第一篇：SLS激光快速成型技術原理特點及工藝方法[本站推薦]

激光快速成型技術原理特點及工藝方法

快速成型技術是近年來制造技術領域的一次重大突破和革命性的發展，激光快速成型技術是其必不可少的重要組成部分。今天由湖南華曙高科專業人員分析激光快速成型技術原理特點及工藝方法。

八十年代后期發展起來的快速成型是基于分層技術、堆積成型，直接根據CAD模型快速生產樣件或零件的先進制造成組技術總稱。ＲＰ技術綜合了激光、CADCAM、計算機輔助設計與制造、光化學、新型材料等科學技術的研究成果，不需任何機械加工設備即可快速精確地制造復雜形狀的物體,它不同于傳統的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法，它是利用材料累加法直接制造金屬及各種復合材料零件。常用的RP工藝有四種：1）立體光刻又稱液料光固化2）選擇性激光燒結3）熔絲沉積4）分層實體制造等。其中，立體光刻是精度最高和應用最廣的一種快速成型工藝。

以激光作為加工能源的激光快速成型是快速成型技術的重要組成部分，它集成了ＣＡＤ技術、激光技術和材料科學等現代科技成果。激光快速成型原理是用ＣＡＤ生成的三維實體模型?？焖僦圃斐龅哪Ｐ突驑蛹芍苯佑糜谛庐a品設計驗證、功能驗證、工程分析、市場訂貨及企業決策等，縮短新產品開發周期，降低研發成本，提高企業競爭力。激光快速成型技術主要特點可分為三種：1）制造速度快，成本低，節約了時間和成本，為傳統的制造方法添增了新的活力。實習自由制造，產品制造過程以及產品造價幾乎和產品的復雜性和批量無關。2）采用非接觸的加工模式，沒有傳統加工的殘余力問題，工具的更新問題，無切割、噪聲等，有利于保護環境。3）可實現快速鑄造，快速模具制造，特別適用于新品的開發和單件零件的生產。

湖南華曙高科簡單的介紹激光快速成型技術的工藝方法，其實，激光快速成型技術包括 很多種工藝方法，其中相對成熟的有立體光固、選擇性激光燒結、分層實體制造、激光熔覆 成形、激光近形制造等。

本文由湖南華曙高科快速模型小編整理完成。

第二篇：選擇性激光燒結成型技術的工藝與應用

選擇性激光燒結成型技術的研究與應用

摘要：介紹了選擇性激光燒結成型技術的基本原理、工藝過程和特點，闡述了激光燒結技術的材料和設備的選擇，列舉了激光燒結技術在各個領域特別是模具制造領域的應用，并且分析了現有技術中存在的問題以及前景的展望。關鍵詞：快速成型；選擇型激光燒結（SLS）；模具制造 1.引言

快速原型技術（Rapid Prototyping，PR）是一種涉及多學科的新型綜合制造技術。它是借助計算機、激光、精密傳動和數控技術等現代手段，根據在計算機上構造的三位模型，能在很短時間內直接制造產品模型或樣品。快速原型技術改善了設計過程中的人機交流，縮短了產品開發的周期，加快了產品的更新換代速度，降低了企業投資新產品的成本和風險。

選擇性激光燒結機技術（Selective Laser Sintering，SLS）作為快速原型技術的常用工藝，是利用粉末材料在激光照射下燒結的原理，在計算機控制下層層堆積成型。與其他快速成型工藝相比，其最大的獨特性是能夠直接制作金屬制品，而且其工藝比較簡單、精度高、無需支撐結構、材料利用率高。本文主要介紹選擇型激光燒結成型技術的基本原理、工藝特點、材料設備選擇以及應用等內容。2.選擇性激光燒結技術（SLS）

2.1 選擇性激光燒機技術（SLS）的基本原理和工藝過程

選擇性激光燒機技術（SLS）工藝是一種基于離散-堆積思想的加工過程，其成形過程可分為在計算機上的離散過程和在成形機上的堆積過程，簡單描述如下：

（1）離散過程。首先用CAD軟件，根據產品的要求設計出零件的三維模型，然后對三維模型進行表面網格處理，常用一系列相連三角形平面來逼近自由曲面，形成經過近似處理的三維CAD模型文件。然后根據工藝要求，按一定的規則和精度要求，將CAD模型離散為一系列的單元，通常是由Z向離散為一系列層面，稱之為切片。然后將切片的輪廓線轉化成激光的掃描軌跡。

（2）堆積過程。首先，鋪粉滾筒移至最左邊，在加工區域內用滾筒均勻地鋪上一層熱塑性粉狀材料，然后根據掃描軌跡，用激光在粉末材料表面繪出所加工的截面形狀，熱量使粉末材料熔化并在接合處與舊層粘接。當一層掃描完成后，重新鋪粉、燒結，這樣逐層進行，直到模型形成。因而SLS工藝是一種基于離

