快速成型典型工艺简介
四种常见快速成型技术
四种常见快速成型技术第一种常见快速成型技术：数控加工技术。
数控加工技术是一种机器控制加工技术，利用计算机及其相应的程序控制生产设备，进行机械加工，使得一次处理能完成的で一台以上的机器工具构成的加工中心,部件在台面上面固定，四个或以上的自动工具装在滑轨上, 根据电脑程序指定的加工参数，自动更换、安装选择夹具，分别做加工工作，从而完成制件定位、撬开、冲孔、攻丝、开槽、铰榫等复杂加工工作。
数控加工技术主要采用机械加工加工，适用于大批量生产或多种多样零件快速、高效率、低成本加工，且图纸精度高、表面光洁度高等。
第二种常见快速成型技术：熔融塑料成型技术。
熔融塑料成型技术首先将原料加工成模板，然后将模板放入机器中，当原料温度到达要求时，机器自动把原料按照设定的温度、时间及力度压入模具内，形成冷却后的成型物体。
这种技术利用塑料的特性，具有效率高，成型精度高，成型时根据原料的特性可以做出不同的加工处理，并且具有强度大，防水，耐高低温的特点，适用于各种塑料制品的快速成型。
第三种常见快速成型技术：射出成型技术。
射出成型技术指在机械压力下将原料熔融输送到射出模具成型模块中，随后由冷却系统冷却，完成制件的快速成型。
这种技术主要用于金属铸件、塑料件等的制造，具有造件精度高，尺寸稳定性好，表面光洁，强度高，厚度一致，成型快，节省材料等优点。
第四种常见快速成型技术：热压成型技术。
热压成型技术是把金属或塑料原料置于型模具内，用压力和热量同时共同作用，使金属和塑料原料发生塑性变形而成型的一种快速成型技术。
该技术采用型模具可以实现造型精度高、制件造型美观，制造完后制件可以免去热处理步骤；并且利用该技术进行多余的金属屑的再生，形成复合制件，极大的降低了制件的生产成本。
四大快速成型工艺和优缺点
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的粘结在前一层上，如此重复不已，直到整个产品成型完毕。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成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、 系统工作稳定。系统一旦开始工作，构建零件的全过程完全自动运行，无需专人看管，直到整个工艺 过程结束。 2、 尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在 0.1mm 以内。 3、 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。 4、 系统分辨率较高，因此能构建复杂结构的工件。 SLA 快速原型的技术缺点： 1、 随着时间推移，树脂会吸收空气中的水分，导致软薄部分的弯曲和卷翅。 2、 氦-镉激光管的寿命仅 3000 小时，价格较昂贵。同时需对整个截面进行扫描固化，成型时间较长，因 此制作成本相对较高。 3、 可选择的材料种类有限，必须是光敏树脂。由这类树脂制成的工件在大多数情况下都不能进行耐久性 和热性能试验，且光敏树脂对环境有污染，使皮肤过敏。 4、 需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中制作的每一个结构部位都能可靠定位。
粉末材料选择性烧结快速成型工艺适合于产品设计的可视化表现和制作功能测试零件。由于它可采用各种 不同成分的金属粉末进行烧结、进行渗铜等后处理，因而其制成的产品可具有与金属零件相近的机械性能， 故可用于制作 EDM 电极、直接制造金属模以及进行小批量零件生产。 SLS 快速成型技术的优点是：
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1、 与其他工艺相比，能生产最硬的模具。 2、 可以采用多种原料，例如绝大多数工程用塑料、蜡、金属、陶瓷等。 3、 零件的构建时间短，可达到 1in/h 高度。 4、 无需对零件进行后矫正。 5、 无需设计和构造支撑。 选择性烧结的最大优点是可选用多种材料，适合不同的用途、所制作的原型产品具有较高的硬度，可进行 功能试验。 SLS 快速原型技术缺点是： 1、 在加工前，要花近 2 小时的时间将粉末加热到熔点以下，当零件构建之后，还要花 5-10 小时冷却， 然 后才能将零件从粉末缸中取出。 2、 表面的粗糙度受到粉末颗粒大小及激光点的限制。 3、 零件的表面一般是多孔性的，为了使表面光滑必须进行后处理。 4、 需要对加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性，加工的成本高。 5、 该工艺产生有毒气体，污染环境。
快速成型技术
其在处理速度上都可以很好的满足需求，而且时间跨度不大，有利于实现产品开发的高速闭环反馈。 其二：集成化，快速成型技术使得设计环节和制造环节达到了很好的统一，我们知道在快速 成型的操作过程中，计算机中
的CAD模型数据会通过软件转化的方式，自动生成数控指令，依据数据的转化实现对于部件的合理加工。由此看来设计和 制造之间的鸿沟不再存在，达到了高度的集约化。 其三：适用性，快速成型技术，适翻分层技术制造工艺，将复杂的三维切成二维来处理，极大的简化了加工流程，在不存 在三维刀具的干涉的前提下，高效的处理好复杂的中空结构。无论是从理论上来讲，还是从实践上来讲，其技术的适用性 可以应对任何的复杂构件制造。 其四：可调整性，快速成型技术，即真正意义上的数字化系统，是制造业中的利器，我们操作员仅仅需要合理设置一下相 关的参数和属性， 就可以有针对性的处理好各种产品的样品制造和小批量生产；而且在此过程中，保证了成型过程的柔韧 性。 其五：自动化，快速成型技术，实现了完全的自动化成型，只要操作人员输入相关的参数,在不需要多少干涉的情况下，实 现整个过程的自动运行。
