快速成型设备介绍
快速成型技术
金属直接成形：
金属合金粉末的直接烧结。该方法基于SLS (激光选择性烧 结) 工艺。美国Austin大学在这方面进行了大量的研究，并 研制了成形高温材料的烧结设备。
用金属丝线，利用堆焊的方法成形金属零件。英国的 Nottingham 大学正在进行这方面的研究。
用激光切割金属板材，并用激光焊接的方法将各层截面连 接起来。
CT图像
点云
曲面
RP模型
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基于快速成型的人工生物活性骨骼制造原理
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生物材料快速成型机
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网状弹力绷带和弹力网帽
升降颈托 （高分子）
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（四）微型机械/零件制造的研究开发
采用激光熔化金属粉末材料直接制造金属零件是RP技 术向RM发展的必然趋势，也是世界各国研究开发的热点。 微型部件，薄壁金属零部件，通信产品零部件等难于用传统 方法加工，适合于光化学快速成型。
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(一)产品开发过程中的设计评价和功能测试
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检验发动机外壳和管接头的装配情况
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奇瑞发动机进气管（石膏型铸造 ）
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发动机叶轮
风洞实验/寿命计算和热量计算 30
(二)快速制造模具及复杂金属零件（小批量）
蜡模
金刚砂模
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制作周期：10天 32
坦克发动机部件
飞机发动机部件
微型光快速成型CAD/CAM技术研究，是我国国防科工 委青年基金项目的一部分。采用激光直接烧结微细金属粉末 技术可以制造三维微型机械。
利用微纳粉末金属材料进行微成型目前尚处于探索阶段。 目前已经成功制作出壁厚只有100μm左右的微小金属件。
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桌面制造系统是RP领域产品开发的一个热点。RP设备系 统作为CAD系统三维图形输出的外设而被人们接受。而桌面系 统要求体积小，操作、维护简单，噪音、污染少，对环境无特 别要求，且成形速度快，但精度要求适当降低。美国Sanders Prototype 公司推出了廉价的桌面系统Model Maker。
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。
sla成型原理
sla成型原理SLA成型原理SLA(Stereolithography Apparatus)成型技术是一种常用的快速成型技术，其原理是利用光敏感树脂的特性，通过逐层光固化的方式来制造复杂的三维模型。
下面将详细介绍SLA成型的原理及其工作过程。
一、光敏感树脂的选择和准备在SLA成型过程中，首先需要选择适合的光敏感树脂。
光敏感树脂是一种特殊的液体材料，能够在紫外线照射下发生光聚合反应，从而固化成固体。
树脂的选择应考虑到其光敏感性、机械性能、耐化学性等因素。
在准备工作中，需要将光敏感树脂倒入到SLA设备的槽中，并确保槽中的树脂平整且无气泡，以保证成型质量。
二、光固化层的形成在SLA成型中，光敏感树脂是通过逐层光固化的方式来形成三维模型的。
首先，SLA设备会将激光束或紫外线照射到光敏感树脂的表面，树脂会在照射下发生光聚合反应，形成固态。
然后，工作台会向下移动一个固定的距离，再次涂覆一层光敏感树脂，并重复上述过程，直到完成整个模型的成型。
三、支撑结构的添加由于光固化过程是逐层进行的，因此在成型过程中需要添加支撑结构来支撑未固化的树脂。
支撑结构可以通过软件预先设计并添加到模型中，以确保模型在成型过程中的稳定性。
支撑结构通常由可溶性材料制成，在成型后可以通过洗涤或其他方法将其去除。
四、后处理SLA成型完成后，需要对成型件进行后处理以获得最终的产品。
首先，需要将成型件从光敏感树脂中取出，并清洗掉残留的树脂。
然后，成型件需要进行固化处理，以提高其机械性能和耐化学性。
最后，根据需要，可以对成型件进行表面处理、喷涂等工艺，以满足特定的需求。
五、应用领域SLA成型技术由于其高精度、高速度和制造复杂结构的能力，广泛应用于工业设计、医疗器械、汽车零部件、航空航天等领域。
通过SLA成型，可以快速制造出具有精细结构和高质量表面的模型和零部件，为产品开发和制造提供了便利。
总结SLA成型技术是一种基于光固化原理的快速成型技术。
