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1、快速成型與制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢http://www.newmaker.com/art_30733.html作者：北京化工大學李鑫邵茂官張冰來源：雅式工業(yè)專網(wǎng)20世紀70年代末到80年代初期，美國3M公司的AlanJ.Herbert(1978年)、日本名古屋市工業(yè)研究所的小玉秀男(1980年)、美國UVP公司的CharlesW.Hull(1982年)和日本大阪工業(yè)技術(shù)研究所的丸谷洋二(1993年)，各自獨立地提出了快速成型(RapidPrototyping-RP)的技術(shù)設(shè)想，即利用連續(xù)層的選區(qū)固化生產(chǎn)三維實體。在1
2、984年CharlesW.Hull申請了世界上第一臺SLA設(shè)備(SLA-1)的專利，并且于1986年獲得通過(美國專利號US4,575,330)，這標志著RP技術(shù)從研究階段進入了使用階段?？焖俪尚图夹g(shù)的分類快速成型技術(shù)有許多實現(xiàn)方式，其不同實現(xiàn)方式和通用技術(shù)如圖1所示。圖1快速成型技術(shù)分類如圖2所示，快速成型技術(shù)的一般步驟是：首先利用三維造型軟件設(shè)計出產(chǎn)品的三維實體模型（通常為如STL、DXF、IGES、STEP等資料格式），再利用RP處理軟件將設(shè)計出的三維實體模型離散、分層，然后將離散后的數(shù)據(jù)輸入RP設(shè)備進行制造
3、。圖2分層資料生成示意圖盡管各種快速成型技術(shù)的一般步驟都是相同的，但不同的工藝過程其生產(chǎn)制品的方法都不同，RP工藝可以分為以下幾種類型。立體光成型技術(shù)（SLA）自1984年第一臺立體光成型RP設(shè)備問世以來，SLA已經(jīng)成為了RP技術(shù)中發(fā)展最成熟、研究最深入、應(yīng)用最廣泛的一種成型技術(shù)。圖3是SLA成型原理的示意圖。圖3SLA的成型原理示意圖。(來源：美國專利4,575,330)立體光成型技術(shù)的基本原理是利用光敏樹脂的特性，利用紫外光照使液體樹脂分層固化，每層固化樹脂的形狀由RP軟件確定，由計算機控制激光柱在X-Y方向上
4、移動。每層固化完畢后，升降臺（圖中部件29）向Z方向移動，以便激光柱成型下一層樹脂。若制品是實體件，根據(jù)制品的形狀僅成型制品外部，再將制品移至紫外線箱進行照射，使制品內(nèi)部可以固化。分層實體制造技術(shù)（LOM）分層實體制造技術(shù)的基本原理是利用在一定條件下（如加熱等）可以粘結(jié)的帶狀材料（通常使用紙或者陶瓷基材料或者金屬材料），利用激光，切割出按照RP軟件離散出的各層形狀。再使各層粘合成為一個整體。如圖4所示，設(shè)備工作時，熱壓輥滾過料帶，使之與上一層已加工料帶或者升降臺粘合。然后激光射器在料帶的工作平面上切割出工作外框，并
5、在工作外框內(nèi)切割出制品在該層的形狀。切割完成后，升降臺下降同時供料以完成下一次切割。如此重復后，取出多余物料即可得到所需形狀的制品。圖4LOM工作原理示意圖(資源來源http://www.rpyinhua.com)熔絲沉積制造（FDM）1993年美國Stratasys公司開發(fā)出了第一臺基于熔絲沉積制造的設(shè)備FDM-1650。FDM設(shè)備用絲狀的高聚物（也可以用蠟等其它材料）作為原料，用一個熔融頭將高聚物熔融至略微大于其熔點的溫度。噴頭在將熔融物料擠出的同時在X-Y方向上運動使熔融的物料能夠堆積在上一個已經(jīng)成型的片層上
6、形成所需要的形狀。物料堆積成型后，由于溫度僅僅略高于其熔點，物料可以很快固化以便下一個片層成型。選擇性激光燒結(jié)（SLS）首臺選擇性激光燒結(jié)設(shè)備由美國得克薩斯大學奧斯丁分校的C.R.Dechard于1989研制成功。與立體光成型（SLA）工藝不同，選擇性激光燒結(jié)工藝成型時物料經(jīng)歷的是物理變化，而非SLA的化學變化。而且其激光發(fā)生器和材料的選擇也與SLA不同，SLS工藝所需要的激光功率較SLA大，材料也比較寬泛，幾乎任何能在激光下粘結(jié)的材料均可以作為選擇性激光燒結(jié)的材料。SLS所用材料為粉末狀，將材料粉末鋪灑在已成形零
7、件的上表面，并刮平；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(jié)在一起，得到零件的截面，并與下面已成形的部分粘接；當一層截面燒結(jié)完后，鋪上新的一層材料粉末，選擇地燒結(jié)下層截面。圖5SLS原理示意圖三維印刷工藝（3DP）1989年，美國麻省理工學院的EmanuelM.Sachs和JohnS.Haggerty等在美國申請了三維印刷技術(shù)的專利，這一專利成為日后該領(lǐng)域的核心專利之一。此后，EmanuelM.Sachs和JohnS.Haggerty又多次對該技術(shù)進行修改和完善，形成了
8、今天的三維印刷快速成型工藝。圖63DP工藝原理簡圖3DP工藝與選擇性激光燒結(jié)工藝（SLS）有很多相似之處：都是將粉末材料選擇性地粘結(jié)成為一個整體。其最大的不同之處在于3DP不用將粉末材料熔融，而是通過噴嘴噴出的粘合劑粘合在一起的。其工藝過程通常是：上一層粘結(jié)完畢后，成型缸（圖中14）下降一個距離（等于層厚），供粉缸（圖中18）上升一段高度，推出若余粉末，并被