散堆積成形的數字化生產技術，通過離散把復雜的三維制造轉化為一系列的二維制造的疊加，把零件的制造過程轉化為有序的簡單單元體的制造與結合過程，其意義是十分深遠的。

圖1 SLS工藝基本原理

2.2 選擇性激光燒機技術（SLS）的工藝特點

（1）SLS技術可以制成幾何形狀任意復雜的零件模具，而不受傳統機械加工方法中刀具無法到達某些型面的限制。

（2）制造過程中不需要設計模具，也不需要傳統的刀具或工裝等生產準備工作，加工過程只需在一臺設備上完成，成形速度快。用于模具制造，可以大大地縮短產品開發周期，降低費用，一般只需傳統加工方法30%-50%的工時和20%~35%的成本。

（3）實現了設計制造一體化。CAD數據的轉化(分層和層面信息處理)可100%地自動完成，根據層面信息可自動生成數控代碼，驅動成形機完成材料的逐層加工和堆積。

（4）屬非接觸式加工，加工過程中沒有振動、噪聲和切削廢料。（5）材料利用率高，并且未被燒結的粉末可以對下一層燒結起支撐作用，因此SLS工藝不需要設計和制作復雜的支撐系統。

（6）成形材料多樣性是選擇性激光燒結最顯著的特點，理論上凡經激光加熱后能在粉末間形成原子聯接的粉末材料都可作為SLS成形材料。目前已商業

化的材料主要有塑料粉、蠟粉、覆膜金屬粉、表面涂有粘結劑的陶瓷粉、覆膜沙等。

3.選擇性激光燒機技術（SLS）的材料和設備 3.1 選擇性激光燒結快速成型材料

選擇性激光燒結工藝材料適應面廣，不僅能制造塑料零件，還能制造陶瓷、石蠟等材料的零件。特別是可以直接制造金屬零件，這是SLS工藝頗具吸引力。

用于SLS工藝的材料有各類粉末，包括金屬、陶瓷、石蠟以及聚合物的粉末，其粉末粒度一般在50-125微米之間。間接SLS用的復合粉末通常有兩種混合型式：一種是粘結劑粉末與金屬或陶瓷粉末按一定比例機械混合；另一種則是把金屬或陶瓷粉末放到粘結劑稀釋液中，制取具有粘結劑包裹的金屬或陶瓷粉末。實驗表明，后者制備雖然復雜，但燒結效果較前者好。

國外的許多快速原型系統開發公司和使用單位開發了許多適合于快速原型工藝的材料，其中在SLS領域，以DTM公司所開發的成型材料最具代表性。我國的快速成型材料及工藝研究相對落后，目前還處于起步階段，與國外相比還有較大差距。雖然已有多家單位進行了研究，但還沒有專門的成型材料生產及銷售單位。

3.2 選擇性激光燒結快速成型制造設備

研究選擇性激光燒結設備工藝的單位有美國的DTM公司、3D Systems公司、德國的EOS公司，以及國內的華中科技大學、北京隆源公司和中北大學等。其中，國內華中科技大學的HRPS—ⅢA激光粉末燒結系統，在SLS掃描系統、切片模塊、數據處理、工藝規劃、和安全監控等技術方面有自己先進的特點。

圖2 選擇性激光燒結設備

4.選擇性激光燒機技術（SLS）的應用

4.1 選擇性激光燒機技術（SLS）在快速原型制造中的應用

可快速制造設計零件的原型，及時進行評價、修正以提高產品的設計質量；使客戶獲得直觀的零件模型；制造教學、試驗用復雜模型。單件或小批量生產。對于那些不能批量生產或形狀很復雜的零件,利用SLS 技術來制造,可降低成本和節約生產時間,這對航空航天及國防工業更具有重大意義。4.2 選擇性激光燒機技術（SLS）在模具制造中的應用

（1）采用SLS技術直接制造模具。美國DTM公司于1994年推出Rapid Steel制造技術，在SLS—2000系統中燒結表面包覆樹脂材料的鐵粉，初次成形零件后，置人銅粉中再一起放人高溫爐進行二次燒結，制造出的注塑模在性能上相當于7075鋁合金，壽命可達5萬件以上。

（2）采用SLS技術快速制作高精度的復雜塑料模，代替木模進行砂型鑄造?；蛘邔㈣T造樹脂砂作為巧燒結材料，直接生產出帶有鑄件型腔的樹脂砂模型, 進行一次性澆鑄。在鑄造行業中, 傳統制造木模的方法，不僅周期長、精度低，而且對于一些復雜的鑄件，例如葉片、發動機缸體、缸蓋等制造木模困難。采用SLS技術可以克服傳統制模方法的上述問題，制模速度快，成本低，可完成復雜模具的整體制造。

