快速成型技術(shù)之一

——基本知識(shí)介紹主講：毛彬彬一.概述

快速成型技術(shù)，被認(rèn)為是近年來(lái)制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破,綜合了機(jī)械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期。1.快速成形技術(shù)定義

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.快速成型技術(shù)的基本原理基于離散-疊加原理而實(shí)現(xiàn)快速加工原型或零件。

（1）不同于傳統(tǒng)成型加工方法。3.快速成型技術(shù)的特點(diǎn)（2）產(chǎn)品工程功能試驗(yàn)。（3）快速制造。（4）產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)估與校審。（5）廠家與客戶或訂購(gòu)商的交流手段。

汽車(chē)、摩托車(chē)

:外形及內(nèi)飾件的設(shè)計(jì)、改型、裝配試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)、汽

缸頭試制。

家電

:各種家電產(chǎn)品的外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝配試驗(yàn)與功能驗(yàn)證，市場(chǎng)宣傳，模具制造。

通訊產(chǎn)品

:產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝配試驗(yàn)，功能驗(yàn)證，模具制造。

航空、航天

:特殊零件的直接制造，葉輪、渦輪、葉片的試制，發(fā)動(dòng)

機(jī)的試制、裝配試驗(yàn)。

輕工業(yè)

:各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、裝配，市場(chǎng)宣傳，玩具、鞋類模具的快速制造。

醫(yī)療

:醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)、試產(chǎn)、試用，

CT掃描信息的實(shí)物化，手術(shù)模擬，人體骨關(guān)節(jié)的配制。

國(guó)防

:各種武器零部件的設(shè)計(jì)、裝配、試制，特殊零件的直接制作，遙感信息的模型制作。

4.快速成型技術(shù)的應(yīng)用4.快速成型技術(shù)的重要意義

大大縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，確保新產(chǎn)品上市時(shí)間；提高了制造復(fù)雜零件的能力，使復(fù)雜模型的直接制造成為可能；提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一次成功率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，避免后續(xù)更改工序所造成的大量損失；支持同步（并行）工程的實(shí)施,使新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、原形制造、市場(chǎng)定貨、批量生產(chǎn)等工作能同步進(jìn)行；支持技術(shù)創(chuàng)新、改進(jìn)產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)；大幅度降低新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本等。

二．快速成形典型工藝簡(jiǎn)介1.光固化成形缺點(diǎn)：：(1)成型過(guò)程中伴隨著物理和化學(xué)變化，所以制件較易彎曲，需要支撐，(2)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本較高。(3)可使用的材料種類較少。(4)液態(tài)樹(shù)脂具有氣味和毒性，并且需要避光保護(hù)，以防止提前發(fā)生聚合反應(yīng)，選擇時(shí)有局限性。(5)需要二次固化。(6)液態(tài)樹(shù)脂同化后的性能尚不如常用的工業(yè)塑料，一般較脆、易斷裂，不使進(jìn)行機(jī)加工。優(yōu)點(diǎn)：：（1）成型過(guò)程自動(dòng)化程度高(2)尺寸精度高。(3)表面質(zhì)量?jī)?yōu)良。(4)可以制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型。(5)可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型。2.熔融擠壓成形

優(yōu)點(diǎn)：原材料的品種多，零件成形樣件強(qiáng)度好、易于裝配，原材料在成型過(guò)程中無(wú)化學(xué)變化，制件的翹曲變形小，運(yùn)行成本低。缺點(diǎn)：(1)成型件的表面有較明顯的條紋。(2)沿成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較弱。(3)需要設(shè)計(jì)與制作支撐結(jié)構(gòu)。(4)需要對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時(shí)間較長(zhǎng)。(5)原材料價(jià)格昂貴。3.分層實(shí)體成形

優(yōu)點(diǎn)：成型厚壁零件的速度較快，易于制造大型零件。工藝過(guò)程中不存在材料相變，因此不易引起翹曲變形。工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所以LOM工藝無(wú)需加支撐。缺點(diǎn)：材料品種單一，只有紙材，不能裝配。不適宜做薄壁原型，受濕度影響容易變形，強(qiáng)度差，運(yùn)行成本較高，材料利用率很低，CO2激光器的使用壽命為1萬(wàn)小時(shí)。零件同樣需要后期打磨，工作量很大，在國(guó)際上已經(jīng)淘汰。4.粉末燒結(jié)成形

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)體制造中無(wú)需設(shè)計(jì)和制作支撐，所以制作效率高、速度快。缺點(diǎn)：材料單一，原型強(qiáng)度差，無(wú)法裝配，表面質(zhì)量差，精度低，后處理工藝復(fù)雜，樣件變型大；也有二次投入十幾萬(wàn)投入采購(gòu)激光器的需要。振鏡系統(tǒng)損壞后也需要十幾萬(wàn)元的投入。零件同樣需要后期打磨，工作量很大。三.典型工藝運(yùn)行成本對(duì)比

典型工藝激光器每小時(shí)損耗折價(jià)1000CM3材料用量1000CM3激光器折舊費(fèi)1000CM3原型制作費(fèi)光固化成型氣體：50元1673元2240元3913元固體：40元1792元3465元熔融擠壓成型無(wú)160元0元160元分層實(shí)體成型15元120元250元370粉末燒結(jié)成型15元300元720元1020元邊長(zhǎng)為：10X10X10CM的一個(gè)立方體四.快速成型的工藝過(guò)程

CAD三維建模工藝參數(shù)擬定前處理模型制作后處理五.作品展示成形材料具有較好的彈性韌性，易于裝配后處理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(wèn)題的能力個(gè)性化的U盤(pán)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克概念車(chē)模型的設(shè)計(jì)與