分层制造.ppt

分层制造.ppt

《分层制造.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分层制造.ppt（55页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

柳理定0802110119王奇0802110136尚海鸽0802110115分层制造技术目录目录1.1.分层制造技术概况及原理分层制造技术概况及原理2.2.熔积成形法熔积成形法3.3.光固化法光固化法4.4.激光选区烧结激光选区烧结5.5.叠层制造叠层制造分层制造（RapidPrototyping）技术是近年来发展起来的，它是利用分层制造的原理，CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称，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。

与传统制造方法不同，分层制造成形从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成形系统，用激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。

由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。

1.1.分层制造技术概况及原理分层制造技术概况及原理分层制造原理图a）零件的三维模型b）零件被分层离散c）支撑材料d）采用熔积法对图cAA截面加工的挤压路径一、分层制造的基本原理一、分层制造的基本原理目前分层制造主要工艺方法及其分类二、分层制造的工艺方法2.熔积成形法（FusedDepositionModeling，简称FDM）熔积成形法原理图a）熔积法成形的示意图b）熔积成形5000，熔积成形设备熔丝堆积成形熔丝堆积成形，FDM，FusedDepositionModeling。

也叫熔融沉积。

也叫熔融沉积。

是一种基于数字成像技术的三维实体模型制造，它无需是一种基于数字成像技术的三维实体模型制造，它无需激光系统。

激光系统。

FDM技术在医学医疗方面有许多特殊的应用。

技术在医学医疗方面有许多特殊的应用。

原理原理将丝状热熔性材料加热熔将丝状热熔性材料加热熔化，然后通过带有一个微细化，然后通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来。

喷头喷嘴的喷头挤喷出来。

喷头可沿可沿XX轴方向移动，而工作台轴方向移动，而工作台则沿则沿YY方向移动。

方向移动。

如果热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于如果热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后与前面一层熔结在一起。

固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后与前面一层熔结在一起。

一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的厚度，再继续一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的厚度，再继续熔喷沉积，直到完成整个实体造型。

熔喷沉积，直到完成整个实体造型。

原理原理的内腔，最大送料速度为的内腔，最大送料速度为10-25mm/s10-25mm/s，推荐速度，推荐速度5-18mm/s5-18mm/s，喷头的前端，喷头的前端有电阻式加热器，在其作用下，丝材被熔化（熔模铸造的蜡丝熔融温度有电阻式加热器，在其作用下，丝材被熔化（熔模铸造的蜡丝熔融温度7474，机加工蜡丝为，机加工蜡丝为9696，聚烯烃树脂丝为，聚烯烃树脂丝为106106，ABSABS为为270270，聚酰胺，聚酰胺丝为丝为155155），然后通过出口（内径），然后通过出口（内径0.25-1.32mm0.25-1.32mm）涂覆至工作台，因此丝）涂覆至工作台，因此丝材是熔点不高的热塑性塑料或蜡。

丝材熔融沉积层厚随喷头的运动速度材是熔点不高的热塑性塑料或蜡。

丝材熔融沉积层厚随喷头的运动速度（最高为（最高为380mm/s380mm/s）而变化，通常最大层厚为）而变化，通常最大层厚为0.15-0.25mm0.15-0.25mm。

其过程如下：

将实芯丝材原材其过程如下：

将实芯丝材原材料缠绕在供料辊上，由电机驱动辊料缠绕在供料辊上，由电机驱动辊子旋转，辊子和丝材之间的摩擦力子旋转，辊子和丝材之间的摩擦力使丝材向喷头的出口输送。

在供料使丝材向喷头的出口输送。

在供料辊和喷头之间有一个导向套，导向辊和喷头之间有一个导向套，导向套采用低摩擦材料制成，以便丝材套采用低摩擦材料制成，以便丝材能顺利、准确地由供料辊送到喷头能顺利、准确地由供料辊送到喷头视频！