（3）選擇易熔消失模料作為燒結材料，采用SLS技術快速制作消失模，用于熔模鑄造，得到金屬精密制件或模具。運用SLS技術能制造出任意復雜形狀的蠟型，實現快速、高精度、小批量生產。

（4）根據原型制造精度較高的EDM電極，然后由電火花加工模具型腔。一個中等大小，較為復雜的電極，通常只需要4到8小時即可完成，而且復形精度完全能滿足圖紙的要求。福特汽車公司曾采用此技術制造汽車模具取得了滿意的效果。

（5）以SLS成形實體為母模，翻制硅橡膠模，石膏模，環氧樹脂模，或者通過RP技術制作模具的基本原型，然后對其進行表面處理，通過金屬冷噴涂或電鑄等方法，在原型表面形成一定厚度且具有一定強度、硬度和表面質量的薄膜制作模具。

（6）將RP技術與精密鑄造技術相結合，實現金屬模具的快速制造。上海

交通大學開發了具有我國自主知識產權的鑄造模樣計算機輔助快速制造系統，為汽車行業制造了多種模具，北京隆源自動成型系統有限公司也為企業制造了多種精密鑄模。

5.選擇性激光燒機技術（SLS）的現狀與展望

近十幾年來SLS技術得到了飛速發展，獲得了良好的應用效果，但作為一項新興制造技術，尚處于一個不斷發展、不斷完善的過程之中。目前,SLS技術存在能量消耗大、成形件內部疏松多孔、表面粗糙度較大，機械性能低等缺點，直接燒結金屬零件模具的技術也不成熟，需要復雜的后處理工藝，以此還有很大的發展空間。

（1）成形工藝和設備的開發與改進，以提高成型件的表面質量、尺寸精度和機械性能。

（2）新材料成型機理、成型性的研究與開發，為SLS 提供具有良好綜合性能的燒結粉末材料及形成快速成型材料的商品化。

（3）探索SLS 技術與傳統加工、特種加工等技術相結合的多種加工手段的綜合工藝，為快速模具、工具制造提供新的技術手段。

（4）后處理工藝的優化。利用SLS 雖可直接成型金屬零件，但成型件的機械性能和熱學性能還不能很好滿足直接使用的要求，經后處理后可明顯得到改善，但對尺寸精度有所影響，這就需要優化設計現有的后處理工藝以提高綜合質量。

我國SLS技術起步比較晚，起點比較低，雖然經過近幾年的發展取得了一系列的進步和成績，但同時應該清醒的認識到與國外先進水平的差距。因此，我們務必加緊包括選擇性激光燒結成型技術在內的快速原型技術的發展，以適應新形勢下制造業的國際競爭。6.結語

選擇性激光燒結技術（SLS），是一種基于離散—堆積思想的加工過程，根據所選材料的差異有不同的工藝方法和加工方式。由于自身優勢，SLS已經得到了飛速的發展和廣泛的應用，但也存在一些缺陷和不足。只有在實際工作中不斷積累經驗，才能設計出既滿足使用要求有滿足燒結工藝要求的模型。隨著SLS 技術的發展,新工藝、新材料的不斷出現,勢必會對未來的實際零件制造產生重大影響，對制造業產生巨大的推動作用。