从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及，为新的制造技 术的产生奠定了技术物质基础。
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。
快速成型技术概述
和其他几种快速成型方法相比，该方一法也存在着许多缺点。主要有：
三、光固化成型工艺
四、叠层实体制造工艺
叠层实体制造工艺的基本原理
四、叠层实体制造工艺
2.叠层实体制造技术的特点 其主要特点如下： ( 1 )原型精度高。 ( 2 )制件能承受高达200℃ 的温度，有较高的硬度和较好的力学性能，可进行各种切削加工。 ( 3 )无须后固化处理。 ( 4 )无须设计和制作支撑结构。 ( 5 )废料易剥离。 ( 6 )可制作尺寸大的制件。 ( 7 )原材料价格便宜，原型制作成本低。
( 1 )能承受一定高温。 ( 2 )与成型材料不浸润，便于后处理。 ( 3 )具有水溶性或者酸溶性。 ( 4 )具有较低的熔融温度。 ( 5 )流动性要好。
五、熔融沉积快速成型工艺
选择性激光烧结工艺的基本原理
当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。
01
1940年，Perera提出相似的方法，即沿轮廓线切割硬纸板，然后堆叠，使这些纸板形成三维地貌图。
02
1964年，Zang进一步细化了该方法，建议用透明的纸板，每一块均带有详细的地貌形态标记。
03
1972年，Matsubara使用光固化材料，光线有选择地投射或扫射到这个板层，将规定的部分硬化，没有扫描或没有一硬化的部分被某种溶剂溶化。
04
五、熔融沉积快速成型工艺
五、熔融沉积快速成型工艺
2.熔融沉积工艺的特点 熔融沉积快速成型工艺之所以被广泛应用，是因为它具有其他成型方法所不具有的许多优点。具体如下： ( 1 )由于采用了热融挤压头的专利技术，使整个系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。 ( 2)成型速度快。 ( 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。 ( 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，且材料寿命长。 ( 7 )支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
四种典型的快速成型技术的成型原理
四种典型的快速成型技术的成型原理一、激光烧结成型原理激光烧结成型（Selective Laser Sintering，简称SLS）是一种快速成型技术，其成型原理是利用激光束对粉末材料进行烧结，逐层堆积形成所需的三维实体。
激光烧结成型的过程主要包括以下几个步骤：首先，利用计算机辅助设计（CAD）软件将待制造的物体进行三维建模，并将模型数据转化为机器能够识别的格式。
然后，将烧结材料粉末均匀地铺在工作台上，使其表面平整。
接下来，利用激光束控制系统，将激光束按照预定的路径和参数扫描在粉末层表面，使其局部熔融烧结。
激光束的能量使粉末颗粒之间发生熔融和烧结，形成一层固体物质。
再次铺上一层新的粉末材料，重复上述步骤，逐层堆积，直至形成整个三维实体。
最后，将成品从未熔融的粉末中清理出来，并进行后续处理，如热处理或表面处理。
激光烧结成型技术具有成型速度快、制作精度高、制造复杂度高等优点。
由于其成型过程中无需使用支撑材料，可以制造出具有复杂内部结构的零件，因此被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
二、光固化成型原理光固化成型（Stereolithography，简称SLA）是一种常见的快速成型技术，其成型原理是利用紫外线激光束对光固化树脂进行逐层固化，最终形成所需的三维实体。
光固化成型的过程主要包括以下几个步骤：首先，利用计算机辅助设计（CAD）软件将待制造的物体进行三维建模，并将模型数据转化为机器能够识别的格式。
然后，将液态光固化树脂均匀地铺在工作台上。
接下来，利用紫外线激光束扫描器，将激光束按照预定的路径和参数照射在树脂表面，使其局部固化。
激光束的能量使树脂中的光敏物质发生聚合反应，从而使树脂由液态变为固态。
再次涂覆一层新的液态光固化树脂，重复上述步骤，逐层固化，最终形成整个三维实体。
最后，将成品从未固化的树脂中清洗出来，并进行后续处理，如烘干或光刻。
光固化成型技术具有成型速度快、制造精度高、制造复杂度高等优点。
快速成型制造的几种典型工艺与后处理
应用
汽车、建筑等领域。
选择性激光烧结（SLS）工艺
原理
01
选择性激光烧结技术采用粉末材料作为原料，通过计算机控制
激光束对材料进行选择性烧结，最终得到三维实体。
特点
02
选择性激光烧结技术适合制作金属零件，具有较高的强度和硬
度。
应用
03
航空航天、汽车等领域。
三维打印（3DP）工艺
原理
三维打印技术采用粉末或液体材料作为原料，通过计算机控制喷嘴 将材料逐层喷射到成型区，最终得到三维实体。
用于制造轻量化结构件和复杂 零部件。
新产品开发
用于制造产品原型，方便进行 设计验证和功能测试。
医疗器械制造
用于制造医疗设备和器械，如 手术器械、假肢等。
教育领域
用于教学和实验，让学生更好 地理解产品设计、制造和材料 科学等方面的知识。
02
几种典型的快速成型工艺
