① 快速成型技術有哪些應用
1、為工業產品的設計開發人員建立了一種嶄新的產品開發模式。能夠快速、直接、精確地將設計思想轉化為具有一定功能的實物模型。
2、在機械製造領域的應用。多用於製造單件、小批量金屬零件的製造。有些特殊復雜製件,由於只需單件生產,或少於50件的小批量,一般均可用RP技術直接進行成型,成本低,周期短。
3、快速成型技術與傳統的模具製造技術相結合應用。快速成形技術在模具製造方面的應用可分為直接制模和間接制模兩種,直接制模是指採用RP技術直接堆積製造出模具,間接制模是先制出快速成型零件,再由零件復製得到所需要的模具。
4、在醫學領域的應用。以醫學影像數據為基礎,利用RP技術製作人體器官模型,對外科手術有極大的應用價值。
5、在文化藝術領域的應用。在文化藝術領域,快速成形製造技術多用於藝術創作、文物復制、數字雕塑等。
6、在航空航天技術領域的應用。在航空航天領域中,空氣動力學地面模擬實驗,即風洞試驗是設計性能先進的天地往返系統(即太空梭)所必不可少的重要環節。
7、在家電行業的應用,快速成形系統在國內的家電行業上得到了很大程度的普及與應用,使許多家電企業走在了國內前列,都先後採用快速成形系統來開發新產品。
(1)家電塑料製品的快速成型技術有哪些擴展閱讀:
快速成形技術的特點
1、製造原型所用的材料不限,各種金屬和非金屬材料均可使用;
2、原型的復制性、互換性高;
3、製造工藝與製造原型的幾何形狀無關,在加工復雜曲面時更顯優越;
4、加工周期短,成本低,成本與產品復雜程度無關,一般製造費用降低50%,加工周期節約70%以上;
5、高度技術集成,可實現了設計製造一體化。
② 快速成型設備的種類
設備的種類:
三維掃描儀、快速成型機、三坐標測量機/儀逆向工程軟/點雲處理/三維檢測軟體、FreeForm觸覺式設計系統 http://list.b2b.hc360.com/supplysup/022060.html 上有很多相關信息 去看看吧!
快速成型技術的原理、工藝過程及技術特點:
快速成型屬於離散/堆積成型。它從成型原理上提出一個全新的思維模式維模型,即將計算機上製作的零件三維模型,進行網格化處理並存儲,對其進行分層處理,得到各層截面的二維輪廓信息,按照這些輪廓信息自動生成加工路徑,由成型頭在控制系統的控制下,選擇性地固化或切割一層層的成型材料,形成各個截面輪廓薄片,並逐步順序疊加成三維坯件.然後進行坯件的後處理,形成零件。
快速成型的工藝過程具體如下:
l )產品三維模型的構建。由於 RP 系統是由三維 CAD 模型直接驅動,因此首先要構建所加工工件的三維CAD 模型。該三維CAD模型可以利用計算機輔助設計軟體(如Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG 等)直接構建,也可以將已有產品的二維圖樣進行轉換而形成三維模型,或對產品實體進行激光掃描、 CT 斷層掃描,得到點雲數據,然後利用反求工程的方法來構造三維模型。
2 )三維模型的近似處理。由於產品往往有一些不規則的自由曲面,加工前要對模型進行近似處理,以方便後續的數據處理工作。由於STL格式文件格式簡單、實用,目前已經成為快速成型領域的准標准介面文件。它是用一系列的小三角形平面來逼近原來的模型,每個小三角形用 3 個頂點坐標和一個法向量來描述,三角形的大小可以根據精度要求進行選擇。 STL 文件有二進制碼和 ASCll 碼兩種輸出形式,二進制碼輸出形式所佔的空間比 ASCII 碼輸出形式的文件所佔用的空間小得多,但ASCII碼輸出形式可以閱讀和檢查。典型的CAD 軟體都帶有轉換和輸出 STL 格式文件的功能。
3 )三維模型的切片處理。根據被加工模型的特徵選擇合適的加工方向,在成型高度方向上用一系列一定間隔的平面切割近似後的模型,以便提取截面的輪廓信息。間隔一般取0.05mm~0.5mm, 常用 0.1mm 。間隔越小,成型精度越高,但成型時間也越長,效率就越低,反之則精度低,但效率高。
4 )成型加工。根據切片處理的截面輪廓,在計算機控制下,相應的成型頭(激光頭或噴頭)按各截面輪廓信息做掃描運動,在工作台上一層一層地堆積材料,然後將各層相粘結,最終得到原型產品。
5 )成型零件的後處理。從成型系統里取出成型件,進行打磨、拋光、塗掛,或放在高溫爐中進行後燒結,進一步提高其強度。
快速成型特術具有以下幾個重要特徵:
l )可以製造任意復雜的三維幾何實體。由於採用離散/堆積成型的原理.它將一個十分復雜的三維製造過程簡化為二維過程的疊加,可實現對任意復雜形狀零件的加工。越是復雜的零件越能顯示出 RP 技術的優越性此外, RP 技術特別適合於復雜型腔、復雜型面等傳統方法難以製造甚至無法製造的零件。
2 )快速性。通過對一個 CAD 模型的修改或重組就可獲得一個新零件的設計和加工信息。從幾個小時到幾十個小時就可製造出零件,具有快速製造的突出特點。
3 )高度柔性。無需任何專用夾具或工具即可完成復雜的製造過程,快速製造工模具、原型或零件
4 )快速成型技術實現了機械工程學科多年來追求的兩大先進目標.即材料的提取(氣、液固相)過程與製造過程一體化和設計(CAD )與製造( CAM )一體化
5 )與反求工程( Reverse Engineering)、CAD 技術、網路技術、虛擬現實等相結合,成為產品決速開發的有力工具。
因此,快速成型技術在製造領域中起著越來越重要的作用,並將對製造業產生重要影響。
快速成型技術的分類:
快速成型技術根據成型方法可分為兩類:基於激光及其他光源的成型技術(Laser Technology),例如:光固化成型(SLA )、分層實體製造(LOM)、選域激光粉末燒結(SLS)、形狀沉積成型(SDM)等;基於噴射的成型技術(Jetting Technoloy),例如:熔融沉積成型(FDM)、三維印刷( 3DP )、多相噴射沉積( MJD )。下面對其中比較成熟的工藝作簡單的介紹。
1、SLA(Stereolithogrphy Apparatus)工藝 SLA 工藝也稱光造型或立體光刻,由Charles Hul 於 1984 年獲美國專利。 1988 年美國 3D System公司推出商品化樣機SLA-I,這是世界上第一台快速成型機。SLA 各型成型機機占據著 RP 設備市場的較大份額。
SLA 技術是基於液態光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態材料在一定波長和強度的紫外光照射下能迅速發生光聚合反應,分子量急劇增大,材料也就從液態轉變成固態。
SLA工作原理:液槽中盛滿液態光固化樹脂激光束在偏轉鏡作用下,能在液態表而上掃描,掃描的軌跡及光線的有無均由計算機控制,光點打到的地方,液體就固化。成型開始時,工作平台在液面下一個確定的深度.聚焦後的光斑在液面上按計算機的指令逐點掃描,即逐點固化。當一層掃描完成後.未被照射的地方仍是液態樹脂。然後升降台帶動平台下降一層高度,已成型的層面上又布滿一層樹脂,刮板將粘度較大的樹脂液面刮平,然後再進行下一層的掃描,新周化的一層牢周地粘在前一層上,如此重復直到整個零件製造完畢,得到一個三維實體模型。
SLA 方法是目前快速成型技術領域中研究得最多的方法.也是技術上最為成熟的方法。 SLA 工藝成型的零件精度較高,加工精度一般可達到 0.1 mm ,原材料利用率近 100 %。但這種方法也有白身的局限性,比如需要支撐、樹脂收縮導致精度下降、光固化樹脂有一定的毒性等。
2、LOM(Laminated Object Manufacturing,LOM)工藝LOM工藝稱疊層實體製造或分層實體製造,由美國Helisys公司的Michael Feygin於 1986 年研製成功。LOM工藝採用薄片材料,如紙、塑料薄膜等。片材表面事先塗覆上一層熱熔膠。加工時,熱壓輥熱壓片材,使之與下面已成型的工件粘接。用CO2激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框,並在截面輪廓與外框之間多餘的區域內切割出上下對齊的網格。激光切割完成後,工作台帶動已成型的工件下降,與帶狀片材分離。供料機構轉動收料軸和供料軸,帶動料帶移動,使新層移到加工區域。工作合上升到加工平面,熱壓輥熱壓,工件的層數增加一層,高度增加一個料厚。再在新層上切割截面輪廓。如此反復直至零件的所有截面粘接、切割完。最後,去除切碎的多餘部分,得到分層製造的實體零件。
LOM 工藝只需在片材上切割出零件截面的輪廓,而不用掃描整個截面。因此成型厚壁零件的速度較快,易於製造大型零件。工藝過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餘材料在加工中起到了支撐作用,所以 LOM 工藝無需加支撐。缺點是材料浪費嚴重,表面質量差。