第三篇：【技術】淺談整體成型工藝

【技術】淺談整體成型工藝

背景

復合材料由于具有高比強度、高比剛度、性能可設計、抗疲勞性和耐腐蝕性好等優點，因此越來越廣泛地應用于各類航空飛行器,大大地促進了飛行器的輕量化、高性能化、結構功能一體化。復合材料的應用部位已由非承力部件及次承力部件發展到主承力部件，并向大型化、整體化方向發展，先進復合材料的用量已成為航空器先進性的重要標志。復合材料整體成型是指采用復合材料的共固化（Co-curing）、共膠接（Co-bonding）、二次膠接（Secondary bonding）或液體成型等技術和手段，大量減少零件和緊固件數目，從而實現復合材料結構從設計到制造一體化成型的相關技術。在復合材料結構的設計和制造過程中，將幾十甚至上百個零件減少到一個或幾個零件，減少分段、減少對接、節省裝配時間，可大幅度地減輕結構質量，并降低結構成本，而且充分利用了固化前復合材料靈活性的特點。國內外航空領域廣泛地采用整體成型復合材料主構件，如諾·格公司的B2轟炸機、波音（Boeing）公司的787飛機和洛·馬公司的F35戰斗機均在機身和機翼部件中大量運用整體成型復合材料，整體成型結構已經成為挖掘復合材料結構效率，實現復合材料功能結構一體化以及降低復合材料制造成本的大方向。一某輕型公務機整體化復合材料中機身 01 成型材料02 成型方法上半模、下半模分別鋪貼完成后合模，并進行接縫補強，最后固化成型。綜合考慮工裝的重量及與復合材料熱膨脹系數的匹配性，選擇復合材料工裝，為了減輕增壓艙上半模重量，上半模型面只采用復合材料型板進行加強，與金屬結構支架的連接是可卸的，以利于翻轉組合及吊裝，圖2 為工裝示意圖。目前，夾層結構的成型方法可以根據面板與蜂窩夾層結構的成型步驟分為共膠接法、二次膠接法和共固化法，對特殊要求的結構還可以采取分步固化。通過對機身結構鋪層設計分析，對上、下半模合模位置進行了鋪層補強設計，這就排除了采用上、下半模分別成型，然后二次膠接方法的可能。另外，由于整體性要求，若采用分步固化技術，機身外蒙皮固化粘結后形成內部機身艙腔體，局部位置內蒙皮的鋪疊操作難度太大，幾乎無法實現，所以針對中機身整體結構，采用共固化技術。同時根據結構特點、材料特性及質量要求等對主要工藝展開研究如下：（1）預浸料鋪層及剪口優化技術；（2）蜂窩芯加工及定位技術；（3）蜂窩夾層結構的共固化工藝參數確定。二工藝路線及主要工藝措施

01 工藝流程中機身整體成型工藝采用共固化技術，即分別在上、下半模鋪疊外蒙皮；然后鋪放膠膜，定位蜂窩芯及預埋件；最后鋪疊內蒙皮，合模，固化。主要工藝流程如圖3 所示。02 主要工藝措施（1）鋪層展開及優化。采用CATIA 軟件CPD 模塊對中機身鋪層進行可制造性分析，發現整層設計的預浸料層在結構突變的位置無法展開，并且纖維角度變化非常大，遠遠偏離了設計給出的鋪層角度，如圖4 所示。這是因為中機身型面復雜，而對于復雜曲面上的鋪層，進行二維展開時，既要保證鋪層能夠展開，還要保證展開的鋪層與3D 模型上邊界一致，往往存在較大的困難。只有當制造可行性分析表明纖維變形在可接受范圍內才可以進行鋪層展開。所以在對復合材料分層數模進行工藝分析時，對不同位置作為起鋪點的纖維角度變化進行分析，找出變形面積最小的鋪疊起始位置，再通過鋪層拼接及開剪口技術找到最優且滿足設計鋪層角度公差的工藝設計方案，圖5 為經過優化后的鋪層展開分析圖。（2）蜂窩芯預處理。整個增壓艙除了防火墻和翼盒外均使用19.05mm 過拉伸NOMEX蜂窩芯，其主要特點是蜂窩縱向柔性較大，易變形，貼模性好，適合成型曲度較大的零件。此種蜂窩芯的理論外形尺寸為2.44m×0.99m，而增壓艙上下兩部分的蜂窩芯展開尺寸約4m×2.5m，其尺寸遠遠超出蜂窩芯的外形尺寸，且蜂窩芯外形復雜，如圖6 所示。制造過程中蜂窩芯需要拼接，常規蜂窩芯拼接是將蜂窩按位置要求分塊后進行型面銑切，然后拼接。但過拉伸蜂窩芯收縮性較大，采取先銑切后拼接的方式，由于收縮會造成實際拼接時比理論外形小15~20mm，所以研制過程采用拼接膠先將蜂窩芯拼接，同時進行穩定化處理，如圖7 所示，然后進行外形銑切，可以把誤差控制在±3mm 范圍以內，符合設計要求。（3）蜂窩芯及預埋件定位。

為了準確定位蜂窩芯和預埋件，在工裝制造過程中就通過數控加工和定位預埋襯套和螺栓，用于定位蜂窩芯定位樣板和預埋件。預埋件主要是翼盒、防火墻、舷窗等已固化零件，預埋件與蜂窩芯之間采用填充膠填充，以起到填充、補強和粘接的作用。（4）制袋。

