱动。如同使用打印机一样方便快捷。 4．快速。从CAD设计到原型(或零件)加工完毕，只需几十分钟至几十小时。 5．材料类型丰富多样，包括树脂、纸、工程蜡、工程塑料（ABS等）、陶瓷粉、金属粉、砂等，可以在航空，机械，家电，建筑，医疗等各个领域应用。 快速成型的主要工艺： RP技术结合了众多当代高新技术：计算机辅助设计、数控技术、激光技术、材料技术等，并将随着技术的更新而不断发展。自1986年出现至今，短短十几年，世界上已有大约二十多种不同的成形方法和工艺，而且新方法和工艺不断地出现。目前已出现的RP技术的主要工艺有： 1.PCM工艺:无木模铸造。 2.SL工艺:光固化/立体光刻 。 3.FDM工艺:熔融沉积成形。 4.SLS工艺:选择性激光烧结。 5.LOM工艺:分层实体制造。 6.3DP工艺:三维印刷。 模型放置与添加零件支撑： 为了防止成型过程中零件的翘曲变形，需要给零件添加支撑。AFS（快速成型系统）提供了两种支撑方法，一种是网格支撑，一种是基于切片和零件形状的支撑。因为支撑只是在零件烧结成型的过程中防止零件翘曲变形，零件成型以后，支撑是需要去除的，因此支撑再烧结温度要小于零件的烧结温度。也就是激光束在扫描经过支撑的时候，激光器的功率要降低，扫描密度要降低，扫描线宽要增大。这样，支撑的烧结强度就低，成型以后很容易去除。如图2所示，成型零件是一个吸尘器的封盖，当封盖模型经过缩放处理后就可以添加支撑了，涂颜色的部分即是添加的支撑。添加支撑的原则是对那些悬掉点、下棱线、倾斜角度过大的表面三种结构需要加支撑。因此在放置模型时就应该考虑到支撑的放置问题。一般对表面质量要求较高的面最好放置为顶面，特别是对于细小凸起，更要放置在顶面；同时，如果凸起的尺寸太小，需要对凸起高度进行一定比例的放大。对于细长的悬臂类结构件最好横放，竖放难以保证悬臂的直线度。为了提高扫描的效率，一般应考虑将尺寸较大的边横放，减少扫描的层数，缩短加工时间。 激光快速成型的特点与工艺广州盛域 https://www.360docs.net/doc/6017925575.html, 2012年5月 快 速 成 型 与 自 动 化 技 术 Rapid prototyping ＆ automation technology 快速成型技术是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。以常用的激光快速成型来进行简单总结其工艺过程中的一些要点。第 1 页
快速成型技术激光快速成型机软件的操作
第3章激光快速成型机软件的操作 3.1概述 快速成型制作流程如图3-1所示，在利用快速成型机制做原型以前，必须先将用户所需的零件设计出CAD 模型，再将CAD 模型转换成快速成型机能够使用的数据格式，最终通过控制软件控制设备的加工运行。设计可以利用现在广泛应用在设计领域的三维CAD 设计软件，如Pro/E 、UG 、CATIA 、SolidWorks 、SolidEdge 、Inventor 、CAXA 、AutoCAD 等生成，在此不再叙述。如果已有设计好的油泥模型或有零件需要仿制，可以通过反求工程扫描完成CAD 模型（见反求章节）。 图3-1快速成型的制作流程图 快速成型机可直接根据用户提供的STL 文件进行制造。用户可使用能输出STL 文件的CAD 设计系统（如Pro/E 、UG 、CATIA 、SolidWorks 、Ideas 等）进行CAD 三维实体造型，其输出的STL 面片文件可作为快速成型机软件的输入文件。从上面流程图可见，数据处理软件接受STL 文件后，进行零件制作大小、方向的确定，对STL 文件分层、支撑设计、生成SPS 系列激光快速成型机的加工数据文件，激光快速成型机控制软件根据此文件进行加工制作。本章主要讲从以有三维CAD 开始介绍如何将其转换为快速成型机能够使用的数据格式并详细的说明激光快速成型机的控制软件的造作。介绍RPdata10.0数据处理软件、由数据处理软件实现用户设计目标 CAD 三维实体造 导出STL 格式数据 加载STL 格式数据 确定造型方向或制作布局 自动生成支撑 自动分层处理 SLC/HDI 格式数据输出 选择成型机型号 对应成型机数据加载、制作 RP 原型
四种常见快速成型技术
四种常见快速成型技术 FDM 丝状材料选择性熔覆（Fus ed Dep osi tion Mod eling）快速原型工艺是一种不依*激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。 丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。热塑性丝状材料（如直径为1.78m m的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。 这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS（M AB S）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。 