显影环压握快速成型新工艺开发
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。
典型快速成型技术的工艺分析与比较
典型快速成型技术的工艺分析与比较李晓静;杨丰翔;刘保军【摘要】介绍了快速成型技术在新产品研发过程中的设计验证、工艺性能验证与装配性能验证方面的作用;归纳了快速成型制造工艺的3个步骤,即前处理、分层叠加成型和后处理.选择目前主流的4种典型快速成型工艺作为研究对象,阐明快速成型过程中的加工原理与工艺特点;对4种快速成型过程的应用领域、制造成本和工艺参数进行了详细分析与比较,找出了对原型精度影响较大的工艺因素和设备因素,有助于指导技术人员进行快速成型加工方案的选择;分析了4种快速成型制造工艺的优点与缺点,指明了快速成型技术的发展方向.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P15-19)【关键词】快速成型;加工原理;工艺参数【作者】李晓静;杨丰翔;刘保军【作者单位】河南工业职业技术学院,河南南阳473009;河南北方星光机电有限公司,河南邓州474150;河南中光学集团有限公司,河南南阳473000【正文语种】中文【中图分类】TH16快速成型(Rapid Prototyping，RP)相对于传统加工技术，在制造方法上实现了突破性的进展[1]。
采用快速成型工艺制造零件，省去了刀具和工装，而是利用激光、热熔和叠加等手段，将材料堆积并固化成实体模型。
快速成型技术的应用主要体现在如下几个方面[2-3]。
1)新产品研发过程中的设计验证。
RP工艺缩短了产品研发周期，快速响应市场需求。
传统的新品试制过程，用户往往需要耗时3～5个月新品的首批样件。
引入RP技术，技术员能在短周期(几小时或几天)内加工出产品原型。
2)工艺性能与装配性能验证。
工艺性能和装配性能对于产品的最终技术路线制定至关重要。
对于空间比较复杂的结构系统，如机车、武器装备、医疗器械的加工工艺性和装配性采用RP技术制造原型进行分析和验证。
3)单件、小批量和非标准零部件加工。
对于单件、小批量和非标准零部件的生产，往往没有通用的刀具、夹具、辅具和量具，采用熔融快速成型技术直接制造高强度的工程塑料零部件，满足工业场合应用要求。
典型RP第2章 光固化快速成型(SLA)工艺PPT课件
2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
❖ 2.1 光固化成型的基本原理
图2-1 光固化快速成型工艺原理
液槽中盛满液态光敏树脂，氦－镉激 光器或氩离子激光器发出的紫外激光 束在控制系统的控制下按零件的各分 层截面信息在光敏树脂表面进行逐点 扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生 光聚合反应而固化，形成零件的一个 薄层。一层固化完毕后，工作台下移 一个层厚的距离，以使在原先固化好 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 后进行下一层的扫描加工，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，得到一个 三维实体原型。
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2-1 光固化快速成型工艺的基本原理和特点
图2-2 光固化成型制造过程中残留的多余树脂
因为树脂材料的高粘性，在每层固化之后，液面很难在短时间内 迅速流平，这将会影响实体的精度。采用刮板刮切后，所需数量 的树脂便会被十分均匀地凃敷在上一叠层上，这样经过激光固化 后可以得到较好的精度，使产品表面更加光滑和平整。
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2-2 光固化快速成型材料及设备
(3)混杂型光固化树脂
目前的趋势是使用混杂型光固化树脂。其优点主要有： 1）环状聚合物进行阳离子开环聚合时，体积收缩很小甚至
产生膨胀，而自由基体系总有明显的收缩。混杂型体系可以设计 成无收缩的聚合物。
2）当系统中有碱性杂质时，阳离子聚合的诱导期较长，而 自由基聚合的诱导期较短，混杂型体系可以提供诱导期短而聚合 速度稳定的聚合系统。
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2-2 光固化快速成型材料及设备
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2-2 光固化快速成型材料及设备
（4）DSM公司的SOMOS系列
