先进制造技术——快速成型技术

快速成型有很多种工艺方法，但所有的快速成型工 艺方法都是一层一层地制造零件，所不同的是每种 方法所用的材料不同，制造每一层添加材料的方法 不同。

快速成形技术概述：快速成形技术(Rapid Prototyping,简称RP)20 世纪80年代发展起来的，它综合了机械工程、CAD、 数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、 直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功 能的原型或直接制造零件，从而大大缩短产品的研 制周期。因而，被认为是近20来制造领域的一个重 大突破。影响力与数控技术相当。

发展：我国在90年代先后有武汉华中科技大学快速制 造中心、西安交大先进制造技术研究所、北京殷华 实业有限公司、陕西省激光快速成形与模具制造工 程研究中心等在快速成形工艺研究、设备开发、数 据处理及控制软件、新材料的研发等方面做了大量 有成效的工作。

基本思路：● CAD模型建立● STL文件生成 ● 分层切片 ● 快速堆积成形

分类：光敏树脂液相固化成形、选择性激光粉末烧结 成形、薄片分层叠加成形和熔丝堆积成形等4种。

光敏树脂液相固化成形光敏树脂液相固化成形(SL—Stereo Lithography), 又称光固化立体造型或立体光刻)。最早由Charles Hul 发明并于1984年获得专利，1988年美国3D系统公司推出 商品化的世界上第一台快速成形机。

基本原理：SL工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作。 这种液态材料在一定波长和功率的紫外线的照射下能 迅速发生光聚合反应，相对分子量急剧增大，材料也 由液态变成固态。

特点：精度高、表面质量好、原材料利用率将近100%, 能制造出形状特别复杂(如空心零件)、特别精细 (如首饰、装饰品等)的零件。制造出来的原型件， 可快速翻制各种模具。 不足点：材料昂贵，具有一定的毒性。

应用：1、可直接制作树脂功能件，用作结构验证和功能 测试 2、可制作比较精细和复杂零件 3、可制造出有透明效果的制件 4、制造出来的原型可以翻制各种模具

头盔：新材料Somos 9420 EP-White是一种 基于环氧树脂的光敏聚 合物。

复杂件：RenShape SL 7800是一种具有高抗冲击 强度的光敏聚合物 。

透明件

复杂件

选择性激光粉末烧结成形选择性激光烧结成形(SLS—Selected Laser Sintering),又称选区激光烧结)。由美国德克萨斯大 学奥汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。

基本原理：

SLS工艺是利用粉末材料(金属粉末或非金属粉末) 在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积 成形。

SLS原理图

工作台上均匀铺上 一层很薄(0.1~0.2mm) 的粉末，激光束在计算 机的控制

下按照零件分 层轮廓有选择性地进行 烧结，一层完成后再进 行下一层烧结。全部烧 结完成后去掉多余的粉 末，再进行打磨、烘干 等处理便获得零件。

特点：材料应用面广，不仅能够制造塑料零件，还能制 造陶瓷、石蜡等材料的零件。特别是可制造金属零件。 无需加支撑，因为没有被烧结的粉末起到支撑作 用。因此可以烧结制造空心、多层镂空的复杂零件。

成形材料：蜡粉及高分子塑料粉(早期)、金属或陶瓷粉 (为了提高原型的强度)。任何受热粘结的粉末都有被 用作SLS原材料的可能性。

采用雾化法制取金属粉末，有离心雾化和气 体雾化。主要原理：使金属熔融，高速将金属液 滴甩出并急冷、随后形成粉末颗粒。

应用：

1、可直接制作树脂功能件，用作结构验证和功能 测试，并可用于装配样机。 2、制造出来的原型可以翻制各种模具。 3、制件可直接作熔模铸造用的蜡模和砂型、型芯。