快速成型在汽车行业的应用17页PPT
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新能源汽车制造技术教学课件：7-2快速成型制造技术
01.快速成型制造技术-05.快速成型的特点
(1)快速性 从CAD设计到原型零件制成，一般只需几个小时至几十个小时，速度比传统的成型方法快得多，使快 速成型技术尤其适合于新产品的开发与管理。 (2) 设计制造一体化 落后的CAPP一直是实现设计制造一体化的较难克服的一个障碍，而对于快速成型来说，由于采用了离 散堆积的加工工艺，CAPP已不再是难点，CAD和CAM能够很好地结合。 (3) 自由成型制造 自由的含义有两个：一是指可以根据零件的形状，无需专用工具的限制而自由地成型，可以大大缩短 新产品的试制时间；二是指不受零件形状复杂程度限制。
度范围在0.025～0.762mm，一层叠一层最后形成整个零件模型。
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01.快速成型制造技术-05.快速成型的特点
(4) 高度柔性 仅需改变CAD模型，重新调整和设置参数即可生产出不同形状的零件模型。
(5) 材料的广泛性 快速成型技术可以制造树脂类、塑料类原型，还可以制造出纸类、石蜡类、复合材料以及金属材料和陶
瓷材料的原型。
(6) 技术的高度集成 RP技术是计算机、数据、激光、材料和机械的综合集成，只有在计算机技术、数控技术、激光器
快速成型制造技术
01.快速成型制造技术-01.快速成型的原理
20世纪80年代末、90年代初发展起来的快速成型（Rapid Prototyping&Manu facturing：RP）技术，突 破了传统的加工模式，是近20年制造技术领域的一次重大突破。
它是在计算机控制与管理下根据零件CAD模型，采用材料精确堆积(由点堆积成面，由面堆积成三维实 体)的方法制造原型或零件的技术，是一种基于离散/堆积成型原理的新型制造方法。
快速成型技术原理PPT课件
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Rapid Prototype 快速成型
选择性激光烧结(Selected Laser Sintering, SLS)
SLS法是采用滚筒将粉末铺撒成薄薄的一层(100μ-200μ),用红外板将粉末预热至稍低 于熔点温度,然后用计算机控制激光束按原型或零件的截面形状扫描平台上的粉末.激光束 扫描所到之处,粉末被烧结形成物理模型的组成部分.升降工作台一个层厚,用滚筒在已烧结 层上再铺撒一层粉末,用激光束扫描烧结.依次重复逐层烧结直至形成完整原型。全部烧结 后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。
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Rapid Prototype 快速成型
立体光固化成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA)
该技术以光敏树脂为原料,采用计算机控制下的紫外激光,以预定原型各分 层截面的轮廓为轨迹逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚反应后固化,从 而形成一个薄层截面.当一层固化后,向上(或向下)移动工作台,在刚刚固化的树 脂表面布放一层新的液态树脂,再进行新一层扫描固化.新固化的一层牢固地粘 合在前一层上,如此重复至整个原型制造完毕。
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Rapid Prototype 快速成型
目前快速成型技术的成型工艺方法有十几种,各种方法有自身的特 点和实用范围。比较成熟并已商品化的成型方法有:
• 立体光固化成型 (Stereo Lithography Apparatus, SLA) • 分层实体制造 (Laminated Object Manufacturing, LOM) 、 • 选择性激光烧结 (Selected Laser Sintering, SLS) 、 • 熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM) 。
Rapid Prototype 快速成型
选择性激光烧结(Selected Laser Sintering, SLS)