FD M快速原型技术的优点是： 1、操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。 2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。 3、尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配。可快速构建瓶状或中空零件。 4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。 5、材料利用率高。 6、可选用多种材料，如可染色的A BS和医用A BS、PC、PP SF等。 FDM快速原型技术的缺点是： 1、做小件或精细件时精度不如SLA，最高精度0.127mm。 2、速度较慢。 SL A 敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereo litho gra phy）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。 在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固的粘结在前一层上，如此重复不已，知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面，即可取出工件，进行清洗和表面光洁处理。 光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件，能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作，或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具，以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模，使目前较为成熟的快速原型工艺。 SL A快速原型技术的优点是： 1、成形速度较快。 2、系统工作相对稳定。 3、尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在0.1m m（但，国内SL A精度在——0.3mm之间，
激光加工技术的现状及国内外发展趋势
激光加工技术的现状及国内外发展趋势——激光英才网 作为20世纪科学技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一，激光技术和激光产业的发展受到世界先进国家的高度重视。 激光加工是国外激光应用中最大的项目，也是对传统产业改造的重要手段，主要是kW 级到10kW级CO2激光器和百瓦到千瓦级Y AG激光器实现对各种材料的切割、焊接、打孔、刻划和热处理等。 激光加工应用领域中，CO2激光器以切割和焊接应用最广，分别占到70％和20％，表面处理则不到10％。而Y AG激光器的应用是以焊接、标记（50％）和切割（15％）为主。在美国和欧洲CO2激光器占到了70~80％。我国激光加工中以切割为主的占10％，其中98％以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范围内，而以热处理为主的约占15％，大多数是进行激光处理汽车发动机的汽缸套。这项技术的经济性和社会效益都很高，故有很大的市场前景。 在汽车工业中，激光加工技术充分发挥了其先进、快速、灵活地加工特点。如在汽车样机和小批量生产中大量使用三维激光切割机，不仅节省了样板及工装设备，还大大缩短了生产准备周期；激光束在高硬度材料和复杂而弯曲的表面打小孔，速度快而不产生破损；激光焊接在汽车工业中已成为标准工艺，日本Toyota已将激光用于车身面板的焊接，将不同厚度和不同表面涂敷的金属板焊接在一起，然后再进行冲压。虽然激光热处理在国外不如焊接和切割普遍，但在汽车工业中仍应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理。在工业发达国家，激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合，派生出激光快速成形技术。该项技术不仅可以快速制造模型，而且还可以直接由金属粉末熔融，制造出金属模具。 到了80年代，Y AG激光器在焊接、切割、打孔和标记等方面发挥了越来越大作用。通常认为Y AG激光器切割可以得到好的切割质量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。随着Y AG激光器输出功率和光束质量的提高而被突破。Y AG激光器已开始挤进kw级CO2激光器切割市场。Y AG激光器特别适合焊接不允许热变形和焊接污染的微型器件，如锂电池、心脏起搏器、密封继电器等。Y AG激光器打孔已发展成为最大的激光加工应用。 目前，国外激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打