快速成型技术的特点.ppt
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快速成型技术
目前快速成型机的数据输入主要有两种途径：一是设计人员利用计算机辅助设计软件 (如 Pro /Engineering , SolidWo rks, IDEAS, M DT, Auto CAD等 ) ，根据产品的要求设计三维模型 ， 或将已有产品的二维三视图转换为三维模型； 另一种是对已有的实物进行数字化 ， 这些实物可 以是手工模型、工艺品等。这些实物的形体信息可以通过三维数字化仪、 CT和 MRI等手段采集 处理 ,然后通过相应的软件将获得的形体信息等数据转化为快速成型机所能接受的输入数据 。
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。
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。
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) 。
快速成型技术
b.设计的易达性
• 可以制造任意复杂形状的三维实体模型，快速成型技术不受零件几何 形状的限制，在计算机管理和控制下能够制造出常规加工技术无法实 现的复杂几何形状零件的建模，能充分体现设计细节，尺寸和形状精 度大为提高，零件不需要经一步加工。
c.快速性
• RP技术是一项快速直接地单件零件的技术。可以直接接受产品设计 （CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型，大大缩短新 产品开发周期、降低成本、提高开发质量。
分层实体成型——LOM成ห้องสมุดไป่ตู้工艺
• LOM(Laminated Object Manufacturing)工艺或称为叠层实体 制造，其工艺原理是根据零件分层几 何信息切割箔材和纸等，将所获得的 层片粘接成三维实体。其工艺过程是： 首先铺上一层箔材，然后用CO，激 光在计算机控制下切出本层轮廓，非 零件部分全部切碎以便于去除。当本 层完成后，再铺上一层箔材，用滚子 碾压并加热，以固化黏结剂，使新铺 上的一层牢固地粘接在已成形体上， 再切割该层的轮廓，如此反复直到加 工完毕，最后去除切碎部分以得到完 整的零件。该工艺的特点是工作可靠， 模型支撑性好，成本低，效率高。缺 点是前、后处理费时费力，且不能制 造中空结构件。
选择性激光烧结成型——SLS成型工艺
SLS(Selective Laser Sintering)工艺，常 采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材 料的粉末作为成形材料。其工艺过程是： 先在工作台上铺上一层粉末，在计算机控 制下用激光束有选择地进行烧结(零件的 空心部分不烧结，仍为粉末材料)，被烧 结部分便固化在一起构成零件的实心部分。 一层完成后再进行下一层，新一层与其上 一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成 后，去除多余的粉末，便得到烧结成的零 件。该工艺的特点是材料适应面广，不仅 能制造塑料零件，还能制造陶瓷、金属、 蜡等材料的零件。造型精度高，原型强度 高，所以可用样件进行功能试验或装配模 拟。
快速成型的技术ppt课件
的。E.M.Sachs于1989年申请了3DP（Three-Dimensional Printing） 专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。3DP 工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。 所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接 剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的 零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后， 成型缸下降一个距离（等于层厚：0.013～0.1mm）,供粉缸上升一高 度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在 计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造 层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送 粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘 结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较 容易去除。
• 该工艺的特点是成形速度快，成形材料价格低，适合做 桌面型的快速成形设备。并且可以在粘结剂中添加颜料， 可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一， 有限元分析模型和多部件装配体非常适合用该工艺制造。 缺点是成形件的强度较低，只能做概念型使用，而不能做 功能性试验。
• 三维印刷(3DP)－－高速多彩的快速成型工艺
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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
• 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、
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 ）－制作大型铸件的快速成型工艺
• 该工艺的特点是成形速度快，成形材料价格低，适合做 桌面型的快速成形设备。并且可以在粘结剂中添加颜料， 可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一， 有限元分析模型和多部件装配体非常适合用该工艺制造。 缺点是成形件的强度较低，只能做概念型使用，而不能做 功能性试验。
• 三维印刷(3DP)－－高速多彩的快速成型工艺
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。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
• 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、
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 ）－制作大型铸件的快速成型工艺
快速成型技术应用(共8张PPT)
随着技术的发展，甚至可以打印出具有活性的人体组织等。
制造业也需要很多3D打印产品，因为3D打印无论是在成本、速度和精确度上都要比传统制造好很多。
完全合乎设计者的要求，同时又能节省大量材料。
医疗行业 科学研究 产品模型 建筑设计 图10-4 对RP模型需求的目的
在建筑业里，工程师和设计师们已经接受了用3D打印机打印的建筑模型，这种方法快速、成本低、环保，同时制作精美。
快速成型与3D打印应用
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by Guild Design Inc.
其他 建筑 政府/军用 科研
航空航天 工业设备
交通设备
医疗
消费品/电子
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3.6% 3.9%
5.2%
6.8%
性的人体组织等。
适合研究。
第6页，共8页。
4. 本模块的内容
快速成型与3D打印应用
1 RP技术在新产品开发中的应用
2
RP技术在快速制模中的应用
3
RP技术在医学领域的应用
4
RP技术在艺术领域的应用
5 RP技术在快速铸造中的应用
第7页，共8页。
Thank You!