SLS法是采用滚筒将粉末铺撒成薄薄的一层(100μ-200μ),用红外板将粉末预热至稍低 于熔点温度,然后用计算机控制激光束按原型或零件的截面形状扫描平台上的粉末.激光束 扫描所到之处,粉末被烧结形成物理模型的组成部分.升降工作台一个层厚,用滚筒在已烧结 层上再铺撒一层粉末,用激光束扫描烧结.依次重复逐层烧结直至形成完整原型。全部烧结 后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。
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Rapid Prototype 快速成型
立体光固化成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA)
该技术以光敏树脂为原料,采用计算机控制下的紫外激光,以预定原型各分 层截面的轮廓为轨迹逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚反应后固化,从 而形成一个薄层截面.当一层固化后,向上(或向下)移动工作台,在刚刚固化的树 脂表面布放一层新的液态树脂,再进行新一层扫描固化.新固化的一层牢固地粘 合在前一层上,如此重复至整个原型制造完毕。
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Rapid Prototype 快速成型
目前快速成型技术的成型工艺方法有十几种,各种方法有自身的特 点和实用范围。比较成熟并已商品化的成型方法有:
• 立体光固化成型 (Stereo Lithography Apparatus, SLA) • 分层实体制造 (Laminated Object Manufacturing, LOM) 、 • 选择性激光烧结 (Selected Laser Sintering, SLS) 、 • 熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM) 。
25---快速成型技术在制造行业的应用
快速成型与快速模具技术在汽车试制中的应用赵毅上海联泰科技有限公司引言制造产业是人类社会赖以生存和发展的基础，是社会物质财富的主要来源。
据统计，美国68%的财富来源于制造业，日本国民总产值中49%（1990年）是由制造业提供的，英国在20世纪70年代制造业对于国民总产值的贡献约为35%，我国制造业在国民总产值中所占的比例接近40%，并正在以强劲势头增长。
制造业的水平反映了一个国家或地区的经济实力、科技水平、人民的生活质量及国防能力。
从20世纪90年代开始，市场环境发生了巨大变化。
一方面表现为消费者需求日益主体化、个性化和多样化；另一方面则是产品制造商们都着眼于全球市场的激烈竞争。
面对市场，不但要迅速地设计出符合人们消费需求的产品，而且还必须很快地生产制造出来，抢占市场。
快速响应市场需求，已成为制造业发展的重要走向。
快速成型（也称快速原型）制造技术(Rapid Prototyping & Manufacturing, RP & M )就是在这种背景下逐步形成并得以发展的。
实践证明借助于RP&M技术，企业不但可以优化设计，而且可大大缩短新产品开发周期，降低开发成本，从而提高企业的竞争力，因而RP&M技术的应用迅速推广。
据2001年Wohlers Associates Inc. 对14家RP系统制造商和43家RP服务机构的统计，对RP模型需求的行业中，日用消费品和汽车两大行业对RP的需求占整体需求50%以上，而医学领域的需求增长迅速，其他的学术机构、宇航和军事领域对RP的需求也占有一定的比例。
设计可视化、装配检验与功能模型（Fit / Form / Function）仍然占据着RP模型的主要需求，约占60%，而另一主要应用领域就是快速模具母模的需求。
汽车工业是我国的支柱产业，上海正成为我国汽车制造的重要基地。
中国加入WTO后，国内汽车制造的压力越来越大，汽车的研发变得越来越重要，而试制是汽车研制中的重要一环。
第4章 快速成型概述 ppt课件[1]
![第4章 快速成型概述 ppt课件[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/6f6988b803d8ce2f0166239e.png)
直接用LOM制造的模具型芯和型腔接
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LOM模具的特点是：
（1）模具翘曲变形小，成型过程无需设计和制作支 撑结构。
（2）有较高的强度和良好的力学性能，但薄壁件的 抗拉强度和弹性不够好。
（3）适用于制造中大型模具。
（4）后续打磨处理耗时费力，模具制造周期增加， 成本提高
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迫成型。多用于毛坯制造。但也有直接用于最
