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激光快速成型的不同工艺介绍

2016-12-16 09:28
科技那回事
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光固化立体造型(SL)

该技术以光敏树脂为原料,将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态树脂逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应,从而形成零件的一个薄层截面。当一层固化完毕,移动工作台,在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上,如此重复直到整个零件原型制造完毕。美国3DSYSTEMS公司是最早推出这种工艺的公司。该项技术特点是精度和光洁度高,但是材料比较脆,运行成本太高,后处理复杂,对操作人员要求较高。适合验证装配设计过程用。

熔融沉积造型(FDM-Fused DepositionModeling)。

FDM工艺的关键是保持半流动成型材料刚好在熔点之上(通常控制在比熔点高1℃左右)。FDM喷头受CAD分层数据控制使半流动状态的熔丝材料(丝材直径一般在1.5mm以上从喷头中挤压出来,凝固形成轮廓形状的薄层,一层叠一层最后形成整个零件模型。美国STRATASYS公司是世界范围内最早推出这一工艺的公司。其工艺特点是直接采用工程材料ABS, PC等材料进行制作,适合设计的不同阶段,可直接制造最终产品。缺点是表面光洁度较差。

造择性激光烧结(SLSSetected Laser Sintering)。

该法采用CO2激光器作能源,目前使用的造型材料多为各种粉末材料。在工作台上均匀铺上一层很薄(100μ"200μ,)的粉末,激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结,一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结完后去掉多余的粉未,再进行打磨、烘干等处理便获得零件。目前,成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉。用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺也有,但还不成熟。该项技术的特点是比较适合制作铸造用蜡模。因为其精度和表面光洁度较差,不太适合用模型验证和产品制作。

三维打印成型(3DP-3 DIMENSION PRINTER)。

3DP技术是麻省理工学院发明并申请专利的,由ZCORP公司进行商业化。该种成型工艺的原理是将粉末由储存桶送出一定分量,再以滚筒将送出之粉末在加工平台上铺上一层很薄的原料,打印头依照3D电脑模型切片后获得的二维层片信息喷出勃著剂,勃著粉末。做完一层,加工平台自动下降一点,储存桶上升一点,刮刀由升高了的储存桶把粉末推至工作平台并把粉末推平,再喷私著剂,如此循环便可得到所要的形状。该项技术的特点是速度快(是其他工艺的6倍),成本低(是其它工艺的1/6),唯一能够打印彩色零件。缺点是精度和表面光洁度较低。

POLYJET光固化技术。POLYJET技术是由以色列OBJET公司发明并申请专利的。Polyjet的打印头类似于行式打印机,沿着X轴前后滑动,在成型室里铺上一层超薄的光敏树脂。每铺完一层后,喷头架边上的紫外光球立即发射紫外光,快速固化和硬化每层光敏树脂。这一步骤减少了使用其他技术所需的后处理过程。每打印完一层,机器内部的成型底盘就会极为精确地下沉,而喷头继续一层一层地工作,直到原型件完成。精密的工具软件保证了所有的喷头能协调运作,能同步地往底盘上喷射等量的材料。优点是:精度和光洁度好,运行成本低。缺点是材料强度还达不到ABS的材料强度。

世界上第一台快速成型样机是由美国3D System公司1988年推出的基于SLA技术的快速激光成型机,随后美国STRTASYS在1990年推出基于FDM技术的融溶挤压型快速成型机,随后相继出来了LOM技术(该技术已经淘汰,故上面没有介绍)、SLS技术。2000年美国ZCORP公司推出了三维打印机,自此三维打印这种技术在美国、日本、欧州得到了飞速的发展。据美国WOHLER和RPA/SME协会的统计,至2006年全球快速成型系统总装机数近7000套,RP的年最高增长率为60,而CNC机床的高峰期年均增长率为22%。可见,RP技术正在以高速发展。

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