通过逐层光固化光敏感树脂，可以制造出复杂的三维模型。
常用快速成型系统及其选择原则_史玉升
以加工时间稍长, 且其材料适用范围不广。 表 1 常用 RP 系统国内外的主要制造商 及其主要特性参数
成型 所用 工艺 材料
系统型号
成型空间 / mm
制造商
LOM - 1050Plus
LOM - 2030H
ZIPPY
ZIPPY
LOM
卷材 ZIPPY
SSM- 500
380 250 350 815 550 508 380 280 340 1180 730 550 750 500 450 500 400 400
金属、 EOSINT P-350 SLS 陶瓷 EOSINT S-700
340 340 590 720 380 400
及其 AFS-300 复合 AFS-320MZ
300 400 320 320 440
粉末 HRPS-III
400 400 500
H RPS- I
300 300 300
华中科技大学
DTM( 美国)
SLA 使用的是可光固化的液体材料, 当扫描器 在计算机的控制下将激光器的能量按分层信息传递 给成型液面后, 扫描区就发生聚合反应和固化, 完成 一层的加工。SLA 所用激光器的激光波长有限制, 一般采用 UV HeCd 激光器( 325nm) 和 UV Argon Ion 激光器( 351nm, 364nm) 。采用这种方法成型的零件 有较高的精度且表面光洁, 但可用材料的范围较窄。
表 1 列出了常用 RP 系统的制造商及其主要特 性参数。
LOM 的层面信息通过每一层的轮廓来表示, 激 光扫描器动作由这些轮廓信息控制, 它采用的材料 是具有厚度信息的片材。这种加工方法只需要加工 轮廓信息, 所以可以达到很高的加工速度。但材料 范围很窄, 每层厚度不可调整是其最大的缺点。
浅析PCM快速成型技术
10.16638/ki.1671-7988.2021.07.040浅析PCM快速成型技术侯伟健，魏秀宾，徐光磊（山东格瑞德集团有限公司，山东德州253000）摘要：随着我国新能源电动汽车的快速发展，对电动汽车的性能要求也越来越高，其中电动汽车轻量化问题占据了首要位置，作为新能源电动汽车动力电池的上盖也成了主要减重目标。
文章主要介绍PCM快速成型技术、产品成型工艺及设备需求，并通过对PCM快速成型技术的介绍、技术优势、原材料与设备需求情况进行浅析，简述技术的应用现状、技术发展必要性及优化改进的建议。
关键字：PCM；FRP；电池盖；原材料；轻量化中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)07-126-03Brief Analysis of PCM Rapid PrototypingHou Weijian, Wei Xiubin, Xu Guanglei（Shandong Great Group Co., Ltd., Shandong Dezhou 253000）Abstract: With the rapid development of new energy electric vehicles (evs) in China, the performance requirements for evs are becoming higher and higher, and the issue of evs'lightweight occupies the primary position, as a new energy electric vehicle power battery cover has become the main target of weight reduction. This paper mainly introduces the PCM Rapid prototyping, product forming process and equipment requirements, and analyzes the PCM Rapid prototyping's introduction, technical advantages, raw materials and equipment requirements, the application status, necessity of technological develop -ment and suggestions for optimization and improvement are briefly described.Keywords: PCM; FRP; Battery cover; Raw materials; LightweightCLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)07-126-031 前言新能源汽车进入了迅速发展的时期，动力电池的能量密度等也不断提升，因此对高能量密度的电池安全问题的关注度也越来越高。
SLA技术及其延伸应用 3D打印
美国雷神公司用于五角大 楼导弹定型招标项目的战 术导弹展示——最终赢得 投标
