理论教育 快速成型技术的分类探究

快速成型技术的分类探究

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,按照RP技术使用的能源进行分类,可以将RP技术分为激光加工和非激光加工两大类。其中,目前得到较为广泛应用的有以下五种快速成型技术:液态光敏树脂选择性固化、薄型材料选择性切割、丝状材料选择性熔融堆积、粉末材料选择性激光烧结、喷墨三维打印成型。

快速成型技术的分类探究

RP技术结合了当代众多的高新技术内容,如计算机辅助设计与制造、数控加工技术、激光加工技术以及材料技术等,同时随着众多技术的不断更新而快速向前发展。RP技术自1986年出现至今,已经有三十多种不同的加工方法,而且许多新的加工与制造方法仍在继续涌现。

目前,按照RP技术使用的能源进行分类,可以将RP技术分为激光加工和非激光加工两大类。成型材料按照形态可以分为液态、薄材、丝材、金属和非金属粉末五种。其中,目前得到较为广泛应用的有以下五种快速成型技术:液态光敏树脂选择性固化(Stereo Lithography Apparatus,SLA)、薄型材料选择性切割(Lami-nated Object Manufacturing,LOM)、丝状材料选择性熔融堆积(Fused Deposition Modeling,FDM)、粉末材料选择性激光烧结(Selected Laser Sintering,SLS)、喷墨三维打印成型(Three Dimensions Printing,3DP)。

(一)按RP加工制造所使用的材料的状态、性能及特征分类

1.液态聚合与固化技术 原材料呈液态,利用光能、热能等使特殊的液态聚合物固化形成所需的形状。

2.烧结与粘结技术 原材料为固态粉末,通过激光烧结或用粘结剂把材料粉末粘结在一起,以形成所需形状。

3.丝材、线材熔化粘结技术 原材料为丝材或线材,通过升温熔融,并按指定的路线层层堆积出所需的三维实体。

4.板材层合技术 原材料是固态板材或膜,通过粘结将各片薄层板粘结在一起,或利用塑料膜的光聚合作用将各层膜片粘结起来。(www.daowen.com)

(二)按RP加工制造原理分类

1.光固化成型(Stereo Lithography Apparatus,SLA)技术 以光敏树脂为原料,在计算机控制下,紫外激光束按各分层截面轮廓的轨迹进行逐点扫描,被扫描区内的树脂薄层产生光聚合反应后固化,形成制件的一个薄层截面。当一层固化完毕后,工作台向下移动一个层厚,在刚刚固化的树脂表面又铺上一层新的光敏树脂,以便进行循环扫描和固化。新固化后的一层牢固地粘结在前一层上,如此重复,层层堆积,最终形成整个产品原型。

2.分层实体制造(Laminated Object Manufacturing,LOM)技术 采用激光器和加热辊,按照二维分层模型所获得的数据,将单面涂有热熔胶的纸、塑料带、金属带等切割成产品模型的内外轮廓,同时加热含有热熔胶的纸等材料,使得刚刚切好的一层和下面的已切割层粘结在一起。如此循环,逐层反复地切割与粘合,最终叠加成整个产品原型。

3.熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling,FDM)技术 采用热熔喷头装置,使得熔融状态的ABS丝按模型分层数据控制的路径从喷头挤出,并在指定的位置沉积和凝固成型,经过逐层沉积和凝固,最终形成整个产品原型。

4.选择性激光烧结(Selected Laser Sintering,SLS)技术 采用激光束,按照计算机输出的产品模型的分层轮廓及指定路径,在选择区域内扫描和熔融工作台上已均匀铺层的材料粉末,处于扫描区域内的粉末被激光束熔融后形成一层烧结层。逐层烧结后,再去掉多余的粉末即可获得产品模型。

5.三维打印(Three Dimensions Printing,3DP)技术 三维打印原理与喷墨打印机的原理近似,首先在工作仓中均匀地铺粉,再用喷头按指定路径将液态的粘结剂喷涂在粉层上的指定区域,待粘结剂固化后,除去多余的粉尘材料,即可得到所需的产品原型。此技术也可以直接逐层喷涂陶瓷或其他材料的粉浆,固化后得到所需的产品原型。

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