视频！

熔丝堆积成形熔丝堆积成形优点优点11）可以成型任意复杂的零件，常用于成型具有复杂内腔）可以成型任意复杂的零件，常用于成型具有复杂内腔或内孔的零件。

或内孔的零件。

22）蜡作原型可以直接用于熔模铸造。

）蜡作原型可以直接用于熔模铸造。

33）材料利用率高，原材料无毒，可在办公环境安装。

无）材料利用率高，原材料无毒，可在办公环境安装。

无化学变化，制件的翘曲变形小。

化学变化，制件的翘曲变形小。

44）系统构造原理简单、操作方便、成本低、运行安全。

）系统构造原理简单、操作方便、成本低、运行安全。

55）无需支撑、无需化学清洗、无需分离。

）无需支撑、无需化学清洗、无需分离。

熔丝堆积成形熔丝堆积成形缺点缺点11）成型件表面有明显的条纹）成型件表面有明显的条纹22）沿成型轴垂直方向的强度差）沿成型轴垂直方向的强度差33）对整个截面扫描涂覆，成型时间长。

）对整个截面扫描涂覆，成型时间长。

44）原材料价格高）原材料价格高熔丝堆积成型的应用熔丝堆积成型的应用快速原型制造技术已被广泛应用于汽车、机械、航空航天、快速原型制造技术已被广泛应用于汽车、机械、航空航天、家用电器、电子通讯、建筑、医学、玩具等产品的设计开发过程，家用电器、电子通讯、建筑、医学、玩具等产品的设计开发过程，如产品的外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样如产品的外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前校验设计以及少量的产品制造等，也有应用订货、塑料件开模前校验设计以及少量的产品制造等，也有应用于政府、大学及研究所等机构。

用传统方法需几个星期、几个月于政府、大学及研究所等机构。

用传统方法需几个星期、几个月才能制造的复杂产品原型，用才能制造的复杂产品原型，用FDMFDM成型技术无需任何刀具和模具，成型技术无需任何刀具和模具，短时间就可以完成。

短时间就可以完成。

丰田公司：

用于轿车右侧镜支架和四个门把手的母模制造，丰田公司：

用于轿车右侧镜支架和四个门把手的母模制造，显著降低成本，轿车右侧镜支架模具节省显著降低成本，轿车右侧镜支架模具节省20万美元，而四个门把万美元，而四个门把手的模具节省手的模具节省30万美元。

万美元。

借助借助FDM工艺制作玩具水枪模型，通过对多个零件一体制工艺制作玩具水枪模型，通过对多个零件一体制造，减少了制件数，避免了焊接和螺纹链接，显著提高了模型制造，减少了制件数，避免了焊接和螺纹链接，显著提高了模型制作的效率。

作的效率。

熔丝堆积成型的应用熔丝堆积成型的应用Mizuno公司开发一套新的高尔夫球杆，通常需要公司开发一套新的高尔夫球杆，通常需要13个月，个月，用用FDM技术大大缩短了这个过程，可以迅速得到反馈意见并进技术大大缩短了这个过程，可以迅速得到反馈意见并进行修改，加快了造型阶段的设计验证。

行修改，加快了造型阶段的设计验证。

韩国现代汽车公司将韩国现代汽车公司将FDM应用于检验设计、空气动力学评应用于检验设计、空气动力学评估和功能测试，在起亚估和功能测试，在起亚Spectra车型设计上得到成功应用。

车型设计上得到成功应用。

熔丝堆积成型的应用熔丝堆积成型的应用3.光固化法（Stereolithography）图7-6光固化成形原理图光敏树脂液相固化成型光敏树脂液相固化成型光敏树脂液相固化成形，光敏树脂液相固化成形，Stereolithography,SLStereolithography,SL，也叫光固化立，也叫光固化立体造型或立体光刻。

体造型或立体光刻。

SLSL工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理的。

这种液态材料工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理的。

这种液态材料在波长在波长325nm325nm和功率和功率30mW30mW的紫外线照射下发生光聚合反应，分的紫外线照射下发生光聚合反应，分子量急剧增大从液态转变为固态。

