快速制造技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)內(nèi)容一、現(xiàn)代成形科學(xué)二、快速制造技術(shù)的定義與特點(diǎn)三、主要的快速制造技術(shù)四、快速制造技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)五、快速制造技術(shù)與模具工業(yè)一、現(xiàn)代成形科學(xué)

1.1去除成形1.2受迫成形1.3離散－堆積成形1.4生長(zhǎng)成形1.1去除成形——去除裕量材料而成形1.2受迫成形——在型腔約束和限制下成形1.3離散-堆積成形——材料離散成點(diǎn)、線、面，然后堆積起來而成形1.4生長(zhǎng)成形——細(xì)胞繁殖而成形現(xiàn)代成形科學(xué)去除成形切削加工等切削機(jī)床受迫成形鑄造、鍛造等液壓機(jī)等離散-堆積LOM、FDM等成形設(shè)備仿生成形？？原理工藝設(shè)備方法論2.1離散－堆積成形

2.2

快速制造技術(shù)的定義

2.3快速制造技術(shù)的特點(diǎn)

2.4

快速制造技術(shù)的技術(shù)鏈

2.5

快速制造技術(shù)大家族二、快速制造技術(shù)的定義及特點(diǎn)2.1離散－堆積成形基于離散-堆積成形原理，由零件數(shù)字模型(CAD模型)直接驅(qū)動(dòng)，可完成仼意復(fù)雜形狀三維實(shí)體零件的技術(shù)總稱。2.2快速制造技術(shù)定義1、數(shù)字模型直接驅(qū)動(dòng)；

2、任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體；

3、通用機(jī)器，無需專用夾具和工具；

4、最少的或無人干預(yù)；

5、制造成本與批量大小無關(guān)。2.3快速制造技術(shù)特點(diǎn)2.4快速制造技術(shù)中的技術(shù)鏈反求工程CADSTL文件通用層片文件（CLI等）各種RP設(shè)備直接分層（CLI、SLC、HPGL…CT、MRI等分層接口文件產(chǎn)生NC代碼快速制造技術(shù)中的數(shù)據(jù)處理

快速制造過程中的數(shù)據(jù)處理STL文件的ASCII格式

STL文件對(duì)STL文件的分層

分層

遙測(cè)數(shù)據(jù)衛(wèi)星重構(gòu)的地球儀(RP原型)三、主要的快速制造技術(shù)3.1快速制造技術(shù)的發(fā)展歷程

3.2快速制造技術(shù)的分類

3.3主要的快速制造技術(shù)

3.1快速制造技術(shù)的發(fā)展歷程美國人Dr.Hull1984年從紫外燈固化樹脂得到靈感，提出SL工藝以來已達(dá)26個(gè)春秋。年代國別工藝名稱專利所有人1985美國疊層實(shí)體制造LOMM.Feygin1986美國光固化工藝SLC.W.Hull1986美國選區(qū)激光燒結(jié)SLSC.R.Deckard1992美國熔融沉積制造FDMS.S.Crump3.2主要的快速制造技術(shù)1、立體光刻SL2、分層實(shí)體制造LOMSSM3、選區(qū)激光燒結(jié)/熔化SLSSLM4、熔融沉積制造FDMMEM5、無木模鑄造PCMDSPC(殼型鑄型）6、激光近凈成形制造LENSDMDLAMSDMDLF7、電子束快速制造EBMEBSMEBSFFEBF33.3.1主要的快速制造技術(shù)（SL）1.加工平臺(tái)2.支撐3.PC機(jī)4.成形零件5.激光器6.振鏡7.刮板8.升降臺(tái)立體光刻SL技術(shù)原理示意圖AURO-450立體光刻技術(shù)制造的零件3.3.2主要的快速制造技術(shù)（LOMSSM）分層實(shí)體制造SSM(700×500×400mm)MEM(450×300×300mm)M-RPMS多功能設(shè)備LOM/MEM設(shè)備及零件選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)SLS3.3.3主要的快速制造技術(shù)

（SLSSLM）SLS零件250型雙缸摩托車汽缸頭

3.3.4主要的快速制造技術(shù)

（MEMFDM）熔融沉積制造MEM設(shè)備及零件MEM-450快速制造技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)桌面化設(shè)備金屬零件直接快速制造快速制造技術(shù)與鑄造相結(jié)合快速制造與微納制造相結(jié)合快速制造與生物醫(yī)學(xué)制造領(lǐng)域相結(jié)合快速便捷的將三維模型轉(zhuǎn)換成實(shí)物，極大的激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維提供充分的動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生自行解決問題的能力個(gè)性化的U盤外殼設(shè)計(jì)制作設(shè)備加工時(shí)間約15分鐘，零件消耗材料不到5克個(gè)性化的驗(yàn)鈔筆設(shè)計(jì)制作設(shè)備加工時(shí)間約25分鐘，零件消耗材料不到10克4.2特種性能金屬材料關(guān)鍵件