立体光刻（SL）工艺
原理
立体光刻技术采用光敏树脂作为 原料，通过计算机控制紫外激光 束照射到光敏树脂表面，逐层固
在汽车制造领域，快速成型制造技术可以用于生产汽车设计原型，这些原型可以用于测试、修改等。
应用案例四：文化创意领域
艺术品
快速成型制造技术可以用于生产艺术品，如雕塑、装置艺术等。
玩具
在文化创意领域，快速成型制造技术可以用于生产玩具，这些玩具可以用于娱乐、教育等。
THANKS。
应用案例二：医疗领域
医疗器械
快速成型制造技术可以用于生产医疗器械，如手术器械、牙 科器械等。
人体模型
在医疗领域，快速成型制造技术可以用于生产人体模型，这 些模型可以用于手术模拟、康复训练等。
应用案例三：汽车制造领域
快速成型制造的几种典型工艺与后处理
一、光固化成型（SLA）
1.光固化成型的基本原理 利用激光扫描和光敏树脂固化的原理。具体见书
P121. 2.光固化成型特点 优点： 尺寸精度高 表面质量好 制作复杂的模型 可以直接制作熔模铸造的具有中空结构的消失型
缺点： 尺寸稳定性差 需要支撑结构 成本高 可适用的材料少 树脂具有气味和毒性。 需要二次固化 树脂性能不如常用的工业塑料
四、熔融沉积制造（FDM) 1.基本原理 2.特点 3.后处理
五、三维打印（3DP) 1.基本原理 2.特点 3.后处理
六、五种成型方法的比较。 见书P132 表格6-1.
Байду номын сангаас
3.光固化的后处理 晾干 工业酒精对树脂原型表面和型腔清洗 去除支撑 二次固化 光整处理、打磨、喷砂
二、分层实体制造（LOM) 1、分层实体制造原理 2、分层实体制造特点 3、后处理
适用于大中型原型，翘曲变形小，成型时间短的 产品、直接制作砂型铸造模。
三、选择性激光烧结（SLS） 1、基本原理 2、制造特点 3、后处理
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快速成形典型工艺简介
关键词及简称
光固化成形（简称：SLA或AURO）光敏树脂为原料
熔融挤压成形（简称：FDM或MEM）ABS丝为原料
光固化成形
光固化成形是最早出现的快速成形工艺。
其原理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(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光的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。
图1光固化工艺原理图
工艺过程为：液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下, 能在液体表面上扫描, 扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制, 光点扫描到的地方, 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，液面始终处于激光的焦平面，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，刮平器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, 得到一个三维实体原型。
光固化工艺的设备做出的零件其优点是精度较高、表面效果好，零件制作完成打磨后，将层层的堆积痕迹去除。
光固化工艺是运行费用最高，且强度低无弹性，无法进行装配。
光固化工艺设备的原材料很贵，种类不多。
光固化设备的零件制作完成后，还需要在紫外光的固化箱中二次固化，用以保证零件的强度。
液漕内的光敏树脂经过半年到一年的时间就要过期，所以要有大量的原型服务以保证液漕内的树脂被及时用完，否则新旧树脂混在一起会导致零件的强度下降、外形变形。
如需要更换不同牌号的材料就需要将一个液漕的光敏树脂全部更换，工作量大、树脂浪费很多。
一年内液漕光敏树脂必须用完否则将会变质，用户需要重新投入近十万元采购光敏树脂。
三十万的端面泵浦固体紫外激光器只能用1万小时，使用两年后激光器更换需要二次投入三十万的费用。
振镜系统也是有易损件，再次更换需要十几万元的投入。
由于设备的运行费用高，这种设备一般被大型集团或有足够资金的企业采购。
熔融挤压成形
熔融挤压成形工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成型。
熔融挤压成形工艺原理是材料先抽成丝状，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充
轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结，层层堆积成型。
图2熔融挤压工艺原理图
熔融挤压成形设备的优点是国内外现有设备中运行成本最低的。
此种工艺的设备无需激光器，省掉二次投入的大量费用；此种工艺的特点是既可以将零件的壁内做成网状结构，也可以将零件的壁做成实体结构。
这样当零件壁内是网格结构时可以节省大量材料。
由于原材料为ABS塑料（密度小），所以一公斤材料可以制作大量原型。
而且原材料的品种多，原材料的更换只需要将丝盘更换既可，操作方便，利于用户根据不同的零件选择不同的材料。
熔融挤压成形的零件成形样件强度好、易于装配、且在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。
由于熔融材料堆积成形工艺具有一些显著优点，该工艺发展极为迅速。
由于运行成本低，在江浙和广东地区被众多民营企业采购，也是众多学校采购的首选。