DSM公司的SOMOS系列环氧树脂主要是面向光固化快速成型开发的系列材料， 部分型号的性能及主要指标如下表所示。
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。
快速成型技术的应用及发展趋势
快速成型技术的应用及发展趋势熊文恪模具1111 2011118501266摘要:阐述了快速成型技术的基本概念,总结了快速成型技术的特点,并通过制作实例展现了快速成型技术在产品开发中的应用现状,最后展望了快速成型技术的未来发展趋势。
关键词：快速成型技术应用发展趋势当今时代,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, 快速成型技术在成型过程中无需专用的夹具或工具,成型过程具有极高的柔性, 这是快速成型技术非常重要的一个技术特征。
1—5 自动化程度高。
快速成型是一种完全自动的成型过程, 只需要在成型之初由操作者输入一些基本的工艺参数,整个成型过程操作者无需或较少干预[ 4] 。
出现故障, 设备会自动停止, 发出警示并保留当前数据。
完成成型过程时, 机器会自动停止并显示相关结果。
2快速成型技术应用近年来, 快速成型技术在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到迅速良好的应用。
主要包括以下几个方面:2—1 设计和功能验证。
通过快速成型技术可以快速制作产品的物理模型, 以验证设计人员的构思, 发现产品设计中存在的问题。
而使用传统的方法制作原型意味着从绘图到工装模具设计和制造, 一般至少历时数月, 经过多次返工和修改。
采用快速成型技术则可节省大量时间和费用。
同时, 使用快速成型技术制作的原型可直接进行装配检验、干涉检查和模拟产品真实工作情况的一些功能试验, 如运动分析、应力分析、流体和空气动力学分析等, 从而迅速完善产品的结构和性能、相应的工艺及所需工模具的设计。
2—2 非功能性样品制作。
在新产品正式投产之前或按照定单制造时,需要制作产品的展览样品或摄制产品样本照片,采用快速成型是理想的方法。
邵敏[ 5]在首饰设计方面提出首饰设计是立体的物质实体性设计,,逐层制造的优点,探索制造具有功能梯度、综合性能优良、特殊复杂结构的零件,也是一个新的方向发展。
3—2.概念创新与工艺改进。
『工艺的秘密_34』快速成型工艺（RapidPrototype）
『工艺的秘密_34』快速成型工艺（RapidPrototype）快速成型工艺：无需模具，数模数据直接从CAD文件导出，并通过层层叠加的方式快速成型，常用于产品手板模型制造和合金模具制造，不仅节省了开发的时间和成本，也为设计师开发产品打开了无限可能，快速成型工艺主要分三种：SLA（光固化立体造型术）SLS（选择性激光烧结术）DMLS（直接烧结快速成型术）工艺成本：模具费用（无），单件费用（SLS最便宜，DMLS最贵）典型产品：航空航天，交通工具，产品手板测试和模具制造等产量适合：单件或小批量皆可质量：成型精度较高速度：成型时间很长，但是从另一个角度来看，因为不需要制造模具，数模数据直接由CAD文件导出，所以也节省了很多时间适用材料1.在SLS（选择性激光烧结术）中，尼龙粉末是最常见的材料，尼龙粉末被加热至150°C(302°F）可以用来制造功能手板模型2.在SLA（光固化立体造型术）中，热塑性环氧树脂较为常见，如ABS,PP/PE,PBT等，成型过程中树脂会被加热200°C（392°F）成液态3.在DMLS（光固化立体造型术）中，特殊的合金材料较为常见，如铜镍合金和钢合金等设计考虑因素1.快速成型技术的引进为产品开发缩短了时间与成本，很多传统工艺无法实现的复杂造型，快速成型也可以快速完成，为产品设计师打开了无限的视野和可能性2.SLA（光固化立体造型术）适合制造产品的展示模型，透明，半透明和不透明的零件皆可实现3.SLS（选择性激光烧结术）适合制造产品的功能模型，用于产品开发测试4.DMLS（直接烧结快速成型术）适合制造合金材料的功能模型，同时也可用于金属模具的生产，成型精准值在0.05mm/0.002in左右浮动5.快速成型的局限在于设备的尺寸，SLA设备尺寸局限于500*500*500mm，SLS设备尺寸局限于350*380*700mm，DMLS 设备尺寸局限于250*250*185mm工艺过程详解（图文）视频（流量不宜，请在WIFI陪同下观看）SLA（光固化立体造型术）SLS（选择性激光烧结术）DMLS（直接烧结快速成型术）实例1：金属件的快速成型（图+视频）视频（流量不宜，请在WIFI陪同下观看）实例2：DMLS实例（多图）实例3：其他相关产品（多图预警）。
SLA快速成型工艺介绍