將鋪疊完的上、下半模合模，鋪疊補強層后進行制袋，由于中機身尺寸大，機身內部閉角多，排袋困難，容易架橋，局部地區由于導氣不暢通，造成假真空。通過模擬和試驗的方法，確定整體真空袋尺寸，通過制作“子母袋”的方法，將上、下半模整體包覆。另外，采用3/4”的抽氣嘴分布于機身內部各處閉角附近，并確保各抽氣嘴之間透氣層的連續性，避免假真空。圖8 為合模后制袋。（5）固化。復合材料結構在升溫固化過程中經歷復雜的熱-化學變化，溫度、壓力及保溫時間等工藝參數的確定對結構成型過程有著重要的影響，最終關聯著質量問題。如果工藝參數選擇不當，常常使復合材料形成不同類型的缺陷，如分層、孔隙、脫粘等。在中機身的成型過程中，按簡單的材料工藝進行固化，即室溫升至130℃，保溫2h，降溫至60℃，結果發現固化保溫過程中局部位置溫度突變，存在集中放熱的現象，如圖9 所示，檢測發現部分區域存在大面積氣孔和疏松現象。分析原因，主要是由于中機身模具是一個一端封閉的結構，且機身模具各部位厚度差別較大，整體溫度場均勻性不好，造成成型過程溫度場難以保證，直接影響固化質量。為解決這一問題，需進行工藝參數的調整，以材料規范中材料本身的固化參數為基礎，通過對典型結構零件固化爐成型工藝研究，采用雙臺階固化曲線（見圖10），結果表明，在樹脂凝膠點87℃保溫1.5h（第一臺階），在樹脂進行了部分固化反應，釋放了一定的固化反應熱，這樣，能夠減小在最終固化溫度130℃固化過程中的固化反應熱釋放，減小了溫度場差異，有利于排除揮發分，保證固化度一致性。（6）外形銑切及檢測。

中機身的風擋、舷窗、艙門等處采用外形銑切型架及靠模的方式進行銑切，如圖11 所示。經無損及型面檢測，均能滿足設計要求。三結束語

通過對某型公務機中機身整體成型技術的研究，證明了該結構采用蜂窩預處理及定位，上、下模組合成型及共固化工藝的制造方案是可行的。本研究也是對我國通用飛機復合材料主結構整體成型工藝的一次有益探索，提升了我國通用飛機復合材料技術設計和制造水平，對推動我國通用飛機產業的發展具有重要的作用和意義。

第四篇：快速成型技術復習重點

1.快速成型：簡稱RP,即將計算機輔助設計CAD計算機輔助制造CAM計算機數字控制CNC、激光、精密伺服驅動和新材料等先進技術集于一體，依據計算機上構成的工件三維設計模型，對其進行分層切片，得到各層截面的二維輪廓信息，快速成型機的成形頭按照這些輪廓信息在控制系統的控制下，選擇性地固化或切割一層層的成形材料，形成各個截面輪廓，并逐步順序疊加成三維工件。．

快速成形技術全過程步驟：a.前處理b.分層疊加成型c.后處理 快速成形制造流程：CAD模型→面型化處理→分層→層信息處理→層準備→層制造→層粘接→實體模型 2． 什么是快速模具制造技術？該技術有何特點？ 快速模具制造就是以快速成形技術制造的快速成型零件為母模，采用直接或間接的方法實現硅膠模、金屬模、陶瓷模等模具的快速制造從而形成新產品的小批量制造，降低新產品的開發成本。特點：制模周期短、工藝簡單、易于推廣，制模成本低，精度和壽命都能滿足特定的功能需要，綜合經濟效益好，特別適用于新產品開發試制、工藝驗證和功能驗證以及多品種小批量生產

LOM涂布工藝

采用薄片型材料，如紙 塑料薄膜 金屬箔等，通過計算機控制激光束，按模型每一層的內外輪廓線切割薄片材料，得到該層的平面輪廓形狀，然后逐層堆積成零件原型。

SLS技術（選擇性激光燒結成型技術）利用粉末材料如金屬粉末 非金屬粉末，采用激光照射的燒結原理，在計算機控制下進行層層堆積，最終加工制作成所需的模型或產品。4． 快速成形與傳統制造方法的區別？

傳統方法根據零件成形過程分為兩大類：一類是以成型過程中材料減少為特征，通過各種方法將零件毛胚上多余材料去除，即材料去除法，二類是材料的質量在成型過程中基本保持不變，成型過程主要是材料的轉移和毛胚形狀的改變即材料轉移法，但此類方法生產周期長速度慢?？焖俪尚图夹g可以以最快的速度、最低的成本和最好的品質將新產品迅速投放市場。