快速制造金屬零件的直接快速制造是快速成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，其具有如下重要特征：1、成形材料為特種性能金屬材料（鈦、鎢及高溫合金）2、直接得到功能零件3、主要應(yīng)用于航天、國防、醫(yī)療等領(lǐng)域目前已有10多家公司能提供金屬零件快速制造設(shè)備。特種性能金屬材料關(guān)鍵件的成形方法主要有以下三種：1.激光選區(qū)熔化－SLS/SLM2.激光熔覆－LENS/DMD/LAM/DLF等3.電子束選區(qū)熔化－EBM/EBSMDLMS(DirectMetalLaserSintering,德國EOS公司)直接金屬激光燒結(jié)技術(shù)SLM(SelectiveLaserMelting,德國F&S/MCP)激光選區(qū)熔化技術(shù)4.2.1激光選區(qū)熔化技術(shù)EOS公司－直接金屬激光燒結(jié)特點(diǎn)：（1）混合金屬粉末在燒結(jié)過程中可以相互彌補(bǔ)收縮，使最終的收縮率幾乎為零；（2）鋪粉層厚度可以達(dá)到0.02mm，從而大力提高了燒結(jié)件的表面粗糙度。F&S/MCP公司－SLM10-30μm不銹鋼和工具鋼粉末，完全熔化激光熔覆快速制造技術(shù)制造的零件激光熔敷技術(shù)(清華)同軸送粉噴頭清華大學(xué)激光加工中心提供針對(duì)激光存在的一些問題，提出以電子束代替激光束，并充分利用電子束依靠磁偏轉(zhuǎn)線圈進(jìn)行掃描成形速度快、能量利用率高、無反射、真空成形環(huán)境無污染、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)進(jìn)行鈦合金等易氧化、難成形金屬的直接快速制造。近年來電子束快速制造技術(shù)得到了迅速發(fā)展。4.2.3電子束快速制造技術(shù)Arcam公司－EBMS12（a）起落架部件（b）葉輪（c）火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)器ф140×80mm（d）鈦合金零部件原型ф175×300mm（a）股骨頭（316L不銹鋼）（d）柵板零件（316L不銹鋼）（b）葉輪（c）葉片采用快速原型的離散-堆積成形原理與工藝完成鑄型制造的技術(shù)與方法稱為RP鑄型制造。RP鑄型制造又可分為間接RP鑄型制造和直接RP鑄型制造，前者運(yùn)用RP技術(shù)所完成的僅是鑄型的原型，需經(jīng)進(jìn)一步地翻制和轉(zhuǎn)換才能獲得用于澆注的鑄型，如硅膠型、石膏型和陶瓷型等；后者運(yùn)用RP技術(shù)直接完成可供澆注的鑄型，如覆膜砂型、樹脂砂型等。直接RP鑄型制造又可分為微滴噴射技術(shù)RP鑄型制造和激光束RP鑄型制造兩大類。4.3鑄造領(lǐng)域的快速制造激光束RP鑄型制造EOS公司的DirectCast?EOSINTS750

微滴噴射技術(shù)RP鑄型制造

清華大學(xué)PCM技術(shù)北京殷華激光快速成形及模具技術(shù)有限公司與清華大學(xué)激光快速成形中心聯(lián)合首創(chuàng)的無木模鑄造成形技術(shù)（PCM）首次將快速成形技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的樹脂砂鑄造工藝中,是一種微滴噴射RP鑄型制造技術(shù)。該技術(shù)現(xiàn)為廣東佛山峰華公司所推廣。

PCM工藝示意圖，主要針對(duì)大中型鑄型的制造

PCM技術(shù)的特點(diǎn)：1、制造時(shí)間短2、制造成本低3、無需木模4、造型材料價(jià)廉易得5、一體化造型6、型、芯同時(shí)成形7、無起模斜度8、易于制造含自由曲面（曲線）的鑄型9、能制造大型鑄型流道寬度僅8mm的不銹鋼葉輪砂芯5.1產(chǎn)品開模前原型驗(yàn)證

5.2

小批量零件的制造

5.3直接金屬模具制造五、快速制造技術(shù)與模具工業(yè)5.1產(chǎn)品開模前原型驗(yàn)證目前的RP工藝中，SLS、LOM工藝制造的薄壁件強(qiáng)度太低，SL工藝成本太貴，MEM工藝具有成形材料價(jià)格低廉,成形過程無污染,易于制造較高強(qiáng)度的薄壁件，完成的原型易于后處理等特點(diǎn)。產(chǎn)品定型前的原型制作已經(jīng)成為工業(yè)界的一種普遍認(rèn)識(shí).原型制作對(duì)設(shè)備的要求成形空間合適價(jià)格較低可靠性高操作簡(jiǎn)便甚至無需培訓(xùn)材料和運(yùn)行費(fèi)便宜

5.2小批量零件制造形狀復(fù)雜程度批量傳統(tǒng)