3、SLS(Selective Laser Sintering)工藝 SLS工藝稱為選域激光燒結,由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的C.R.Dechard於 1989 年研製成功。 SLS工藝是利用粉末狀材料成型的。將材料粉末鋪灑在已成型零件的上表面,並刮平,用高強度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面,材料粉末在高強度的激光照射下被燒結在一起,得到零件的截面,並與下面已成型的部分連接。當一層截面燒結完後,鋪上新的一層材料粉末,有選擇地燒結下層截面。
燒結完成後去掉多餘的粉末,再進行打磨、烘乾等處理得到零件。
SLS工藝的特點是材料適應面廣,不僅能製造塑料零件,還能製造陶瓷、蠟等材料的零件,特別是可以製造金屬零件。這使SLS工藝頗具吸引力。SLS工藝無需加支撐,因為沒有燒結的粉末起到了支撐的作用。
4、3DP (Three Dimension Printing)工藝三維印刷工藝是美國麻省理工學院E-manual Sachs等人研製的。已被美國的Soligen公司以DSPC(Direct Shell Proction Casting)名義商品化,用以製造鑄造用的陶瓷殼體和型芯。
3DP 工藝與SLS工藝類似,採用粉末材料成型,如陶瓷粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結連結起來的,而是通過噴頭用粘結劑(如硅膠)將零件的截面「印刷」在材料粉來上面。
用粘結劑粘接的零件強度較低,還須後處理。先燒掉粘結劑,然後在高溫下滲人金屬,使零件緻密化,提高強度。
5 . FDM (Fused Depostion Modeling)工藝 熔融沉積製造( FDM )工藝由美國學者Scott Crump於 1988 年研製成功。 FDM 的材料一般是熱塑性材料,如蠟、 ABS 、尼龍等。以絲狀供料。材料在噴頭內被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動,同時將熔化的材料擠出,材料迅速凝固,並與周圍的材料凝結。
快速成型技術的應用領域:
目前RP技術的發展水平而言,在國內主要是應用於新產品(包括產品的更新換代)開發的設計驗證和模擬樣品的試制上,即完成從產品的概念設計(或改型設計)--造型設計--結構設計--基本功能評估--模擬樣件試制這段開發過程。對某些以塑料結構為主的產品還可以進行小批量試制,或進行一些物理方面的功能測試、裝配驗證、實際外觀效果審視,甚至將產品小批量組裝先行投放市場,達到投石問路的目的。
快速成型的應用主要體現在以下幾個方面:
(1)新產品開發過程中的設計驗證與功能驗證。RP技術可快速地將產品設計的CAD模型轉換成物理實物模型,這樣可以方便地驗證設計人員的設計思想和產品結構的合理性、可裝配性、美觀性,發現設計中的問題可及時修改。如果用傳統方法,需要完成繪圖、工藝設計、工裝模具製造等多個環節,周期長、費用高。如果不進行設計驗證而直接投產,則一旦存在設計失誤,將會造成極大的損失。
(2)可製造性、可裝配性檢驗和供貨詢價、市場宣傳,對有限空間的復雜系統,如汽車、衛星、導彈的可製造性和可裝配性用RP方法進行檢驗和設計,將大大降低此類系統的設計製造難度。對於難以確定的復雜零件,可以用RP,技術進行試生產以確定最佳的合理的工藝。此外,RP原型還是產品從設計到商品化各個環節中進行交流的有效手段。比如為客戶提供產品樣件,進行市場宣傳等,快速成型技術已成為並行工程和敏捷製造的一種技術途徑。
(3)單件、小批量和特殊復雜零件的直接生產。對於高分子材料的零部件,可用高強度的工程塑料直接快速成型,滿足使用要求;對於復雜金屬零件,可通過快速鑄造或直接金屬件成型獲得。該項應用對航空、航天及國防工業有特殊意義。
(4)快速模具製造。通過各種轉換技術將RP原型轉換成各種快速模具,如低熔點合金模、硅膠模、金屬冷噴模、陶瓷模等,進行中小批量零件的生產,滿足產品更新換代快、批量越來越小的發展趨勢。快速成型應用的領域幾乎包括了製造領域的各個行業,在醫療、人體工程、文物保護等行業也得到了越來越廣泛的應用。
快速成型技術的主要應用各行業的應用狀況如下:
◆汽車、摩托車:外形及內飾件的設計、改型、裝配試驗,發動機、汽缸頭試制。
◆家電:各種家電產品的外形與結構設計,裝配試驗與功能驗證,市場宣傳,模具製造。
◆通訊產品:產品外形與結構設計,裝配試驗,功能驗證,模具製造。
◆航空、航天:特殊零件的直接製造,葉輪、渦輪、葉片的試制,發動機的試制、裝配試驗。
◆輕工業:各種產品的設計、驗證、裝配,市場宣傳,玩具、鞋類模具的快速製造。
◆醫療:醫療器械的設計、試產、試用,CT掃描信息的實物化,手術模擬,人體骨關節的配製。
◆國防:各種武器零部件的設計、裝配、試制,特殊零件的直接製作,遙感信息的模型製作。
總之,快速成型技術的發展是近20年來製造領域的突破性進展,它不僅在製造原理上與傳統方法迥然不同,更重要的是在目前產業策略以市場響應速度為第一的狀況下,RP技術可以縮短產品開發周期,降低開發成本,提高企業的競爭力。下面通過一些事例,說明該項技術在產品開發過程中起的作用。
1.設計驗證:用於新產品外觀設計玲證和結構設計驗證,找出設計缺陷,完善產品設計。在現代產品設計中,設計手段日趨先進,計算機輔助設計使得產品設計快捷、直觀,但由於軟體和硬體的局限,設計人員仍無法直觀地評價所設計產品的效果和結構的合理性以及生產工藝的可行性。快速成型技術為設計人員迅速得到產品樣品,直觀評判產品提供了先進的技術手段。我公司為某摩托車生產廠新型250摩托車製作的覆蓋件樣件,包括油箱、前後擋板、車座和側蓋等共13件。採用AFS成型技術,僅用12天就完成了全部製作。設計人員將樣件裝在車體上,經過認真評價和反復比較,對產品的外觀做了重新修改,達到了理想狀態。這一驗證過程,使設計更趨完美,避免了盲目投產造成的浪費。
2.裝配驗證:制出樣品實件,進行裝配實驗。天津某公司委託我方加工傳真機外殼及電話。用戶不僅要進行外觀評價,而且要將傳真機的內部部件裝入樣件中,進行裝配實驗和結構評價。該公司首先選擇傳統加工方法,分塊加工,手工粘結,僅加工一套電話聽筒就耗資肆仟元,耗時20天。預計製作傳真機樣品需2個月,費用為2•5萬元。我公司用快速成型技術,僅用15天就將該產品一套共六件交給委託方。用戶在裝配實驗中發現了7處裝配干涉和結構不合理處。將前後兩種方法相比,傳真機BABS塑料組裝樣件傳統加工方法工序繁多,手工拼接費時、費力,材料浪費大、加工周期長。對復雜的結構和曲面,加工粗糙,尺寸精度低,製作的實物模型與設計模型之間不能建立一一對應的關系,因而在裝配實驗中很難檢查出設計錯誤。而自動成型法,高度自動化,一次成型,周期短,精度高,與設計模型之間具有一一對應的關系,更適合樣品組裝件的生產和製造。
3.功能驗證:我公司為某摩托車廠製作250型雙缸摩托車汽缸頭。這是一款新設計的發動機,用戶需要10件樣品進行發動機的模擬實驗。該零件具有復雜的內部結構,傳統機加工無法加工,只能呆用鑄造成型。整個過程需經過開模、制芯、組模、澆鑄、噴砂和機加等工序,與實際生產過程相同。其中僅開模一項就需三個月時間。這對於小批量的樣品製作無論在時間上還是成木上都是難以接受的。我們採用選區激光燒結技術,以精鑄熔模材料為成型材料,在快速成型機上僅用5天即加工出該零件的10件鑄造熔模,再經熔模鑄造工藝,10天後得到了鑄造毛坯。經過必要的機加工,30天即完成了此款發動機的試制。
4.快速鑄造:在製造業特別是航空、航天、國防、汽車等重點行業,共基礎的核心部件一般均為金屬零件,而且相當多的金屬零件是非對稱性的、有不規則曲面或結構復雜而內部又含有精細結構的零件。這些零件的生產常採用鑄造或解體加工的方法。在鑄造生產中,模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模的製造往往是用機加工的方法來完成的,有時還需要鉗工進行修整,不僅周期長、耗資大,而且從模具設計到加工製造是一個多環節的復雜過程,咯有失誤就會導致全部返工。特別是對一些形狀復雜的鑄件,如葉片、葉輪、發動機缸體、缸蓋等,模具的製造是一個難度更大的問題,即使使用數控加工中心等昂貴的設備,在加工技術與工藝可行性方面仍有很大困難。可以設想,如果遇到此類零件的試制或小批量生產,其製造周期、成本及風險是相當大的。