硅膠模及制作方法 硅膠模具是制作工藝品的專用模具膠。

制作工藝 原型表面處理 制作型框和固定型框 硅橡膠計量，混合并真空脫泡 硅橡膠澆注及固化 拆除型框，刀剖并取出原型 7.構造三維模型的主要方法：a應用計算機三維設計軟件，根據產品的要求設計三維模型b應用計算機三維設計軟件，將已有產品的二維三視圖轉換為三維模型c防制產品時，應用反求設備和反求軟件，得到產品的三維模型d利用網絡將用戶設計好的三維模型直接傳輸到快速成形工作站 光固化快速成形（SLA）有那幾種形式的支撐？

a.角板支撐b.投射特征邊支撐c.單臂板支撐d.臂板結構支撐e.柱形支撐

6.目前比較成熟的快速成型技術有哪幾種？它們的成型原理上分別是什么？

液態光固化聚合物選擇性固化成形簡稱SLA，粉末材料選擇性燒結成形簡稱SLS，薄型材料選擇性切割成形簡稱LOM，絲狀材料選擇性熔覆成形簡稱FDM

⑦SLA原理：1利用計算機控制下的紫外激光，按預定零件各分層截面的輪廓為軌跡逐點掃描，使被掃描區的光敏樹脂薄層產生光聚合反應，從而形成零件的一個薄層截面；2當一層固化完畢，移動升降臺，在原先固化的樹脂表面上再敷上一層新的液態樹脂，刮刀刮去多余的樹脂；3激光束對新一層樹脂進行掃描固化，使新固化的一層牢固地粘合在前一層上；4重復2、3步，至整個零件原型制造完畢?！夯騍LA是基于液態光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態材料在一定波長（λ=325nm）和功率（P=30mW）的紫外光照射下能迅速發生光聚合反應，分子量急劇增大，材料也從液態轉變成固態』

⑦SLS原理： 1在先開始加工之前，先將充有氮氣的工作室升溫，溫度保持在粉末的熔點之下；2成型時，送料筒上升，鋪粉滾筒移動，先在工作臺上鋪一層粉末材料；3激光束在計算機控制下，按照截面輪廓對實心部分所在的粉末進行燒結，使粉末融化并相互黏結，繼而形成一層固體輪廓，未經燒結的粉末仍留在原處，作為下一層粉末的支撐；4第一層燒結完成后，工作臺下降一截面層的高度，再鋪上一層粉末，進行下一層燒結，如此循環，直至完成整個三維模型 FDM原理：加熱噴頭正在計算機的控制下，可根據界面輪廓的信息作X—Y平面運動和高度Z方向的運動絲狀熱塑性材料由供絲機構送至噴頭，并在噴頭中加熱至熔融態，然后被選擇性涂覆在工作臺上，快速冷卻后形成界面輪廓。一層截面完成后，噴頭上升一截面層的高度在進行下一層的涂覆，如此循環，最終形成三維產品。

LOM:LOM快速成形系統由計算機原材料存儲及送進機構、熱粘壓機構、激光切割系統、可升降工作臺、數控系統、模型取出裝置和機架等組成。計算機用于接受和存儲工件的三維模型沿模型的成型方向截取一系列的截面輪廓信息發出控制指令原材料存儲及送進機構將存于其中的原材料。熱黏壓機構將一層層成形材料粘合在一起?？缮倒ぷ髋_支撐正在成型的工件并在每層成形完畢之后，降低一個材料厚度以便送進、粘合和切割新的一層成形材料。數控系統執行計算機發出的指令，使材料逐步送至工作臺的上方，然后粘合、切割，最終形成三維工件。b 原型制件過程

模型剖分 基底制作原型制作 余料，廢料去除 后繼處理

8.哪些成形方法需要支撐材料？為什么？

SLA、FDM需要制作支撐，LOM、SLS不需要制作支撐。原因：在SLA成形過程中為了確保制件的每一部分可靠固定，同時減少制件的翹曲變形，僅靠調整制件參數遠不能達到目的，必須設計并在加工中制作一些柱狀或筋狀的支撐結構；LOM：工件外框與截面輪廓間的多余材料在加工中起到支撐作用，故不需支撐材料；SLS：未燒結的松散粉末可以作為自然支撐，故不需要支撐材料。

10.常用的快速成形技術所用的成形材料分別是什么？分別有什么要求？

SLA：材料為光固化樹脂。要求：a.成形材料易于固化，且成形后具有一定的粘接強度b.成形材料的粘度不能太高，以保證加工層平整并減少液體流平時間c.成形材料本身的熱影響區小，收縮應力小d.成形材料對光有一定的透過深度，以獲得具有一定固化深度的曾片。

SLS：材料為所有受熱后能相互粘結的粉末材料或表面覆有熱塑（固）性黏結劑的粉末。要求：a.具有良好的燒結成形性能，即無需特殊工藝即可快速精確地成形原理b.對直接用作功能零件或模具的原型，其力學性能和物理性能要滿足使用要求c.當原型間接使用時，要有利于快速、方便的后續處理和加工工藝。

