快速成型设备分类及基本原理
快速成型设备
光固化成型设备介绍潘磊11机自A1摘要文章主要分析了上海联泰科技有限公司的光固化成型设备的基本原理和性能优越性和特点和国内高校西安交大设备与国际水平的对比。
快速成型材料以及设备一直是快速成型技术研究与开发的核心，也是快速成型技术重要组成部分。
快速成型材料直接决定着快速成型技术制作的模型的性能以及适用性，而快速成型制造设备可以说是相应的快速成型技术方法以及相关材料等研究成果的集中体现，快速成型设备系统的先进程度标志着快速成型技术发展的水平。
快速成型技术是继数控加工技术（NC）之后制造业的又一次重大革命，广泛应用于航空航天、家用电气、汽车、医学、军事、教学科研等领域。
接下来，我们就从材料和设备两个方面分别阐述各自的特点。
关于光固化快速成型设备的具体实现在1988年，3D Systems公司首次推出SLA-250机型。
我们主要讨论国内的两大光固化成型设备，分别是上海联泰科技有限公司的设备和西安交大的SPS600和LPS600。
上海联泰科技有限公司的RS8000型RS6000型RS4500型RS3500型设备技术原理是基于快速成型(Rapid Prototyping)技术是一种新型制造技术,与传统的切削加工不同，RP采用逐层材料累加法加工实体模型来，故也称为增材制造(Material Incress Manufacturing,MIM)或分层制造技术(Layered Manufacturing Technonogy，LMT)。
SL （stereolithography）工艺也称立体光固化技术,是机械、激光、光化学、软件、控制技术的结晶。
它基于光敏树脂受紫外光照射凝固的光聚合原理，由计算机控制激光逐层扫描固化液槽中的光敏树脂,每一层固化的截面是由零件的三维CAD模型软件分层得到，直至最后得到光敏树脂实物原型。
其技术特点为设计可视化。
能以最快的速度将设计思想转变为具有一定结构功能的产品原型或直接制造零件，使设计模型从“看得见”(三维数模)到“摸得着”(实物)，从而可以对产品设计进行快速评估、测试及功能试验，以缩短产品开发的研制周期，减少开发费用。
快速成型的基本分类、发展趋势与应用
快速成型技术——Rapid Prototyping Technology
2006.08.17
三、国内外快速成型技术的发展方向 • 精密铸造 精密铸造——陶瓷壳模 陶瓷壳模 • 陶瓷壳模浇注的金属范围广，能成型高 熔点的金属件 。 • 制作工艺方法有两种： • 一种是在可消失蜡件的表面一层一层的 涂上陶瓷浆，涂完一层后待干后再涂下 一层，达到一定厚度后即可，再进行焙 烧，可消失蜡件熔化消失，这就做出了 陶瓷壳模； • 另一种是直接快速成型出陶瓷壳模；
快速成型技术——Rapid Prototyping Technology
2006.08.17
三、国内外快速成型技术的发展方向 • 生物医学工程 生物医学工程——颅骨修复 颅骨修复 • 国外早在1995年开始借助 技术进行颅骨 年开始借助RP技术进行颅骨 国外早在 年开始借助 修补。 修补。 • 一般采用 及RT技术 先根据 图片经 一般采用RP及 技术 先根据CT图片经 mimics软件反求出三维实体，将其 软件反求出三维实体， 软件反求出三维实体 将其STL文 文 件格式导入到Magic RP软件中进行相关的 件格式导入到 软件中进行相关的 修复，再导入到RP中加工出实物 中加工出实物， 修复，再导入到 中加工出实物，快速作 出硅橡胶模具， 出硅橡胶模具，把PMMA（聚甲基丙烯酸 （ 甲酯） 甲酯）粉末和其溶剂的混合液注入到硅橡 胶模具中做出所要修复的颅骨。 胶模具中做出所要修复的颅骨。
快速成型技术——Rapid Prototyping Technology
2006.08.17