SLA工艺是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法（也是我公司所采用的快速成型方法）。
SLA 技术原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层( 约十分之几毫米) 产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。
工作台下移一个层厚的距离，以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，进行下一层的扫描加工，如此反复，直到整个原型制造完毕。
由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用，故在工作时只需功率较低的激光源：
SLA快速成型工艺的优势主要有以下几点：
①紫外激光通过聚焦，光斑直径＜0.15mm；
②成型精度高，可成型精细结构（如戒指等）；
③制作任意复杂结构零件（如空心零件）；
④表面光洁度高（表面Ra＜0.1μm）；
⑤成型过程高度自动化，后处理简单（点支撑，易去除）；
⑥材料利用率接近100%。
其工艺过程如下图所示：
SLA工艺原理图。
几种典型的快速成型技术
2.急冷系统的作用
由以上分析可知，急冷系统的作用如下： (1)裂解气经急冷处理，降低了裂解气的温度，确保压缩系统顺利运 行，同时降低了后续压缩机的功耗。 (2)裂解气经急冷处理，尽可能分离出裂解气中的轻、重组分，占裂 解气质量分率3.5%左右，降低进入压缩系统的进料负荷。 (3)在裂解气急冷过程中，将裂解气中的水蒸气以冷凝水的形式分离 回收，用以在发生稀释水蒸气，从而大大减少污水排放量。 (4)在裂解气急冷过程中通过间接急冷回收了相当一部分高位显能， 在间接急冷中回收低位热能。通常由间接急冷器产生高压蒸汽，由直 接急冷系统发生稀释蒸汽。
一个比较完整的快速成型技术的技术体系包含CAD 造型、反求工程、数据转换、原型制造以及物性转换等基 本环节。
1.三维CAD造型 三维造型包括实体造型和曲面造型。利用各种三维CAD
软件进行几何造型,得到零件的三维CAD数学模型，这是 快速成型制造技术的重要组成部分，是获得初始信息的最 常用方法，也是制造过程的第一步。
一般的裂解气高位热能回收均采用单级急冷锅炉（如SRT裂解技术）。 单级急冷固然有其优越性，但要在一台急冷锅炉中同时完成两个任务--快 速终止二次反应和尽可能多地回收高位热能，既有矛盾又有一定难度。因 而，为了回收更多的高能位热量，近年来有些裂解技术（如毫秒火炉裂解 技术）相继采用了二级急冷技术。二级急冷技术是把裂解气在第一急冷锅 炉内的温度降至600～650℃以下，然后在第二急冷锅炉内，回收裂解气 热量，裂解气急冷到300～400℃后进入汽油分馏塔。这样，即使至操作 后期，换热管处有较厚的焦也不会使急冷锅炉系统的阻力降上升过高、过 快，从而可以延长操作周期。当裂解减压柴油等重质原料时，由于结焦物 浓度较大、结焦速度较快，所以一般不使用第二急冷锅炉。
快速成型技术-第二章(2.4 3DP-2.5LOM)
2.5 分层实体制造成型工艺（LOM）
前 处 理 分 层 叠 加
STL文件
切片处理
设置工艺参数
激光 加热 切片 切碎 切割 辊温 软件 网格 速度 度 精度 尺寸
基底制作
原型制作
后 处 理
余料去除
表面质量处理
在叠层实体快速成型机上，截面轮廓被切割和叠合后所成的制品如下图所示。 其中，所需的工件被废料小方格包围，剔除这些小方格之后，便可得到三维工件。
截面轮廓及网格废料
2.5 分层实体制造成型工艺（LOM）
2.5.2 使用材料
LOM工艺使用的成型材料是为单面涂覆有热熔性黏结剂的片状材料，由基体材料和 粘结剂组成。常用于LOM工艺的基体材料有纸片材、金属片材、陶瓷片材和复合材料 片材等，因为涂覆纸价格较为便宜，所以目前的LOM基体材料主要为纸材。 基于LOM工艺所用材料特点，采用该工艺成型时必须注意以下问题： （1）由于主要采用纸片材作为基体，又需要剥离废料，因此制作复杂的薄壁件非常 困难，需要注意提高制件的强度和刚度 。 （2）需保证成形材料能够被可靠地送入设备。 （3）热熔胶涂覆纸厚薄往往不均匀，制件高度方向上的精度较难以保证。 （4）使用涂覆纸材料成型的制件容易吸潮变形，要注意调节环境的湿度，或进行防 潮后处理。
Voxeljet公司制造的砂模以及用该砂模铸造的金属零件
第一节 三维喷涂粘结快速成型工艺
a) 结构陶瓷制品
b) 注射模具
图6-2 采用3DP工艺制作的结构陶瓷制品和注射模具
图6-3 经过3DP工艺制作的金属制件
2.5 分层实体制造成型工艺（LOM）