LOM：薄層材料多為紙材，黏結劑一般多為熱熔膠。對紙材要求：a.抗濕性b.良好的浸潤性c.收縮率小d.一定的抗拉強度e.剝離性能好f.易打磨g.穩定性好。對熱熔膠的要求：a.良好的熱熔冷固性b.在反復熔化-固化條件下，具有較好的物理化學穩定性c.熔融狀態下與紙材具有良好的涂掛性與涂勻性d.與紙具有足夠的粘結強度e.良好的廢料分離性能 FDM：材料為絲狀熱塑性材料。材料要求：a.黏度低b.熔融溫度低c.黏結性要好d.收縮率對溫度不能太敏感 11.這四種快速成形技術的優缺點分別是什么？

SLA優點：技術成熟應用廣泛，成形速度快精度高，能量低。缺點：工藝復雜，需要支撐結構，材料種類有限，激光器壽命短原材料價格高。

SLS優點：不需要支撐結構，材料利用率高，選用的材料的力學性能比較好，材料價格便宜，無氣味。缺點：能量高，表面粗糙，成形原型疏松多孔，對某些材料需要單獨處理。LOM優點：對實心部分大的物體成形速度快，支撐結構自動的包含在層面制造中，低的內應力和扭曲，同一物體中可包含多種材料和顏色。缺點：能量高，對內部空腔中的支撐物需要清理，材料利用率低，廢料剝離困難，可能發生翹曲 FDM優點：成形速度快，材料利用率高，能量低，物體中可包含多種材料和顏色。缺點：表面光潔度低，粗糙。選用材料僅限于低熔點的材料。

12.主要快速成形系統選用原則：A：成形件的用途（a檢查并核實形狀、尺寸用的樣品b性能考核用的樣品c模具d小批量和特殊復雜零件的直接生產e新材料的研究）B：成形件的形狀C：成形件的尺寸大小D成本（a設備購置成本b設備運行成本c人工成本）E技術服務（a保修期b軟件的升級換代c技術研發力量）F用戶環境

13.快速成形的全處理主要包括：CAD三維模型的構建、CAD三維模型STL格式化以及三維模型的切片處理等

14.在快速成型的前處理階段為什么要把三維模型轉化為STL文件格式？STL格式文件的規則和常見錯誤有哪些？ 由于產品上有一些不規則的自由曲面，為方便的獲得曲面每部分的坐標信息，加工前必須對其進行近似處理，此近似處理的三維模型文件即為STL格式文件

規則：a共頂點規則b取向規則c取值規則d合法實體規則 常見錯誤：a出現違反共頂點規則的三角形b出現違反取向規則的三角形c出現錯誤的裂縫或孔洞d三角形過多或過少e微小特征遺漏或出錯

分析SLS SLA FOM LOM 質量及精度的影響因素及解決措施

答

從快速成型三個過程討論

首先是前處理，四大成型工藝前處理工作基本相似，模型建立和切片。影響精度主要是切片，厚度越厚，疊加后工件側面的臺階缺陷越明顯，厚度越小，精度越高

SLA 1 樹脂收縮及原因

樹脂會發生收縮 導致零件成型過程中產生變形：翹曲

收縮原因;固化收縮和溫度變化的熱脹冷縮機器誤差

設備自身精度所帶來的誤差 加工參數設置誤差

激光功率 掃描速度 掃描間距設置誤差 FDM 1 設備精度誤差 由于設備自身有一定的加工范圍以及其加工精度，對最后加工工件有一定的誤差 2 成型過程的誤差a 不一致約束 由于相鄰兩層的輪廓有所不同 成型軌跡也不同 每層都要受到相鄰層的約束 導致內應力 從而產生翹曲 b 成型功率控制不當 功率過大 會導致刮破前一層 同時會燒紙 機器壽命降低 過小 粘結不好c工藝參數不穩定

會導致層與層制件或同層不同位置成型狀況的差異 從而導致翹曲 或度不均

SLS 主要是激光的參數 1 激光功率密度過大 掃描速度過小 則局部溫度過高 導致粉末氣化 燒結表面凹凸不平反之 則粉末燒結不充分甚至不能燒結 建立的制件強度低或者不能成行 2 激光束掃描間距與激光束半徑配合會影響激光燒結的質量

LOM 過程中誤差造成的缺陷 1 噴頭起停誤差 2 路間缺陷 解決方法 控制相鄰路間的粘結溫度使得接觸牢固 控制材料的橫向流動填補空洞

后處理影響精度主要有 人為修整帶來的缺陷 有支持結構的成型工藝在除去支付結構時對工件表面的破壞等

第五篇：快速成型技術及應用學習心得

《快速成型技術及應用》學習心得

對于本學期黃老師的《快速成型技術及應用》學習心得，主要從RP技術的應用現狀和發展趨勢、主要的RP成型工藝分析和RP技術在當代模具制造行業的應用三個方面進行說明：

一、RP技術的應用現狀與發展趨勢

快速成型（Rapid Prototyping）技術是由三維CAD模型直接驅動的快速制造任意復雜形狀三維實體的總稱。它集成了CAD 技術、數控技術、激光技術和材料技術等現代科技成果，是先進制造技術的重要組成部分。