激光快速成型技術已被證明是解決小批量復雜零件製造的非常有效的手段。迄今為止,我們己通過激光快速成型成功地生產了包括葉鈴、葉片、發動機轉子、泵體、發動機缸體、缸蓋等千餘仕掃盤鑽件 我們將快速成型與鑄造工藝的結合稱為快速鑄造工藝。圖5給出了快速鑄造工藝與傳統鑄造工藝的比較。由於快速鑄造過程無須開模具,因而大大節省了製造周期和費用。圖6是採用快速鑄造方法生產的燃氣二動機S段,零件直徑80Omm,高410m們,按傳統金屬鑄件方法製造,模具製造周期約需半年,費用幾十萬。用快速鑄造方法,快速成型鑄造熔模7天(分6段組合),拼裝、組合、鑄造10天,費用每件不超過2萬(共6件)。用快速成型方法生產的新型坦克增壓器的鑄造熔模,我們用5天時間就完成了37件蠟模的生產,使整個試制任務比原計劃提前了3個月。
5.翻模成型:實際應用上,很多產品必須通過模具才能加工出來。用成型機先製作出產品樣件再翻制模具,是一種既省時又節省費用的方法。發動機泵殼原型件產品用傳統機加工方法很難加工,必須通過模具成型。據估算,開模時間要8個月,費用至少30萬。如果產品設計有誤,整套模具就全部報廢。我們用快速成型法為該產品製作了塑料樣件,作為模具母模用於翻制硅膠模。將該母模固定於鋁標准模框中,澆入配好的硅橡膠,靜置12•20小時,硅橡膠完全固化,打開模框,取出硅橡膠用刀沿預定分型線劃開,將母模取出,用於澆鑄泵殼蠟型的硅膠模即翻製成功。通過該模製出蠟型,經過塗殼、焙燒、失蠟、加壓澆鑄、噴砂,一件合格的泵殼鑄件在短短的兩個月內製造出來,經過必要的機加工,即可裝機運行,使整個試制周期比傳統方法縮短了三分之二,費用節省了四分之三。
6.樣品製作:製造產品替代品,用於展示新產品,進行市場宣傳,如通訊、家電及建築模型製作等。
7.工藝和材料驗證:快速製作各種蠟模,用於精鑄新工藝和新型材料的摸索、驗證以及新產品製造所需輔助工具及部件的試驗。近無餘量精鑄葉片的實驗品。首先按不同收縮率用成型機一次製作幾個葉片蠟模,然後塗殼、編號、失蠟鑄造。將所得葉片鑄件進行測量,反復幾次即可確定不同材料無餘量精鑄收縮率,為批量生產奠定基礎。如果用開模具的辦法進行此項試驗,其費用和周期都將大大增加。發動機高速渦輪,要求材質高,鑄件密實。使用激光快速自動成型機,製作精鑄用蠟模四個,編號塗殼,使用不同配比特殊合金,分別澆鑄,對所得四件樣品進行測試,分別加以比較分析,即確定材料最佳配方。從制模到取得結果僅需一個月。
8.反求工程與快速成型:成型機成型的一件摩托車的前面板樣件,面板上包含了一個前大燈和二個側燈的外罩,它們與面板構成一個完整的曲面。這是一個用反向工程進行零件詳細設計的典型實例。整個工藝過程是首先由模型工根據摩托車的整體形象要求用油泥製作概念模型,經評審滿意後用三座標測量儀進行數值化,測量數據用Pro/E軟體的Scantools模塊進行整理並轉換成曲面模型,再轉換成實體模型並進"細節"計。糟加筋、孔和車孔的輪廓等結構,最後由成型機製作出樣件模型,經過打磨和噴漆的處理後裝在摩托車上進行外觀、裝配等檢驗,整個過程從完成三座標測量到得到樣件僅用一周時間。此時得到的樣件模型巴不同於最初的油泥模型,而成為與實際零件壁厚、尺寸一致,筋、孔等結構齊全的零件模型,這比油泥模型無疑是一個很大的進步。如果這時需對模型進行修改,只需在CAD系統上就可完成。當模型的外觀和細部結構確定無誤後,就可利用最後的模型數據進行模具設計和加工。
③ 快速成型技術有哪些
一、SLA(激光快速成型),成型材料:光敏樹脂;
二、(熔融堆積成型),成型材料:ABS,PC,PPSF等;
三、OBJET(高精度快速成型),和SLA成型原理類似,材料:光敏樹脂。
四、真空復模,運用硅膠材料製作簡易模具,進行小批量的澆注成型。
五、低壓灌注,適用於結構接單的大件製作。
④ 常用的幾種快速成型技術對其所用的成型材料分別有什麼要求
FDM技術 ABS PLA是最常見
SLA技術 光敏樹脂最常見
SLS技術 金屬 尼龍
⑤ 快速成型材料種類及工藝方法
目前快速成型主要工藝方法。本文僅介紹目前工業領域較為常用的工藝方法。
1熔積成型法(Fused DePOSTTTION Modeling)
在熔積成型法( FDM)的過程中,龍門架式的機械控制噴頭可以在工作台的兩個主要方向移動,工作台可以根據需要向上或向下移動。熱塑性塑料或蠟制的熔絲從加熱小口處擠出。最初的一層是按照預定的軌跡以固定的速率將熔絲擠出在泡沫塑料基體上形成的。當第一層完成後,工作台下降一個層厚並開始迭加製造一層。FDM工藝的關鍵是保持半流動成型材料剛好在熔點之上,通常控制在比熔點高1℃左右。