SLA全尺寸制作
概念产品/市场推广
2008珠海航展上展出的空 军某型250公斤级制导炸弹。 该弹是在空军现有的老式 航弹弹体上加装弹翼组件 后改装而来。 在炸弹投放离机后，弹翼 套件将会自动展开，炸弹 会由于升力面积的增加而 获得较好的气动性能，进 而大幅度增加投射距离。 在原炸弹尾部，加装了X型 配置的控制舵面，通过接 收卫星导航信号来操纵炸 弹向目标准确地滑翔。 展出的绿色弹体为传 统航空炸弹，白色部分为 弹翼组件，由联泰科技 RS6000激光快速成型机全 尺寸制作完成。
结构、装配及功能验证
某型空调组件的结构及装配验证
结构、装配及功能验证
某型洗衣机盖板组件的 结构及装配验证
结构、装配及功能验证
某型发动机歧பைடு நூலகம்的结构及装配验证
结构、装配及功能验证
某型发动机的结构及装配验证
结构、装配及功能验证
车灯组件的光照试验
结构、装配及功能验证
MD-90 操控模 块 74个部件 运动和可维护 验证分析
SLA技术及应用延伸
内容
SLA技术介绍 SLA技术的应用方向 SLA的应用延伸 关于联泰及RS系列SLA设备
快速成型（RP）技术
快速成型(Rapid Prototyping)技术是20世纪80 年代末发展起来的数字制造工艺技术 把零件的三维数字模型进行离散化，然后按照数 字积分的思路进行逐层加工。
SLA技术的特点
[ 传统产品开发过程 ]
概念设计
制图
原形确认和测试
批量制造
[ 现代产品开发过程 ]
概念设计
造型及渲染 3D建模和分析 SLA System 缩短交货期，提高质量 产品数据的无缝联接 保证了开发过程的一致性
第五章_熔融沉积快速成型工艺介绍
成型速度 原型精度
制造成本 复杂程度
零件大小 常用材料
较高 复杂
中小件
低 简单
中大件
较低 复杂
中小件
较低 中等
中小件
热固性光敏树 纸、金属箔、 石蜡、塑料、 石蜡、尼龙、 脂等 塑料薄膜等 金属、陶瓷等 ABS、低熔点 金属等 粉末
第五章
熔融沉积快速成型工艺
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熔融沉积快速成型工艺的基本原理和特点
尺寸：254mm×254mm×305mm 尺寸：203mm×203mm×305mm
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
3D Systems公司自推出光固化快速成型系统及选择性激光烧 结系统后，又推出了熔融沉积式的小型三维成型机Invision 3-D Modeler系列。该系列机型采用多喷头结构，成型速度快，材料具
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
熔融沉积快速成型工艺对原型材料的要求：
材料的粘度 材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利挤出。材料的流动性差，需要很 大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成型精度。 材料熔融温度 熔融温度低可以使材料在较低温度下挤出，有利于提高喷头和整个机械系统的寿命。可 以减少材料在挤出前后的温差，减少热应力，从而提高原型的精度。 材料的粘结性 FDM工艺是基于分层制造的一种工艺，层与层之间往往是零件强度最薄弱的地方，粘结 性好坏决定了零件成型以后的强度。粘结性过低，有时在成型过程中因热应力会造成层与层 之间的开裂。 材料的收缩率 由于挤出时，喷头内部需要保持一定的压力才能将材料顺利挤出，挤出后材料丝一般会 发生一定程度的膨胀。如果材料收缩率对压力比较敏感，会造成喷头挤出的材料丝直径与喷 嘴的名义直径相差太大，影响材料的成型精度。FDM成型材料的收缩率对温度不能太敏感， 否则会产生零件翘曲、开裂。 由以上材料特性对FDM工艺实施的影响来看，FDM工艺对成型材料的要求是熔融温度 低、粘度低、粘结性好、收缩率小。
快速成型技术及应用
第一章 快速成型原理及方法概要
1.3 RPT的现状和发展方向
取得重大成果。如美国DTM公司利用SLS工艺成形金属 件。一般可通过两种途径：一是使用高功率二氧化碳激 光直接烧结金属粉，逐层堆积成致密度高的结构件；二 是使用中低功率二氧化碳激光烧结覆膜金属粉成形，然 后通过高温烧结和渗金属处理获得致密度高的结构件。 国内如中北大学已利用SLS工艺间接成形小型结构件并 获得阶段成果。西工大在高功率激光直接烧结金属粉的 研究已取得重大进展。 加强RPT的应用研究，最大程度地拓宽其应用领域 。我国更应重视将RPT与反求工程相结合设计开发新产 品，符合中国国情。
第一章 快速成型原理及方法概要
1.1成型方式分类
根据现代成形学的观点,从物质的组织方式分为以 下四类: (1)去除成形(Dislodge Forming).去除成型是利 用分离的方法,把一部分材料有序地从基体上分离出去 而成型的方法. (2)堆积成形(Stacking Forming)．堆积成型是运 用合并与连接的方法，把材料（气．液．固相）有序 地合并堆积起来的成型方法．RP即属于堆积成型．堆 积成型是在计算机控制下完成的，其最大特点是不受 成型零件复杂程度的限制．从广义上讲，焊接也属堆 积成型范畴．