快速成型技术介绍——定义、原理、分类 定义、 一、快速成型技术介绍 定义 原理、 • • • • • • 分类 Stereo Lithography Apparatus (SLA) Selective Laser Sintering (SLS) Laminated Object Manufacturing (LOM) Fused Deposition Modeling (FDM) Three-Dimensional Printing (TDP)
快速成型技术的基本原理
快速成型的前提条件。目前，可供建模的 CAD 软件较多，功能也越来越强大， 主要有美国 PTC 公司的 ProEngineer，美国 EDS 公司的 IDEAS，美国 Aatodesk 公司的 MDT 等。这些软件均采用了参数化技术的最新概念，即基于特征、全 尺寸约束、全数据相关、支持尺寸驱动设计修改，给设计者带来了方便与灵 活。在完成三维 CAD 建模后，即可用 CAD 软件输出用于快速成型机加工的模 型格式文件。
理，使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求。快速成型技术需要研究、
考察各种原型建造方法、转换技术和测量技术，寻求更好的原型材料并评价
原型对于制造业的影响。
综上所述，快速成型技术的一般步骤是：
①建立三维数据模型；
②寻求可加工、应用的材料(流体、粉末或块体等)；
③使用不同工艺原理的高度集成化设备；
④原型或零件的堆砌制造；
格式为 Word 版，下载可任意编辑
快速成型技术的基本原理
⑤原型或零件的后处理。 在计算机上用 CAD 软件根据原型或零件的要求设计三维模型(建模)，这是
快速成型技术与传统制造方法有着本质的区别，它采用逐渐增加材料的方 法(凝固、胶接、焊接、烧结、聚合或其他化学反应)来形成所需的原型或零 部件形状，故也称增材制造技术。由于快速成型技术在制造产品过程中不会 产生废弃物(切屑、冷却液等)造成环境污染，故它也是一种绿色制造技术。
快速成型技术是 CAD、CAM、数控技术、激光技术、化学、物理、精密机械、 材料科学与工程的技术集成，解决了传统设计与制造方法中的许多难题。
快速成型技术的基本工作原理是离散与堆积。在使用该技术时，首先设计 者借助三维 CAD，或用实体反求工程(reverseengineering)采集得到有关原 型或零件的几何形状、结构和材料的组合信息，从而获得目标原型的概念， 并以此建立数字化描述模型。之后，将这些信息输出到计算机控制的机电集
快速成型（RP）的原理方法及应用
快速成型（RP）的原理⽅法及应⽤快速成型(RP)的原理⽅法及应⽤快速成型(RP)技术是⼀种集计算机、数控、激光和材料技术于⼀体的先进制造技术。
本⽂通过介绍快速成型系统的原理⽅法和特点，阐述其⼯艺特点及开发和应⽤，探讨快速成型技术在现代制造业中起到的重要作⽤和产⽣的巨⼤效益，分析快速成型技术的优点和缺点，并提出快速成型技术未来的发展⽅向和深远意义。
1前⾔当今时代，制造业市场需求不断向多样化、⾼质量、⾼性能、低成本、⾼科技的⽅向发展，⼀⽅⾯表现为消费者兴趣的短时效和消费者需求⽇益主体化、个性化和多元化；另⼀⽅⾯则是区域性、国际市场壁垒的淡化或打破，要求制造业的⼚商必须着眼于全球市场的激烈竞争。
因此快速地将多样化、性能好的产品推向市场成为了制造业⼚商把握市场先机的关键，由此导致了制造价值观从⾯向产品到⾯向顾客的重定位，制造战略重点从成本与质量到时间与响应的转移，也就是各国致⼒于CIMS(ComputerIntegratedManufactureSystem)、并⾏⼯程、敏捷制造等现代制造模式的研究与实践的原因。
快速成型(RapidPrototyping)技术正是在这种时代的需求下应运⽽⽣的。
它是由三维CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。
它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。