目前，快速成型技術已在工業造型、機械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫學、考古、文化藝術、雕刻、首飾等領域都得到了廣泛應用。

RP技術雖然有其巨大的優越性，但是也有它的局限性，由于可成型材料有限，零件精度低，表面粗糙度高，原型零件的物理性能較差，成型機的價格較高，運行制作的成本高等，所以在一定程度上成為該技術的推廣普及的瓶頸。從目前國內外RP 技術的研究和應用狀況來看，快速成型技術的進一步研究和開發的方向主要表現在以下幾個方面：

（1）大力改善現行快速成型制作機的制作精度、可靠性和制作能力，提高生產效率，縮短制作周期。尤其是提高成型件的表面質量、力學和物理性能，為進一步進行模具加工和功能試驗提供平臺。

（2）開發性能更好的快速成型材料。材料的性能既要利于原型加工，又要具有較好的后續加工性能，還要滿足對強度和剛度等不同的要求。

（3）提高RP 系統的加工速度和開拓并行制造的工藝方法。目前即使是最快的快速成型機也難以完成象注塑和壓鑄成型的快速大批量生產。

（4）RPM 與CAD、CAM、CAPP、CAE 以及高精度自動測量、逆向工程的集成一體化。該項技術可以大大提高新產品的第一次投入市場就十分成功的可能性，也可以快速實現反求工程。

（5）研制新的快速成型方法和工藝。除了目前SLA、LOM、SLS、FDM 外，直接金屬成型工藝將是以后的發展焦點。

二、幾種常見RP工藝

1、FDM，絲狀材料選擇性熔覆（Fused Deposition Modeling）快速原型工藝是一種不依靠激光作為成型能源、而將各種絲材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加熱熔化進而堆積成型方法，簡稱FDM。

2、SLA，光敏樹脂選擇性固化是采用立體雕刻（Stereolithography）原理的一種工藝，簡稱SLA，是最早出現的一種快速成型技術。

3、SLS，粉末材料選擇性燒結（Selected Laser Sintering）是一種快速原型工藝，簡稱SLS。粉末材料選擇性燒結采用二氧化碳激光器對粉末材料（塑料粉等與粘結劑的混合粉）進行選擇性燒結，是一種由離散點一層層堆集成三維實體的快速成型方法。

4、LOM，箔材疊層實體制作（Laminated Object Manufacturing）快速原型技術是薄片材料疊加工藝，簡稱LOM。箔材疊層實體制作是根據三維CAD模型每個截面的輪廓線，在計算機控制下，發出控制激光切割系統的指令，使切割頭作X和Y方向的移動，最后疊加成型。

三、RP技術在模具制造中的應用

傳統的模具制造方法可分為兩種,一種是借助母模翻制模具,另一種就是用數控機床直接制造模具。在新產品開發過程中,減少模具制造所需成本和時間對縮短整個產品開發時間及降低成本是最有效的步驟,快速成型技術的一個飛躍就是進入模具制造領域,其潛力所在正是能降低模具制造成本并減少模具開發時間。將快速成型技術引入模具制造過程后的模具開發制造就是快速模具制造。

快速成型技術在模具制造領域的應用主要是用來制作模具設計制造過程中所用的母模,有時也用快速成型技術直接制造模具。因此可以將基于RP的快速模具制造分為兩類，即：直接制模法和間接制模法。（這里就不一一闡述了）

利用RP 技術發展快速模具制造技術還存在以下主要問題需要解決或者說需要進一步提高。

(1)表面質量如何滿足模具的要求,否則無法承受如注射成型這樣的高壓。分層制造法不可避免會產生臺階,斜面時更嚴重,后處理是目前通用的作法。

(2)尺寸精度如何滿足模具制造的要求,尤其是制造較大模具時,尺寸更不穩定。

(3)用作母模時的強度,耐熱和耐腐蝕性,形狀和尺寸的時效問題。

(4)塑料或樹脂類模具的導熱性很差，導熱差雖然帶來了可用較低注射壓力的好處,但生產周期太長也必須考慮。

(5)多數所謂金屬模具都需要最后滲銅,這就造成這種金屬模具的使用溫度不可太高,可能超過500 ℃就不行了。

(6)使用壽命的進一步延長和使用成本的進一步降低。

(7)目前所能制造的模具的體積都很小,怎樣制造大型模具?

(8)受不可缺少的后處理工序的限制,目前還不能制造具有很小細節特征的模具,尤其是具有內凹形狀的模具。

(9)目前快速成型方法所能成型的材料種類及其有限,需要開發新型材料。