第一章 快速成型原理及方法概要
１.２快速成形的主要工艺方法
1.2.2分层实体制造(Laminated Object Manufacturing--LOM)
也称薄形材料选择性切割．它根据三维模型每一个截面的轮廓线．在计算 机的控制下，用CO2激光束对薄形材料(如底面涂胶的纸)进行切割，逐步 得到各层截面，并黏结在一起，形成三维产品，如图所示．这种方法适合 成形大．中型零件，翘曲变形小，成形时间较短，但尺寸精度不高，材料 浪费大，且清除废料困难．
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快速成型设备总结
快速成形机系统中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。
本文将对这几种方法得成型材料、制件性能、主要用途、方法特点、优缺点及研究单位几个方面进行介绍：
一、SLA（光固化成型法）
成形材料：液态光敏树脂；
制件性能：相当于工程塑料或蜡模；
主要用途：高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
方法的特点：精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%，能成型形状特别复杂(如空心零件)、特别精细（如手饰、工艺品等）的零件。
缺点是设
备价格相对较贵。
优点：
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。
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委都能可靠定位。
研究单位：
美国: 3D Systems公司——SLA系列，Aaroflex公司
日本: SONY/D-MEC公司，Teijin Seiki公司
德国: EOS公司（价格在百万以上）
二、SLS（激光选区烧结法）
成形材料：工程塑料粉末；如聚碳酸酯、尼龙、覆膜金属
制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型；
主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型
特点：机器比较昂贵,制作的零件表面粗糙，后处理比较麻烦,例如要在表面涂敷环氧树脂固化、打磨等。
还有一个问题是成型件的致密程度较差。
优点：
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|考试|大|作的原型产品具有较高的硬度，可进行功能试验。
缺点：
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、表面的粗糙度收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。
研究单位：美国的DTM公司、3D Systems公司、德国的EOS公司
三、LOM（叠层实体制造法）
成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸；
制件性能：相当于高级木材；
主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。
优点：
1、由于只需要使激光束沿着物体的轮廓进行切割，无需扫描整个断面，所以这是一个高速的快速原型工艺。
零件体积越大，效率越高。
2、加工后零件可以直接使用，无|考试|大|需进行后矫正。
3、无需设计和构建支撑结构。
4、易于使用，无环境污染。
缺点：
1、可实际应用的原材料种类较少，尽管可选用若干原材料，例如纸、塑料、陶土以及合成材料，但目前常用的只是纸，其他箔材商在研制开发中。
2、纸制零件很容易吸潮，必须立即进行后处理、上漆。
3、难以构建精细形状的零件，即仅限于结构简单的零件。
4、由于难以（虽然并非不可能）去除里面的废料，该工艺不宜构建内部结构复杂的零件。
当加工室的温度过高时常有火灾发生。
研究单位：
美国的Helisys公司
日本的Kira公司，Sparx公司
新加坡的Kinergy公司
四、FDM（熔融沉积法）
成形材料：固体丝状工程塑料；
制件性能：相当于工程塑料或蜡模；
主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型
特点：这种技术可在一些小型复杂结构器件的一次整体制造中使用，而无需分件
加工和装配，是一个材料与结构一体化的方法，是发展微机械制造的一条有效途径。
优点：
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、浇铸用蜡和人造橡胶。
缺点：
1、精度较低，难以构建结构复杂的零件。
2、垂直方向强度小。
3、速度较慢，不适合构建大型零件。
研究单位：美国的Stratasys公司、MedModeler公司。