1、快速成型技术及应用快速成型技术及应用张汪年张汪年zwn2019126上次课内容回顾上次课内容回顾 1、FDM原理；原理；2、FDM设备组成和个组成的作用；设备组成和个组成的作用；3、FDM成型过程；成型过程；4、FDM成型精度及控制方法；成型精度及控制方法；5、FDM原材料有哪些及对其要求；原材料有哪些及对其要求；6、FDM成型特点。成型特点。第三章第三章 快速成型材料及设备快速成型材料及设备 第一节、快速成型材料第一节、快速成型材料 第二节、快速成型设备第二节、快速成型设备第一节、快速成型材料第一节、快速成型材料 快速成型材料有快速成型材料有金属、陶瓷、塑料金属、陶瓷、塑料等材料，从形等材料
2、，从形态上有态上有液态液态材料、材料、薄层薄层材料、材料、粉末粉末材料以及材料以及丝状丝状材料等。材料等。对材料总体性能要求：对材料总体性能要求：1、适应逐层累加方式的快速成型建造模式；、适应逐层累加方式的快速成型建造模式；2、能快速实现层内建造和层间连接；、能快速实现层内建造和层间连接；3、原形的精度和尺寸稳定；、原形的精度和尺寸稳定；4、原形的力学性能满足实际要求；、原形的力学性能满足实际要求；5、对环境无污染。、对环境无污染。一、光固化快速成型（一、光固化快速成型（SLA）材料）材料 光固化快速成型的材料为光固化快速成型的材料为液态液态树脂，或称为液态树脂，或称为液态光敏树脂，其具有以下
3、特点：光敏树脂，其具有以下特点：1）、固化快，可以在几秒钟固化；）、固化快，可以在几秒钟固化；2）、不需要加热就能固化；）、不需要加热就能固化；3）、可以很容易制成液态形态；）、可以很容易制成液态形态；4）、可以实现自动化操作，提高生产效率。）、可以实现自动化操作，提高生产效率。1、光固化快速成型材料特点：、光固化快速成型材料特点：2、光固化成型材料的组成、光固化成型材料的组成 光敏树脂主要有光敏树脂主要有齐聚物、光引发剂、稀释剂齐聚物、光引发剂、稀释剂组成。组成。齐聚物齐聚物是光民树脂的主体，是一种含有不饱和官能团是光民树脂的主体，是一种含有不饱和官能团的基料，它的末段有可聚合的活性基团，一
4、旦有活性的基料，它的末段有可聚合的活性基团，一旦有活性种，就可以继续聚合长大，一经聚合，相对质量上升种，就可以继续聚合长大，一经聚合，相对质量上升极快，变成固体。极快，变成固体。光引发剂光引发剂是激发光敏树脂交联反应的特殊基团，当受到是激发光敏树脂交联反应的特殊基团，当受到光子作用时，会变成高度活性的自由基团，作用于高分光子作用时，会变成高度活性的自由基团，作用于高分子聚合物，使其产生交联反应，有线状变成网状，从而子聚合物，使其产生交联反应，有线状变成网状，从而实现固化。实现固化。稀释剂稀释剂是一种功能性单体，可以调节齐聚物的粘度，也是一种功能性单体，可以调节齐聚物的粘度，也参加聚合反应。参加
5、聚合反应。二、叠层实体快速成型（二、叠层实体快速成型（LOM）材料）材料 1、叠层实体材料组成：、叠层实体材料组成：叠层实体材料有叠层实体材料有薄型材料薄型材料（纸、塑料）、（纸、塑料）、粘接剂粘接剂（胶）以及（胶）以及涂布工艺涂布工艺。2、叠层实体材料的要求：、叠层实体材料的要求：1）纸纸的要求：的要求：(1)抗湿好抗湿好,保证不会因时间长而吸水保证不会因时间长而吸水,从而保证热压从而保证热压过程中不会因为水分的损失而产生变形过程中不会因为水分的损失而产生变形(2)良好的侵润性良好的侵润性,保证良好的涂胶能力保证良好的涂胶能力(3)抗拉强度好抗拉强度好,保证在加工过程中不被拉断保证在加工过程
6、中不被拉断(4)收缩率小收缩率小,保证热压过程中不会因为水分的损失保证热压过程中不会因为水分的损失而产生变形而产生变形(5)剥离性好剥离性好,容易打磨容易打磨,稳定性好稳定性好 2）胶胶的要求：的要求：(1)良好的良好的热熔稳定性；热熔稳定性；(2)在反复的热熔在反复的热熔-固化条件下固化条件下,具备好的物具备好的物理和理和化学稳定性化学稳定性；(3)熔融状态下与纸具有好的熔融状态下与纸具有好的涂挂性及黏结涂挂性及黏结性性；(4)与纸具有足够的与纸具有足够的黏结强度黏结强度；(5)良好的良好的废料剥离分离性能废料剥离分离性能。2）涂布工艺涂布工艺 涂布工艺包括涂布工艺包括涂布形状涂布形状和和涂
7、布厚度涂布厚度.涂布形状指采用均匀涂布和不均匀涂布涂布形状指采用均匀涂布和不均匀涂布,均匀涂布采均匀涂布采用狭缝刮板涂布用狭缝刮板涂布,不均匀涂布有条纹式和颗粒式不均匀涂布有条纹式和颗粒式.一一般讲般讲,不均匀涂布可以减少应力集中不均匀涂布可以减少应力集中,但设备很贵但设备很贵.涂布厚度指在纸上涂多少厚度的胶涂布厚度指在纸上涂多少厚度的胶,选择原则是保证选择原则是保证可靠的黏结性的前提下可靠的黏结性的前提下,尽可能少涂尽可能少涂,一减少变形一减少变形,溢溢胶和错位胶和错位.三、熔融沉积快速成型（三、熔融沉积快速成型（FDM）材料）材料熔融沉积快速成型（熔融沉积快速成型（FDM）材料）材料 熔融