终零件成型，精密铸造、精密锻造属净成型或
近净成型。
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堆积成型： 把材料（气、液、固相）有序地
堆积起来的成型。RP属于堆积成型 （先离散再堆积）近净成型工艺。
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生长成型：
利用材料的活性进行成型的方 法。自然界中的生物（植物、动物） 个体发育均属于生长成型。这是最 高层次的成型方法。
数字模型可视化，可以进行设计评价、干涉检验，
甚至某些功能测试，将设计缺陷消灭在初步设计阶
段，减少损失。
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1. 概念模型的可视化、零件的观感评价 2. 结构设计验证与装配效验 3. 性能和功能测试
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应用一： 概念模型的可视化、零件的观感评价
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▪ 粉末烧结与粘结：原材料是固态粉末，分别通 过激光烧结或用粘结剂粘结把材料粉末连接起 来
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▪ 丝材、线材熔化粘结：原材料为固态的丝材、或线 材，通过升温使其熔化并按指定的路线堆砌出需 要的形状
▪ 膜、板材层合：原材料是固态的板或膜，通过粘 结把各片簿层板粘结在一起，或者是利用塑料膜 的光聚合作用而把各层膜片粘结起来。
快速成型技术介绍PPT课件
新材料
制品
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RP技术基本原理：离散—堆积（叠加）
三维模型构建： Pro/E、UG、 SolidWorks、 激光扫描、 CT断层扫描等
三维模型的近 似处理:三角形 平面来逼近原
来的模型 （STL文件）
三维模型的切 片处理：加工 方向（Z方向）
进行分层
后处理：打磨、 抛光、涂挂、
烧结等
成型加工：成型 头（激光头或 喷头）按各截面 轮廓信息扫描
间隔一 般取
0.05m-0.5mm，
常用
0.1mm
7
图3、 RP成型过程图
各层固化粘结： 树脂或塑料的链 式反应固化、无 化学反应的熔融 粘结固化和用粘 结剂将片体粘结
的方法。
8
3、RP技术的特点和影响 新产品开发的一般过程：
模具：制模、 试模、修模， 时间，成本
设计
试制
试验
RP：设计、 成型，
时间，成本
征求用户意见
市场推销
生产
修改定型
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RP技术的主要特点： （1）可以制造任意复杂的三维几何实体 （2）快速性 :几个小时到几十个小时就可制造出零件 （3）高度柔性：无需任何专用夹具或工具 （4）产品结构与性能的及时快速优化 （5）进行小批量生产 （6）RP技术有利于环保
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二、RP技术加工方法和设备
LOM缺点：材料浪费严重，表面质量差。
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3、SLS
SLS工艺最初由美国德克萨斯大学奥斯汀分校 (UIIiversity of Texas at Austin)的Carl Deckard于1989年在 其硕士论文中提出，后由Texas大学组建的DTM公司于 1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinterstation。
先进制造技术——快速成型技术-PPT
国内的清华大学与北京殷华公司较早地进行了FDM 工艺商品化系统的研制工作，并推出熔融挤压制造设备 MEM250等。
FDM 原理 图
二、特点
优点：
1、采用热熔挤压头专利技术，系统结构原理和操作简 单，且使用无毒的原材料，设备可安装在办公环境中。
2、成型速度快。不需要SLA中的刮板工序。 3、用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 4、可以成型任意复杂程度的零件。如复杂的内腔、孔 等。 5、原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形 小。 6、原材料利用率高。 7、支撑去除简单。
快速成形技术
概述：
