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激光快速成型的特点与工艺(图)

手板模型按加工方式,主要可分为CNC数控加工,另外就是激光快速成型加工,本文主要介绍关于快速成型技术的制作原理与要点。

快速成型技术的特点:
与传统材料加工技术相比,快速成型具有鲜明的特点:
1.数字化制造。

2.高度柔性和适应性。

可以制造任意复杂形状的零件。

3.直接CAD模型驱动。

如同使用打印机一样方便快捷。

4.快速。

从CAD设计到原型(或零件)加工完毕,只需几十分钟至几十小时。

5.材料类型丰富多样,包括树脂、纸、工程蜡、工程塑料(ABS等)、陶瓷粉、金属粉、砂等,可以在航空,机械,家电,建筑,医疗等各个领域应用。

快速成型的主要工艺:
RP技术结合了众多当代高新技术:计算机辅助设计、数控技术、激光技术、材料技术等,并将随着技术的更新而不断发展。

自1986年出现至今,短短十几年,世界上已有大约二十多种不同的成形方法和工艺,而且新方法和工艺不断地出现。

目前已出现的RP技术的主要工艺有:
1.PCM工艺:无木模铸造。

2.SL工艺:光固化/立体光刻 。

3.FDM工艺:熔融沉积成形。

4.SLS工艺:选择性激光烧结。

5.LOM工艺:分层实体制造。

6.3DP工艺:三维印刷。

模型放置与添加零件支撑:
为了防止成型过程中零件的翘曲变形,需要给零件添加支撑。

AFS(快速成型系统)提供了两种支撑方法,一种是网格支撑,一种是基于切片和零件形状的支撑。

因为支撑只是在零件烧结成型的过程中防止零件翘曲变形,零件成型以后,支撑是需要去除的,因此支撑再烧结温度要小于零件的烧结温度。

也就是激光束在扫描经过支撑的时候,激光器的功率要降低,扫描密度要降低,扫描线宽要增大。

这样,支撑的烧结强度就低,成型以后很容易去除。

如图2所示,成型零件是一个吸尘器的封盖,当封盖模型经过缩放处理后就可以添加支撑了,涂颜色的部分即是添加的支撑。

添加支撑的原则是对那些悬掉点、下棱线、倾斜角度过大的表面三种结构需要加支撑。

因此在放置模型时就应该考虑到支撑的放置问题。

一般对表面质量要求较高的面最好放置为顶面,特别是对于细小凸起,更要放置在顶面;同时,如果凸起的尺寸太小,需要对凸起高度进行一定比例的放大。

对于细长的悬臂类结构件最好横放,竖放难以保证悬臂的直线度。

为了提高扫描的效率,一般应考虑将尺寸较大的边横放,减少扫描的层数,缩短加工时间。

激光快速成型的特点与工艺广州盛域
2012年5月
快 速 成 型 与 自 动 化 技 术 Rapid prototyping & automation technology 快速成型技术是利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料堆积成实体原型。

RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。

不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同,成形原理和系统特点也各有不同。

以常用的激光快速成型来进行简单总结其工艺过程中的一些要点。

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成型零件数据处理:
成型零件要经过数据转换与处理。

处理的软件分
别有:三维CAD造型软件(如PRO/
E、SolidWorks、SolidEdge或UG等)、数据转换
与处理软件(MAGIC9.0)和监控软件
(AFSWin)。

造型软件都是市场上已有的,主要
负责成型零件的几何造型,然后将创建的零件模
型输出为STL格式。

数据转换与处理软件MAGIC9.0
打开STL文件,并进行一些数据处理与参数设置。

模型修补与缩放处理:
因为各种三维造型软件都有自己的数据格式,三
维造型软件创建的模型需要进行格式转换导出为
STL格式,因此有可能会造成部分数据的丢失,MAG-IC9.0打开STL格式的模型文件时要进行广州盛域
快 速 成 型 与 自 动 化 技 术 Rapid prototyping & automation technology 2012年5月
检查,如发现模型中有错误或存在面的缺损,则需要进行错误修复与模型修补。

因为零件是在高温下烧结成型的,成型以后回到常温下,零件都有一个收缩,因此,为了抵消这种收缩,一般是根据材料的不同进行模型放大补偿,一般沿Z向放大1.005。

而根据成型以后的零件所作的用途还要给CAD模型作另外的缩放处理。

例如用石腊作为成型材料做消失模。

如果消失模是用来铸造铝件,那么要CAD模型整体放大1%,如果消失模是用来铸造钢件,那么要给CAD模型整体放大2%。

根据模具铸造材料的不同选择不同的缩放比例。

快速成形制件适合于单件制造,且制件材料为工艺规定的专用材料,因此制件的材料性能有一定的局限性。

将RP技术与真空注型技术或精密铸造技术结合起来应用,不仅可以满足产品设计对特定材质的要求,而且可以快速实现新产品的小批量生产。

应用RP、硅胶模和真空注型工艺可以实现小批量塑料件的快速制造,如手机或电子产品外壳的小批量制作。

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