快速成型技术个人实验报告.docx
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快速成型技术个人实验报告
开放性实验
快速成型制造技术
实
验
报
告
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
一：
快速成型介绍
快速原理制造技术，又叫快速成型技术，（简称RP技术）；
英文：
RAPIDPROTOTYPING（简称RP技术），或RAPIDPROTOTYPINGMANUFACTURING，简称RPM。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
RP系统的基本工作原理
RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。
当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。
不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。
这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。
每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
RP技术的基本原理是：
将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。
自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。
其成形原理分别介绍如下：
SLA（光固化成型法）快速成形系统的原理
SLA
"StereolithographyAppearance"的缩写,即立体光固化成型法.
用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面.这样层层叠加构成一个三维实体.
SLA是最早实用化的快速成形技术，采用液态光敏树脂原料，工艺原理如图所示。
其工艺过程是，首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后，当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后升降台下降一定距离，固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。
将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。
SLA技术主要用于制造多种模具、模型等；还可以在原料中通过加入其它成分，用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。
SLA技术成形速度较快，精度较高，但由于树脂固化过程中产生收缩，不可避免地会产生应力或引起形变。
因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。
3DSystems推出的ViperProSLAsystem
SLA的优势
1.光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺,成熟度高,经过时间的检验.
2.由CAD数字模型直接制成原型,加工速度快,产品生产周期短,无需切削工具与模具.
3.可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具.
4.使CAD数字模型直观化,降低错误修复的成本.
5.为实验提供试样,可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核.
6.可联机操作,可远程控制,利于生产的自动化.
SLA的缺憾
1.SLA系统造价高昂,使用和维护成本过高.
2.SLA系统是要对液体进行操作的精密设备,对工作环境要求苛刻.
3.成型件多为树脂类,强度,刚度,耐热性有限,不利于长时间保存.
4.预处理软件与驱动软件运算量大,与加工效果关联性太高.
5.软件系统操作复杂,入门困难;使用的文件格式不为广大设计人员熟悉.
6.立体光固化成型技术被单一公司所垄断.
SLA的发展趋势与前景
立体光固化成型法的的发展趋势是高速化,节能环保与微型化.不断提高的加工精度使之有最先可能在生物,医药,微电子等领域大有作为.
二、实验目的
1、了解HPR—ⅡB薄材叠层快速成型机的主要结构，各种部件名称、作用。
2、掌握CO₂激光器切割的工作原理，了解快速成型机的激光路径。
3、掌握快速成型机的工作原理，操作方法和步骤。
三、实验原理及设备
原理：
依据计算机构成的产品三维设计模型对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓，按照这种轮廓，激光束选择性的切割一层层纸，形成界面轮廓，并逐步叠加成三维产品。
设备：
HPR—ⅡB型快速成型机
热熔树脂涂覆纸
四、实验步骤
1、熟悉HPR—ⅡB型快速成型机的系统组成和结构。
2、接通电源、启动计算机、运行HPR2004程序。
在【制造】下拉菜单中点击【打开强电】，设备强电启动，同时制冷器开始制冷。
然后点击【制造】下拉菜单【打开加热器】，加热器开始加热升温，设置加热参数。
3、将准备加工的STL文件调入计算机中。
4、对图形做预处理。
5、设置加工参数。
6、机床各轴坐标回零。
7、自动制造实体模型。
8、模型做完后，系统自动停机。
9、点击【制造】下拉菜单【关闭加热器】和【关闭强电】。
10、待模型冷却后，方可从工作台上取下。
并做好设备清洁工作。
11、用专门用工具小心去掉废料、上胶、打磨、喷色，模型即可全部制作完成。
五、制造过程
开始建立基底
工件出现部分轮廓
工件基本完成
工件切割完成，开始去除废料
工件出现大致轮廓
进行上胶、打磨等工作
成品展示
六、实验体会：
开放性实验在今天结题了，看着做出的成品，内心无比的充实，我们从零到一的起步就这样算是成功的完成了。
不敢说我们的实验成果对学习的贡献有多大，但是我们一直以来的努力交错着实验的成就感充实着我们。
实验取得了预期的成果，得到了与图纸相同的模型，这个成果在很大程度上得益于实验的规范性。
回头看我们的实验过程，我们曾连续作战到傍晚做守候在机器旁边，我们曾在中午休息时间到实验室准备实验材料，但充分调动自己的能动性，在能在实验面前找到合适的改进方案，方法总会有的，另外，学习总会有从不熟悉到熟悉的过程。
总的来说，快速成型的实验过程还是很艰苦的，做好每一步的工作关系到全局，如果稍有不慎断了纸，则有全盘皆输的可能，我们在干净机床上操作的时候每时每刻都不能马虎进行，一切失误操作都不允许发生，否则就可能面临重新来过的绝境。
实验的成果已经出来了，我想，认真做好这个开放性实验对自己的实验能力，查阅资料的能力，沟通能力和应变能力都有很大的提高。
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