分层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing，LOM）是几 种最成熟的快速成型制造技术之一。这种制造方法和设备自1991年问世 以来，得到迅速发展。由于叠层实体制造技术多使用纸材，成本低廉， 制件精度高，而且制造出来的木质原型具有外在的美感性和一些特殊的 品质，因此受到了较为广泛的关注，在产品概念设计可视化、造型设计 评估、装配检验、熔模铸造型芯、砂型铸造木模、快速制模母模以及直 接制模等方面得到了迅速应用。
几种常见的快速成型技术
几种常见的快速成型技术一、FDM丝状材料选择性熔覆（FusedDeposi tionModeli ng）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、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1.78mm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（MABS）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。
FDM快速原型技术的优点是：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A BS和医用ABS、PC、PPSF等。
FDM快速原型技术的缺点是：1、精度相对国外SLA工艺较低，最高精度0.127mm。
2、速度较慢。
二、SLA光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereo litho graph y）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。
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显影环压握快速成型新工艺开发随着科技的不断发展和需求的变化，制造业正面临着更高效、更精确的生产要求。
在这样的背景下，显影环压握快速成型新工艺应运而生。
本文将就这一新工艺的开发过程以及相关技术进行探讨和阐述。
一、引言
随着3D打印技术的兴起，传统制造业面临着诸多挑战。
要实现快速响应客户需求、节约生产成本和提高生产效率，就需要开发出适用于大规模生产的新工艺。
显影环压握快速成型新工艺就是应对这一挑战的新选择。
二、工艺原理
显影环压握快速成型新工艺是通过将柔性模具与压力机结合使用，实现对材料进行快速成型的一种工艺。
具体来说，该工艺主要包括以下几个步骤：
1. 模具制备：根据产品的形状和尺寸要求，设计和制造柔性模具。
2. 材料选用：根据产品的材料要求，选择适合的材料进行成型。
3. 材料充填：将选定的材料充填到柔性模具中。
4. 压实成型：利用压力机对柔性模具中的材料进行压实成型。
5. 显影环处理：将成型后的零件进行显影环处理，使其达到产品的要求。
三、技术要点
显影环压握快速成型新工艺的成功开发离不开以下几个关键技术要点：
1. 柔性模具设计：有效的柔性模具设计是实现快速成型的关键。
在设计柔性模具时，需要考虑到产品形状、尺寸、材料特性等因素，以确保成型效果的精确性和稳定性。
2. 材料选择：在显影环压握快速成型新工艺中，材料的选择对成型效果起着决定性作用。
需要选取具有良好可塑性和成型性能的材料，并考虑到成本、环保等因素。
3. 压力机控制：压力机是实现快速成型的关键设备之一。
通过合理控制压力机的参数，如压力、速度等，可以实现对材料的精确成型。
4. 显影环处理：显影环处理是确保成型零件质量的一项重要步骤。
通过合理的显影环处理过程，可以使成型零件达到产品的要求，同时提高其表面质量和机械性能。
四、优势与应用
显影环压握快速成型新工艺相比传统的生产工艺具有以下几个明显的优势：
1. 生产效率高：采用该工艺可以实现对材料的快速成型，大大提高生产效率，缩短生产周期。
2. 成本节约：相比传统的生产工艺，该工艺不需要制造复杂的模具，可以节约昂贵的模具成本。
3. 精度高：显影环压握快速成型新工艺可以实现对材料的高精度成型，提高产品质量和稳定性。
显影环压握快速成型新工艺可以广泛应用于各个领域，特别适用于
小批量、多品种生产和快速响应客户需求的场景。
尤其在汽车制造、
电子产品生产等行业，该工艺有着广阔的应用前景。
五、总结
随着制造业的不断发展和需求的变化，新工艺的开发成为了推动行
业进步的重要动力。
显影环压握快速成型新工艺作为一种高效、精确
的生产工艺，将为制造业带来新的机遇和挑战。
我们相信，在科技的
推动和不断创新的努力下，显影环压握快速成型新工艺将继续得到推
广应用，为制造业的发展贡献力量。