第8页，共8页。
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第一节 快速原型的基本用快途速成型与3D打印应用
2. 2013年全球3D打印市场规模
根据2013版的Wohlers显示，2013年全球3D打印市场规模约40亿美元，相比 2012年几乎翻了一番。其大体分布概况如下：欧洲约10亿美元，美国约15亿美元，中 国所占份额约3亿美元
第4章 快速成型概述
精选2021版课件
8
4.1.2 快速成型的过程
快速成型基于离散/堆积的思想， 将一个物理实体复杂的三维加工，离散 成一系列二维层片,然后逐点、逐面进行 材料的堆积成型。 是一种降维制造或者 称增材制造技术。
精选2021版课件
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4.1.2 快速成型的过程
精选2021版课件
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CAD模型 Z向离散化（分层）
第4章 快速成型技术概述
4.1 快速成型的原理
4.2 快速成型制造工艺的分类
4.2 快速成型技术的应用
4.3 快速成型技术的研究现状及发展趋
势
精选2021版课件
1
4.1 快速成型的原理
4.1.1 快速成型制造的基本概念 4.1.2 快速成型的过程 4.1.3 快速成型技术的特点
精选2021版课件
2
5）技术的高度集成。 集成了CAD、CAM、CNC、
激光、材料等技术。与反求工程（RE）、网络技
术等结合，成为产品精选开2021发版课的件 有力工具。
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4.2 快速成型制造工艺的分类
一、按制造工艺所使用的材料的状态、 性能特征分为：
▪ 液态聚合、固化：原材料是液态的，利用光能 或热能使特殊的液态聚合物固化从而形成所需 的形状
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。
精选2021版课件
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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
精选2021版课件
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应用一： 概念模型的可视化、零件的观感评价
消费品
精选2021版课件
精选2021版课件
快速成型技术的特点
快速成型技术的发展趋势现状：由于受材料的限制，快速原型还不能用作实际工作零件问题：1、零件精度、有限的材料种类和力学性能2、目前，RP系统所用材料有限，与常规金属和工业塑料相比，RP原型较脆，价格昂贵，且对人体有害。
发展趋势1、金属零件的快速成型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、成型材料的系列化、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、用户受益快速成型工艺分类:光固化成型工艺SLA,叠层实体制造工艺LOW,选择性激光烧成型工艺SLS,熔融沉积快速成型工艺.FDM四种工艺简图中每个结构名称和作用光固化成型工艺（使用场合，收缩率大的原因）基本原理原材料:液槽中盛满液态光敏树脂；成型工具：氦-镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束；成型过程：在控制系统的控制下，按各层截面信息在树脂表面逐点扫描，被扫描区域发生聚合反应而固化，形成薄层。
一层结束，工作台下移一个层厚，然后再原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，然后进行下一层扫描加工，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕。
材料:液态光固化树脂或称液态光敏树脂特点目前，由于光固化成型技术制造原型表面质量好，尺寸精度高，因而应用最为广泛。
1）优点（1）自动化程度高：全程完全自动化（2）尺寸精度高:±0.1mm（3）优良的表面质量：上表面可呈现玻璃状的效果（4）原件结构复杂，尺寸精细：尤其是内部结构（5）原型件用于熔模精密铸造的消失型（6）原型件可在一定程度上替代塑料件2）缺点：（1）成型过程伴随物理、化学变化，制件易弯曲，需要支撑，否则会变形；（2）树脂固化性能尚不如塑料，较脆，易断裂；（3）设备运转及维护成本高：液态树脂材料和激光器价格较高，且需要定期调整；（4）可使用的材料种类较少：感光性的液态树脂（5）液态树脂有一定的气味和毒性，且需避光保护，应用有局限性；（6）原型件未能完全固化，需要二次固化。
3D打印技术ppt课件
4.3 粉末材料3D打印技术及其应用
为某单位成形的航空航天零部件蜡模及精密铸造钛合金零部件 零件尺寸：109 ×109×1011mm3
4.3 粉末材料3D打印技术及其应用
非金属制件快速成形制造技术
塑料制件---熔模精密铸造
SLS
铸造
熔模
铝合金铸件
摩托车引擎缸体（253.8 253.7 181.8 mm3）
4.4 北京太尔时代公司的INSPIRE系列
4.4 北京太尔时代公司的MEM
双喷头系统
设备支持双喷头双材料，兼容BST（剥离型支撑）和SST（溶解型支 撑）。双材料使支撑更易剥离。
在零部件的设计上可以采用最优的结构设计，无需考虑加工问题，解决了传 统的航空航天、船舶、汽车等动力装备高端复杂精细结构零部件的制造难题。
2.1 3D打印技术为社会制造提供创新的原动力
极大降低产品研发创新成本、缩短创新研发周期，提高新产 品投产的一次成功率 ：由于简化或省略了工艺准备、试验等 环节，产品数字化设计、制造、分析高度一体化，显著缩短 新产品开发定型周期，降低成本，实现同步并行工程的实施。
4.1 光固化快速成形制造技术及其应用
SLA成形的典型零件
பைடு நூலகம்
4.2 薄材叠层制作LOM 分层实体制造
采用激光切割箔材，箔材之间靠热熔胶在热压辊的压力和 传热作用下熔化并实现粘接，一层层叠加制造原型。
加工平面 升降台 收料轴
CO2 激光器 热压辊
控制计算机
料带 供料轴
原理：激光切割
材料：金属箔、纸；
小型发动机零件原型件
4.3 SLS 选择性激光烧结
采用激光逐点烧结粉末材料，使包覆于粉末材料外的固体粘 接剂或粉末材料本身熔融实现材料的粘接。