快速成形技术（Rapid Prototyping，简称RP）20世 纪80年代发展起来的，它综合了机械工程、CAD、 数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、 直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功 能的原型或直接制造零件，从而大大缩短产品的研 制周期。因而，被认为是近20来制造领域的一个重 大突破。影响力与数控技术相当。
SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末） 在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积 成形。
SLS原理图
工作台上均匀铺上一 层很薄（0.1~0.2mm） 的粉末，激光束在计算 机的控制下按照零件分 层轮廓有选择性地进行 烧结，一层完成后再进 行下一层烧结。全部烧 结完成后去掉多余的粉 末，再进行打磨、烘干 等处理便获得零件。
又称熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热融化， 通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头沿零件截 面轮廓和填充轨迹运动，挤出的材料迅速固化并与周围 材料粘结，层层堆积而成。
主要适用于模具行业新产品开发和医疗、考古等基 于数字成像技术的三维实体模型制造。
FDM工艺由美国学者Dr.Scott Crump于1988年研制 成功，并由美国Stratasys公司推出商品化的机器。1993 年开发第一台FDM1650机型后，先后推出FDM2000、 FDM3000、FDM8000等。
FDM 原理 图
二、特点
优点：
1、采用热熔挤压头专利技术，系统结构原理和操作简 单，且使用无毒的原材料，设备可安装在办公环境中。
2、成型速度快。不需要SLA中的刮板工序。 3、用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 4、可以成型任意复杂程度的零件。如复杂的内腔、孔 等。 5、原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形 小。 6、原材料利用率高。 7、支撑去除简单。
快速成形技术
概述：
快速成形技术（Rapid Prototyping，简称RP）20世 纪80年代发展起来的，它综合了机械工程、CAD、 数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、 直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功 能的原型或直接制造零件，从而大大缩短产品的研 制周期。因而，被认为是近20来制造领域的一个重 大突破。影响力与数控技术相当。
SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末） 在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积 成形。
SLS原理图
工作台上均匀铺上一 层很薄（0.1~0.2mm） 的粉末，激光束在计算 机的控制下按照零件分 层轮廓有选择性地进行 烧结，一层完成后再进 行下一层烧结。全部烧 结完成后去掉多余的粉 末，再进行打磨、烘干 等处理便获得零件。
又称熔丝沉积，它是将丝状的热熔性材料加热融化， 通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。喷头沿零件截 面轮廓和填充轨迹运动，挤出的材料迅速固化并与周围 材料粘结，层层堆积而成。
主要适用于模具行业新产品开发和医疗、考古等基 于数字成像技术的三维实体模型制造。
FDM工艺由美国学者Dr.Scott Crump于1988年研制 成功，并由美国Stratasys公司推出商品化的机器。1993 年开发第一台FDM1650机型后，先后推出FDM2000、 FDM3000、FDM8000等。
《快速成型技术》课件
医学领域应用
制作医学模型
01
在医学领域，快速成型技术可以用于制作人体组织、器官或骨
骼的模型，辅助医生进行手术规划和模拟。
定制植入物
02
对于需要植入人体内的医疗设备，如牙齿、骨骼等，可以通过
快速成型技术制作出符合患者需求的个性化植入物。
药物研发
03
在药物研发过程中，快速成型技术可以用于制作药物分子模型
悬浮液喷射成型等 微滴喷射成型
金属粉末激光烧结 喷墨式成型
04
快速成型技术的应用案例
产品原型设计
1 2 3
快速制作产品原型
快速成型技术能够快速、准确地制作出产品原型 ，缩短了产品开发周期，降低了开发成本。