8、沉积快速成型材料主要在于热喷头喷出材料熔融沉积快速成型材料主要在于热喷头喷出材料时要求既保持一定的时要求既保持一定的形状形状又有良好的又有良好的粘接性能粘接性能。材料的要求：材料的要求：（1）材料的粘度要求，粘度低，流动性好，阻）材料的粘度要求，粘度低，流动性好，阻力小，有利于材料的顺利挤出；力小，有利于材料的顺利挤出；（2）材料熔融温度要求，熔融温度低可以在很）材料熔融温度要求，熔融温度低可以在很低的温度下挤出，有利于提高喷头的寿命；低的温度下挤出，有利于提高喷头的寿命；（3）收缩率小，成型后工件变形小，提高精度；）收缩率小，成型后工件变形小，提高精度；（4）粘接性越高，成型后工件的强度越高
9、。）粘接性越高，成型后工件的强度越高。四、选择性激光烧结（四、选择性激光烧结（SLS）快速成型材料）快速成型材料选择性激光烧结（选择性激光烧结（SLS）快速成型材料）快速成型材料 可用于可用于SLS技术的材料包括：尼龙粉、覆技术的材料包括：尼龙粉、覆裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、蜡粉、金属粉（成型后常须进行再烧结及蜡粉、金属粉（成型后常须进行再烧结及渗铜处理）、覆裹热凝树脂的细沙、覆蜡渗铜处理）、覆裹热凝树脂的细沙、覆蜡陶瓷粉和复蜡金属粉等。陶瓷粉和复蜡金属粉等。要求：容易制备成粉末；熔点低。要求：容易制备成粉末；熔点低。第二节第二节 快速成型制造
10、设备快速成型制造设备一、光固化快速成型（一、光固化快速成型（SLA）制造设备）制造设备二、光固化快速成型（二、光固化快速成型（SLA）装置组成）装置组成 SLA成形系统由激光器、成形系统由激光器、XY运动装置、运动装置、液槽、升降台、刮刀和控制软件组成。液槽、升降台、刮刀和控制软件组成。1.激光器激光器作用：产生激光；作用：产生激光；2.液槽作用：盛放光敏树脂；液槽作用：盛放光敏树脂；3.升降台作用：控制成形工件的升降；升降台作用：控制成形工件的升降；4.刮刀作用：保证新一层树脂迅速、均匀的涂刮刀作用：保证新一层树脂迅速、均匀的涂覆在已固化的层上，保证每一层厚度均匀；覆在已固化的层上，保证每一
11、层厚度均匀；5 数字控制系统和数字软件作用：数字控制系统和数字软件作用：控制激光器、控制激光器、激光束扫描装置、升降台、刮刀的运动。激光束扫描装置、升降台、刮刀的运动。二二.叠层实体快速成型（叠层实体快速成型（LOM）制造设备）制造设备LOM成形系统的组成：成形系统的组成：LOM成形系统由计算机及控制软件、原材成形系统由计算机及控制软件、原材料存储及送料机构、热碾压机构、激光切割料存储及送料机构、热碾压机构、激光切割系统、可升降工作台、数控系统、模型取出系统、可升降工作台、数控系统、模型取出装置和机架组成。装置和机架组成。1、激光器的作用：切割作用；、激光器的作用：切割作用；2、热压棍作用：给
12、胶提供能量和施加压力，、热压棍作用：给胶提供能量和施加压力，提高工件成型后的强度；提高工件成型后的强度；3、可升降工作台作用：控制成形工件的升、可升降工作台作用：控制成形工件的升降；降；4、数字控制系统和数字软件作用：、数字控制系统和数字软件作用：控制控制激光器扫描装置、升降台、热压棍的运动。激光器扫描装置、升降台、热压棍的运动。三、熔融沉积快速成型（三、熔融沉积快速成型（FDM）设备）设备 1.硬件系统硬件系统 硬件系统由机械系统和控制系统组成。硬件系统由机械系统和控制系统组成。2.软件系统软件系统 软件系统由几何建模和信息处理组成。软件系统由几何建模和信息处理组成。3.供料系统供料系统 由
13、马达驱动主动辊，带动从动棍，通过由马达驱动主动辊，带动从动棍，通过导向套从而将丝料送入成形喷头。导向套从而将丝料送入成形喷头。四、激光粉末烧结快速成型（四、激光粉末烧结快速成型（SLS）设备组成）设备组成 SLS成形机主要由激光烧结系统、粉末供成形机主要由激光烧结系统、粉末供给系统、升温系统、可升降工作台、和计给系统、升温系统、可升降工作台、和计算机控制系统组成。算机控制系统组成。1.激光器作用：加热作用；激光器作用：加热作用；2.粉末供给系统：主要设备为铺料小车，粉末供给系统：主要设备为铺料小车，起到运输粉末材料和使每层材料平整；起到运输粉末材料和使每层材料平整；3.升温系统，在预热时加热粉末材料；升温系统，在预热时加热粉末材料；4.可升降工作台：控制成形工件的升降；可升降工作台：控制成形工件的升降；5.计算机控制系统：计算机控制系统：控制激光器扫描装置、控制激光器扫描装置、升降台、铺料小车的运动升降台、铺料小车的运动本次课内容小结 1、快速成型的原材料及对原材料的要求；、快速成型的原材料及对原材料的要求；2、快速成型的设备组成及个组成的作用、快速成型的设备组成及个组成的作用