2快速成型的原理及特点快速成型技术采⽤离散/堆积成型原理，根据三维CAD模型，对于不同的⼯艺要求，按照⼀定厚度进⾏分层，将三维数字模型变成厚度很薄的⼆维平⾯模型。
再将数据进⾏⼀定的处理，加⼊加⼯参数，产⽣数控代码，在数控系统控制下以平⾯加⼯⽅式连续加⼯出每个薄层，并使之粘结⽽成形。
实际上就是基于“⽣长”或“添加”材料原理⼀层⼀层地离散叠加，从底到顶完成零件的制作过程。
它是计算机辅助设计与制造技术、逆向⼯程技术、分层制造技术、材料去除成形、材料增加成形技术以及它们的集成的总称。
快速成型制造若干关键技术及设备
快速成型制造若干关键技术及设备快速成型制造，这个名字一听就让人有点眼前一亮。
其实说白了，就是通过一种“快速的”方式，把设计好的东西“立马”做出来。
就像做菜一样，拿到食谱，照着步骤一步步走，几分钟后，哗啦啦就能端上一盘热腾腾的菜肴。
只不过，这道“菜”做的可不简单，做出来的东西可比你想象中的要精密得多，关键是时间不等人，它能让你在短时间内看到成果，跟做梦似的！所以，快速成型技术就成了现代工业和科技领域的一块“宝地”，越来越多的行业都被它的神奇魅力吸引了。
咱就来聊聊这个技术到底是怎么回事，别急，听我慢慢道来。
先来说说最基础的东西，快速成型技术的核心——原材料的选择。
这里面可有一番门道，通常来说，快速成型的材料有塑料、金属、陶瓷等，每种材料都有其特定的应用场景。
就好像你做菜时有的食材能做出炒菜的美味，而有的只能做汤。
像塑料，它轻便、便宜，又能做得非常精细，适合做原型。
至于金属，哎呀，这就牛了，硬邦邦的，不仅坚固还结实，常常用在需要耐高温或者承受大压力的场景里。
不同的“食材”，不同的用法，了解这些，你就能更清楚自己在玩什么了。
到底怎么做呢？这就离不开那一堆看起来“高科技”的设备了。
你以为机器就是几根铁杆组成的？错了，精密到什么程度，想象一下，你买的手机屏幕，里面的微小元件得经过怎样精密的工艺才能组装好。
现在，有了3D打印机，简直是给了我们一个“魔法棒”。
想做什么形状，设计师只需要在电脑上画个图，机器就能根据这个图纸把材料一层一层堆叠起来。
别看这过程慢，越是精细的产品，做出来的东西越“牛逼”。
而且现在的3D打印已经不光是玩玩具那么简单，金属打印、陶瓷打印，几乎每个行业都在用这项技术。
能做出来的，不仅仅是你想要的造型，还能达到一堆传统方法做不到的效果。
还有一种常见的技术，叫做选择性激光熔化（SLM）。
听起来有点复杂对吧？其实你把它当成一个“烧烤派对”就行。
机器上会有个激光器，把材料一个个“烧”成你想要的形状。
快速成型技术实习报告
一、实习目的随着科技的不断发展，快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP）在制造业中的应用越来越广泛。
为了更好地了解这一先进技术，提高自己的实践能力，我参加了为期两周的快速成型技术实习。
本次实习旨在通过实际操作，掌握快速成型技术的原理、设备、工艺流程以及应用领域，为今后从事相关工作打下基础。
二、实习内容1. 快速成型技术原理快速成型技术是一种将计算机辅助设计（CAD）模型快速转化为三维实物的技术。
其原理是将CAD模型离散化，生成一系列的切片数据，然后通过逐层堆积的方式，将材料堆积成实体。
2. 快速成型设备本次实习主要使用了以下几种快速成型设备：立体光固化快速成型机（SLA）：利用紫外激光照射液态光敏树脂，使其固化成一层，然后进行下一层的固化，直至整个模型成型。
选择性激光烧结（SLS）设备：利用高能激光束将粉末材料烧结成层，直至整个模型成型。
熔融沉积建模（FDM）设备：利用热熔挤出机将熔融的塑料材料挤出，在计算机控制的运动平台上堆积成层，直至整个模型成型。
3. 快速成型工艺流程快速成型工艺流程主要包括以下步骤：CAD建模：使用CAD软件进行三维建模，生成STL格式的切片数据。