FDM製作復雜的零件時,必須添加工藝支撐。下一層熔絲將鋪在沒有材料支撐的空間。解決的方法是獨立於模型材料單獨擠出一個支撐材料,支撐材料可以用低密度的熔絲,比模型材料強度低,在零件加工完成後可以將它拆除。
在FDA4機器中層的厚度由擠出絲的直徑決定,通常是從0. 50mm到0. 25mm(從0. 02in到0. O1 in)這個值代表了在垂直方向所能達到的最好的公差范圍。在x-y平面,只要熔絲能夠擠出到特徵上,尺寸的精確度可以達到0. 025mm(O.OO1in)。
FDM的優點是材料的利用率高,材料的成本低,可選用的材料種類多,工藝干凈、簡單、易於操作且對環境的影響小。缺點是精度低,結構復雜的零件不易製造,表面質量差,成型效率低,不適合製造大型零件。該工藝適合於產品的概念建模以及它的形狀和功能測試,中等復雜程度的中小成型,由於甲基丙烯酸ABS材料具有較好的化學穩定型,可採用伽馬射線消毒,特別適於醫用。
2光固化法(Stereolithography )
光固化法是目前應用最為廣泛的一種快速成型製造工藝,它實際上比熔積法發展的還早。光固化採用的是將液態光敏樹脂固化(硬化)到特定形狀的原理。以光敏樹脂為原料,在計算機控制下的紫外激光按預定零件各分層截面的輪廓為軌跡對液態樹脂逐點掃描,使被掃描區的樹脂薄層產生光聚合反應,從而形成零件的一個薄層截面。
成型開始時工作台在它的最高位置(深度a),此時液面高於工作台一個層厚,零件第一層的截面輪廓進行掃描,使掃描區域的液態光敏樹脂固化,形成零件第一個截面的固化層。然後工作台下降一個層厚,使先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態樹脂然後重復掃描固化,與此同時新固化的一層牢固地粘接在前一層上,該過程一直重復操作到達到b高度。此時已經產生了一個有固定壁厚的圓柱體環形零件。這時可以注意到工作台在垂直方向下降了距離ab。到達b高度後,光束在x-y面的移動范圍加大從而在前面成型的零件部分上生成凸緣形狀,一般此處應添加類似於FDM的支撐。當一定厚度的液體被固化後,該過程重復進行產生出另一個從高度b到c的圓柱環形截面。但周圍的液態樹脂仍然是可流動的,因為它並沒有在紫外線光束范圍內。零件就這樣由下及上一層層產生。而沒有用到的那部分液態樹脂可以在製造別的零件或成型時被再次利用。可以注意到光固化成型也像FDM成型法一樣需要一個微弱的支撐材料,在光固化成型法中,這種支撐採用的是網狀結構。零件製造結束後從工作台上取下,去掉支撐結構,即可獲得三維零件。
光固化成型所能達到的最小公差取決於激光的聚焦程度,通常是0.00125mm(0.0005in)。傾斜的表面也可以有很好的表面質量。光固化法是第一個投人商業應用的RF(快速成型)技術。目前全球銷售的SL(光固化成型)設備約佔Rl'設備總數的70%左右。SL(光固化成型)工藝優點是精度較高,一般尺寸精度控制在10. 1 mm;表面質量好,原材料的利用率接近100%,能製造形狀特別復雜、特別精細的零件,設備的市場佔有率很高。缺點是需要設計支撐,可以選擇的材料種類有限,容易發生翹曲變形,材料價格較貴。該工藝適合成型製造比較復雜的中小件。
3激光選區燒結(Selective Laser Sinering)
激光選區燒結(Selective Laser Sintering,簡稱SLS)是一種將非金屬(或普通金屬)粉末有選擇地燒結成單獨物體的工藝。該法採用CO:激光器作為能源,目前使用的在加工室的底部裝備了兩個圓筒:
1)一個是粉末補給筒,它內部的活塞被逐漸地提升通過一個滾動機構給零件造型筒供給粉末;
2)另一個是零件造形筒,它內部的活塞(工作台)被逐漸地降低到熔結部分形成的地方。
首先在工作台上均勻鋪上一層很薄(l00~200μm)的粉末,激光束在計算機控制下按照零件分層輪廓有選擇性地進行燒結,從而使粉末固化成截面形狀,一層完成後工作台下降一個層厚,
⑥ 快速成型技術對材料的要求有哪些
快速成型材料是決定快速成型技術發展的基本要素之一,它將直接影響到原型的精度、物理化學性能以及應用等。根據使用材料的不同,湖南華曙高科將快速成型技術分為四個階段:概念型、測試型、模具型、功能零件。
⑦ 快速成型技術有哪些特點
快速成型工藝做出來的東西有很多是不能直接用到產品或者試驗上的。
⑧ 塑料成型工藝有哪些各有什麼優缺點
塑料成型工藝主要包括:FDM、SLA、SLS及LOM等工藝,下面是這幾種工藝的優缺點比較:
一.FDM
絲狀材料選擇性熔覆(Fused Deposition Modeling)快速原型工藝是一種不依靠激光作為成型能源、而將各種絲材(如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等)加熱熔化進而堆積成型方法,簡稱FDM。
FDM快速原型技術的優點是:
1、 製造系統可用於辦公環境,沒有毒氣或化學物質的污染;
2、 一次成型、易於操作且不產生垃圾;
3、 獨有的水溶性支撐技術,使得去除支撐結構簡單易行,可快速構建瓶狀或中空零件以及一次成型的裝配結構件;
4、 原材料以材料卷的形式提供,易於搬運和快速更換。
5、 可選用多種材料,如各種色彩的工程塑料ABS、PC、PPSF以及醫用ABS等。
FDM快速原型技術的缺點是:
1、 成型精度相對國外先進的SLA工藝較低,最高精度0.127mm
2、成型表面光潔度不如國外先進的SLA工藝;
3、成型速度相對較慢
二、SLA
光敏樹脂選擇性固化是採用立體雕刻(Stereolithography)原理的一種工藝,簡稱SLA,是最早出現的一種快速成型技術。
SLA快速原型技術的優點是:
1、表面質量較好;
2、成型精度較高,精度在0.1mm(國內SLA精度在0.1—0.3mm之間,並且存在很大的波動性);
3、 系統解析度較高。
SLA快速原型的技術缺點:
1、需要專用的實驗室環境,成型件需要後處理,比如:二次固化,防潮處理等工序。
2、尺寸穩定性差,隨著時間推移,樹脂會吸收空氣中的水分,導致軟薄部分的翹曲變形,進而極大地影響成型件的整體尺寸精度;
3、氦-鎘激光管的壽命僅3000小時,價格較昂貴,由於需對整個截面進行掃描固化,成型時間較長,因此製作成本相對較高。
4、 可選擇的材料種類有限,必須是光敏樹脂。由這類樹脂製成的工件在大多數情況下都不能進行耐久性和熱性能試驗,且光敏樹脂對環境有污染,使皮膚過敏。
5、 需要設計工件的支撐結構,以便確保在成型過程中製作的每一個結構部位都能可靠定位,支撐結構需在未完全固化時手工去除,容易破壞成型件。
三、SLS
粉末材料選擇性燒結(Selected Laser Sintering)是一種快速原型工藝,簡稱SLS。
SLS快速原型技術的優點是:
1、 與其他工藝相比,能生產較硬的模具。
2、 可以採用多種原料,包括類工程塑料、蠟、金屬、陶瓷等。
3、 零件的構建時間較短,可達到1in/h高度。
4、 無需設計和構造支撐。
SLS快速原型技術缺點是:
1、有激光損耗,並需要專門實驗室環境,使用及維護費用高昂。
2、需要預熱和冷卻,後處理麻煩;
3、 成型表面粗糙多孔,並受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。
4、 需要對加工室不斷充氮氣以確保燒結過程的安全性,加工成本高。
5、 成型過程產生有毒氣體和粉塵,污染環境。
四、LOM
箔材疊層實體製作(Laminated Object Manufacturing)快速原型技術是薄片材料疊加工藝,簡稱LOM。
LOM快速原型技術的優點是:
1、成型速度較快,由於只需要使激光束沿著物體的輪廓進行切割,無需掃描整個斷面,所以成型速度很快,因而常用於加工內部結構簡單的大型零件。
2、無需設計和構建支撐結構。
LOM快速原型技術的缺點是:
1、有激光損耗,並需要專門實驗室環境,維護費用高昂;
2、可實際應用的原材料種類較少,盡管可選用若干原材料,例如紙、塑料、陶土以及合成材料,但目前常用的只是紙,其他箔材尚在研製開發中;
3、必須進行防潮處理,紙制零件很容易吸濕變形,所以成型後必須立即進行樹脂、防潮漆塗覆等後處
4、難以構建形狀精細、多曲面的零件,僅限於結構簡單的零件。
5、廢料去除困難,所以該工藝不宜構建內部結構復雜的零件。
6、當加工室的溫度過高時常有火災發生。因此,工作過程中需要專職人員職守。
⑨ 家用電器的外殼製品,有很多種加工技術嗎都有哪些
近年來,一些塑料加工新技術、新設備在家用電器塑料製品成型中得到大量應用,如精密注塑、快速成型技術、熔芯注塑技術、氣輔/水輔注塑成型技術等。傳統的家用電器用塑料製品的成型加工方法主要有注塑成型、擠出成型、熱成型、中空成型、層壓成型、壓縮模塑、傳遞模塑、泡沫塑料成型、澆注成型、嵌鑄、封鑄等,其中以注塑成型為主。