优化产品设计
通过制作原型，设计师可以更直观地评估产品外 观、结构和功能，及时发现和改进设计中的问题 。
数据转换与处理
快速成型的数据来源主要是 CAD（计算机辅助设计）软件
设计的三维模型。
数据处理包括模型切片、坐标转 换等步骤，将三维模型转换为快
速成型机可执行的层片数据。
数据处理过程中，需进行支撑结 构设计和工艺参数设置，以确保
成型过程的稳定性和准确性。
成型材料与特性
快速成型的材料种类繁多，包括塑料、树脂、金 属粉末、陶瓷等。
优点
可加工复杂结构、材料种 类多、加工速度快。
应用
广泛应用于航空航天、汽 车制造、医疗器械等领域 。
三维印刷
原理
类似于二维印刷，通过在特定材料上 逐层印刷粘合剂或特殊墨水，形成三 维实体。
优点
应用
适用于快速原型制造、个性化定制等 领域。
设备简单、操作方便、可快速制造出 原型。
其他快速成型技术
快速成型技术ppt课件
4、对STL文件进行分层处理，生成CLI文件（使用Daphne 数据处理软件）
5、退出数据处理软件系统
制 造 原
型
打开电源、计算机
启 动 控 制 软 件 C a rk 打 开 要 成 形 的 C LI 文 件
初始化系统 启动温度控制系统
工作台清理 对高
检查系统
成形原型件
原型保温
原型后处理
成形准备 造型
FDM特点
系统及运行成本： FDM工艺无需其他快速成形系统中昂贵的 关键部件－激光器，故MEM快速成形控制系统成本较低；成 形材料相对其他快速成形系统价格低廉；MEM原型特有空隙 结构，节约材料与成形时间。
后处理：原型后处理简单，方便。 工艺适用范围： FDM工艺适用于薄壳体零件及微小零件，如
电器外壳、手机外壳、玩具等，都是现代社会比较实用流行 的用品；而且原型强度比较好，近似于实际零件，可以作模型设计
CAD模型 的近似处
理
对STL文 件
切片处理
原型制作流程图
逐层 制造
三维CAD模型设计
在PC机或图形工作站上用三维软件 pro/E solidworks UG CATIA
等设计零件的三维CAD模型。
CAD模型的近似处理
用STL文件格式进行数据 转换，将三维实体表面用一系 列相连的小三角形逼近，得到 STL格式的三维近似模型文件。
RP技术是借助计算机辅助设计或由实体逆向方法取得原型或零件几进而以 此建立数字化模型，再利用控制的机电集成制造系统，逐点、逐面地进行材料 “三维堆积”成型，再必要的后处理，使其在外观、強度和性能等方面达到设计 要求，达到快速、准确地制造原型或实际零件之方法。
➢ 基本原理 ➢ 重要特征 ➢ 技术特点 ➢ 工艺分类
5、退出数据处理软件系统
制 造 原
型
打开电源、计算机
启 动 控 制 软 件 C a rk 打 开 要 成 形 的 C LI 文 件
初始化系统 启动温度控制系统
工作台清理 对高
检查系统
成形原型件
原型保温
原型后处理
成形准备 造型
FDM特点
系统及运行成本： FDM工艺无需其他快速成形系统中昂贵的 关键部件－激光器，故MEM快速成形控制系统成本较低；成 形材料相对其他快速成形系统价格低廉；MEM原型特有空隙 结构，节约材料与成形时间。
后处理：原型后处理简单，方便。 工艺适用范围： FDM工艺适用于薄壳体零件及微小零件，如
电器外壳、手机外壳、玩具等，都是现代社会比较实用流行 的用品；而且原型强度比较好，近似于实际零件，可以作模型设计
CAD模型 的近似处
理
对STL文 件
切片处理
原型制作流程图
逐层 制造
三维CAD模型设计
在PC机或图形工作站上用三维软件 pro/E solidworks UG CATIA
等设计零件的三维CAD模型。
CAD模型的近似处理
用STL文件格式进行数据 转换，将三维实体表面用一系 列相连的小三角形逼近，得到 STL格式的三维近似模型文件。
RP技术是借助计算机辅助设计或由实体逆向方法取得原型或零件几进而以 此建立数字化模型，再利用控制的机电集成制造系统，逐点、逐面地进行材料 “三维堆积”成型，再必要的后处理，使其在外观、強度和性能等方面达到设计 要求，达到快速、准确地制造原型或实际零件之方法。
➢ 基本原理 ➢ 重要特征 ➢ 技术特点 ➢ 工艺分类
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快速成型在汽车行业的应用
•பைடு நூலகம்
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
•பைடு நூலகம்
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
END
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