子量急剧增大从液态转变为固态。

SLSL成形机是目前各种成形机是目前各种RPRP设备中使用最多的一种。

设备中使用最多的一种。

光敏树脂液相固化成型光敏树脂液相固化成型成型原理成型原理在液槽在液槽33中盛满了光敏树脂中盛满了光敏树脂44，氦，氦-镉镉激光器或氩离子激光器激光器或氩离子激光器11发出的紫外激光发出的紫外激光束，在控制系统的控制激光偏转镜下，束，在控制系统的控制激光偏转镜下，按零件的各分层截面信息在光敏树脂表按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐层扫描，使被扫描区域的树脂面进行逐层扫描，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，升降的的一个薄层。

一层固化完毕后，升降的工作台工作台22下移一个层厚距离（约下移一个层厚距离（约0.1mm0.1mm），），以使原先固化好的树脂表面再敷上一层以使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，新液面刮平，然后进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘接在前一层上，如固化的一层牢固地粘接在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕，得到一此重复直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型个三维实体原型66。

光敏树脂液相固化成型光敏树脂液相固化成型成型原理成型原理当实体原型完成后，首先将实体当实体原型完成后，首先将实体取出，并将多余的树脂排净，去掉支取出，并将多余的树脂排净，去掉支撑后进行清洗，然后再将实体原型放撑后进行清洗，然后再将实体原型放在紫外激光下进行整体固化。

刮板的在紫外激光下进行整体固化。

刮板的作用是能将所需要的树脂十分均匀地作用是能将所需要的树脂十分均匀地涂覆在上一层上，可得到较好的精度，涂覆在上一层上，可得到较好的精度，使产品表面更光滑。

使产品表面更光滑。

视频！

视频！

光敏树脂液相固化成型工艺光敏树脂液相固化成型工艺前处理光固化成型后处理前处理前处理11）CADCAD三维造型。

三维造型。

三维造型是三维造型是CADCAD模型的最好表达，也是快模型的最好表达，也是快速原型制作必须的原始数据。

三维造型可以在速原型制作必须的原始数据。

三维造型可以在UGUG、Pro/EPro/E、CatieCatie等等大型商业软件上进行。

大型商业软件上进行。

22）数据转换。

）数据转换。

数据转换是对产品数据转换是对产品CADCAD模型的近似处理，主要模型的近似处理，主要是生成是生成STLSTL格式的数据文件。

注意控制格式的数据文件。

注意控制STLSTL文件生成的精度。

通用文件生成的精度。

通用CADCAD软件都有软件都有STLSTL数据输出。

数据输出。

33）确定摆放位置。

）确定摆放位置。

摆放位置不但影响着制作时间和效率，更摆放位置不但影响着制作时间和效率，更影响这后续支撑的施加以及原型制造的表面质量等。

从缩短原型制影响这后续支撑的施加以及原型制造的表面质量等。

从缩短原型制作的时间来看，应选尺寸最小的方向作为叠层方向；为了提高原型作的时间来看，应选尺寸最小的方向作为叠层方向；为了提高原型质量和提高关键尺寸和形状的精度，又需选尺寸最大的方向作为叠质量和提高关键尺寸和形状的精度，又需选尺寸最大的方向作为叠层方向；为减少支撑、节省材料、便于后处理，常倾斜摆放。

层方向；为减少支撑、节省材料、便于后处理，常倾斜摆放。

前处理前处理44）施加支撑。

）施加支撑。

对于结构复杂的数据模型，支撑的施加是费时对于结构复杂的数据模型，支撑的施加是费时而精细的。

比较先进的支撑类型为点支撑，即在支撑和需要支撑而精细的。

比较先进的支撑类型为点支撑，即在支撑和需要支撑的模型面是点接触的。

的模型面是点接触的。

55）切片分层。

）切片分层。

根据设备系统的分层厚度沿高度方向进行切片，根据设备系统的分层厚度沿高度方向进行切片，生成生成RPRP系统需求的系统需求的SLCSLC格式的层片数据文件，提供给光固化快速格式的层片数据文件，提供给光固化