1、精密注塑可以保證製品在尺寸和重量方面具有高精度和高重復性。採用這一技術的注塑機可以實現高壓、高速注射。由於其控制方式通常為開環或閉環控制,因此可以對注塑工藝參數實現高精度控制。通常,精密注塑對模具的精度要求較高。目前,國內已能生產中小型精密注塑機。
2、快速成型技術是伴隨著家用電器品種向多樣化方向發展以及不斷的更新換代而快速發展起來的,主要用於制備家用電器用塑料外殼。這一技術的優點是,不需要模具即可實現塑件的小批量生產。目前,比較成熟的快速成型方法有激光掃描成型和液體光固化成型,其中激光掃描成型法應用較多。激光掃描設備是由激光光源、掃描裝置、撒粉裝置和計算機組成。其加工過程是,由計算機控制的激光頭按一定軌跡進行掃描,在激光經過的位置上,塑料微粉受熱熔化並粘結在一起,每掃描完一次,微粉裝置就撒一層薄粉,這樣,經過反復掃描,就形成了具有一定形狀和尺寸的製品。現在,國內已有一些企業能夠生產激光掃描成型機和塑料微粉,但設備性能不穩定,微粉的品種牌號也少。
3、熔芯注塑技術通常被用於成型對空腔粗糙度和精度要求較高的、不能用中空成型或旋轉成型方法加工的異型空腔製品。目前,該技術在國外的應用已比較成熟,但在國內尚處於個別應用狀態。該技術的加工原理是,先成型出構成空腔的芯型,然後再用芯型作為嵌件注塑成型。在注塑件的加熱作用下,使芯型熔化流出,從而形成了空腔。使用該技術最重要的一點是需要掌握好芯型材料和塑件的熔點。通常,芯型材料可根據具體情況而選用通用塑料、熱塑型彈性體或低熔點金屬如鉛、錫等。
4、氣輔/水輔注塑成型用途廣泛,可成型多種類型的注塑件,其典型製品是電視機外殼。注塑時,可將氣體或過熱水與塑料熔體幾乎同步地注入型腔中。此時,塑料熔體將氣體或過熱水包覆,成型的塑料製品為夾層結構,塑件定型後排出氣體或水即可脫模。此類製品具有省料、收縮小、外觀好、剛性好的優點。成型設備的關鍵部分是氣輔或水輔裝置及其控制軟體。近年來,國內雖然對此研究較多,應用速度也較快,但國產設備尚不穩定。
5、電磁動態注塑成型技術是由華南理工大學瞿金平先生發明的。該技術通過電磁力的作用使螺桿在軸向產生往復振動。由於在預塑化階段使塑料得以微觀塑化,從而使保壓階段的塑件結構更密實,並減小了製品的內應力。這一技術可用於成型要求較高的製品如光碟。當被用於普通製品的成型時,可提高製品的質量。
6、覆膜注塑成型技術與設備在國外的應用已比較成熟。使用該技術時,需要在注塑前將專用印花裝飾塑料膜夾在模具內,然後注塑成型。印花膜受熱變形後可貼合在塑件表面,不但美觀牢固,而且還省去了後裝飾步驟。
一般情況下,家用電器塑料製品對塑料模具及阻燃塑料的需求量非常大,用量最多的為:阻燃PP,阻燃ABS,其次就是阻燃PBT等阻燃材料。
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⑩ 常見的塑料成型方法有哪些
塑料製品是以合成樹脂和各種添加劑的混合料為原料,採用注射、擠壓、壓制、澆注等方法製成的。塑料產品在成型的同時,還獲得了最終性能,所以塑料的成型是生產的關鍵工藝。
1、注射成形也稱注塑成形,是利用注射機將熔化的塑料快速注入模具中,並固化得到各種塑料製品的方法。
2、擠出成型法是利用螺桿旋轉加壓方式,連續地將塑化好的塑料擠進模具,通過一定形狀的口模時,得到與口模形狀相適應的塑料型材的工藝方法。
3、壓製成形又稱壓縮成形、壓塑成形、模壓成形等,是將固態的粒料或預制的片料加入模具中,通過加熱和加壓方法,使其軟化熔融,並在壓力的作用下充滿模腔,固化後得到塑料製件的方法。
4、吹塑成形(屬於塑料的二次加工)是藉助壓縮空氣使空心塑料型坯吹脹變形,並經冷卻定型後獲得塑料製件的加工方法。
5、塑料的澆鑄成形類似於金屬的鑄造成形。即將處於流動狀態的高分子材料或單體材料注入特定的模具中,在一定條件下使之反應、固化,並成形得到與模具形腔相一致的塑料製件的加工方法。
6、氣體輔助注塑成形(簡稱氣輔成形)是塑料加工領域的一種新方法。分為中空成形、短射、滿射。
(10)家電塑料製品的快速成型技術有哪些擴展閱讀:
塑料的主要成分是樹脂。
樹脂是指尚未和各種添加劑混合的高分子化合物。樹脂這一名詞最初是由動植物分泌出的脂質而得名,如松香、蟲膠等。樹脂約占塑料總重量的40%~100%。
塑料的基本性能主要決定於樹脂的本性,但添加劑也起著重要作用。有些塑料基本上是由合成樹脂所組成,不含或少含添加劑,如有機玻璃、聚苯乙烯等。