切片处理：将CAD模型切片处理成二维层片，每层厚度约为0.1-0.2mm。
模型成型：根据切片数据，使用相应的快速成型设备进行模型成型。
后处理：对成型的模型进行打磨、抛光等后处理，提高模型的表面质量。
4. 快速成型应用领域快速成型技术在以下领域具有广泛的应用：产品开发：快速成型可以用于新产品的设计验证和原型制作，缩短产品开发周期。
模具制造：快速成型可以用于快速制造模具，降低模具制造成本。
逆向工程：快速成型可以用于逆向工程，将实物模型转化为三维CAD模型。
教育科研：快速成型可以用于教育和科研，培养学生的实践能力和创新思维。
三、实习体会通过两周的快速成型技术实习，我深刻体会到以下几方面：1. 快速成型技术是一种高效、便捷的制造技术，可以缩短产品开发周期，降低成本。
快速成型材料与设备
03
广泛应用于航空、航天、汽车等高技术领域复杂零件的快速制
造。
其他快速成型设备
其他快速成型技术
除了上述几种快速成型设备外，还有叠层实体制造、三维焊接等 其他快速成型技术。
选择原则
根据产品特点、制造要求和成本等因素选择合适的快速成型设备。
技术发展
随着技术的不断进步，快速成型设备在精度、效率、材料适应性 等方面将不断提高。
石蜡
用于制造原型或模型，具有较好 的柔韧性和可加工性。
纸材料
用于制造轻量化的模型或原型，具 有成本低、易加工的特点。
玻璃材料
具有透明度高、化学稳定性好、耐 高温等特点，常用于制造光学零件 和玻璃制品。
03 快速成型设备
激光快速成型设备
激光快速成型技术
利用激光束对材料进行逐层扫描 和熔化，通过逐层堆积的方式构 建三维实体。
金属箔
薄片状的金属材料，常用 于薄壁零件的制造。
复合材料
碳纤维增强复合材料
陶瓷材料
由碳纤维和树脂组成的复合材料，具 有高强度和轻量化的特点。
具有高硬度、高耐磨性和耐高温的特 性，常用于制造精密零件和结构件。
玻璃纤维增强复合材料
由玻璃纤维和树脂组成的复合材料， 具有较好的耐腐蚀性和绝缘性。
其他材料
材料准备
对选定的材料进行预处理，如清洗、干燥、混合等，确保材料质量符合要求。
成型过程控制
成型参数设置
根据材料特性和设备性能，设置合适 的成型参数，如激光功率、扫描速度、 层厚等。
成型过程监控
实时监测成型过程中的温度、压力、 速度等参数，确保成型过程稳定可控。
后处理与表面处理
去除支撑结构
根据材料特性，选择合适的去除方法，如机械切割、激光切割等，去除原型中的 支撑结构。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
快 速 成 型 原 理 | 离 散 与 重 组 图片来源于网络
快速成型设备分类
图片来源于网络
光固化成型法： SLA(Stereo lithography Apparatus)工艺也称光造型、 立体光刻及立体印刷，其工 艺过程是以液态光敏树脂为 材料充满液槽，由计算机控 制激光束跟踪层状截面轨迹， 并照射到液槽中的液体树脂， 而使这一层树脂固化，之后 升降台下降一层高度，已成 型的层面上又布满一层树脂， 然后再进行新一层的扫描， 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1个三维 实体模型。
图文来源于网络
熔融沉积法代表设备
图文来源于网络
光固化成型法代表设备
熔融沉积法： FDM (Fused Deposition Manufacturing)工艺又称为熔丝 沉积制造，其工艺过程是以热 塑性成形材料丝为材料，材料 丝通过加热器的挤压头熔化成 液体，由计算机控制挤压头沿 零件的每一截面的轮廓准确运 动，使熔化的热塑材料丝通过 喷嘴挤出，覆盖于已建造的零 件之上，并在极短的时间内迅 速凝固，形成一层材料。之后 ，挤压头沿轴向向上运动一微 小距离进行下一层材料的建造 。这样逐层由底到顶地堆积成 一个实体模型或零件。