⑴ 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。
(1)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。
⑵ 快速成型的工作原理
RP系統可以根據零件的形狀,每次製做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面,然後再把它們逐層粘結起來,就得到了所需製造的立體的零件。當然,整個過程是在計算機的控制下,由快速成形系統自動完成的。不同公司製造的RP系統所用的成形材料不同,系統的工作原理也有所不同,但其基本原理都是一樣的,那就是分層製造、逐層疊加。這種工藝可以形象地叫做增長法或加法。
每個截面數據相當於醫學上的一張CT像片;整個製造過程可以比喻為一個積分的過程。
RP技術的基本原理是:將計算機內的三維數據模型進行分層切片得到各層截面的輪廓數據,計算機據此信息控制激光器(或噴嘴)有選擇性地燒結一層接一層的粉末材料(或固化一層又一層的液態光敏樹脂,或切割一層又一層的片狀材料,或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑)形成一系列具有一個微小厚度的的片狀實體,再採用熔結、聚合、粘結等手段使其逐層堆積成一體,便可以製造出所設計的新產品樣件、模型或模具。自美國3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形機以來,已經有十幾種不同的成形系統,其中比較成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分別介紹如下: Stereo lithography Appearance的縮寫,即立體光固化成型法.
用特定波長與強度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由點到線,由線到面順序凝固,完成一個層面的繪圖作業,然後升降台在垂直方向移動一個層片的高度,再固化另一個層面.這樣層層疊加構成一個三維實體.
SLA是最早實用化的快速成形技術,採用液態光敏樹脂原料,工藝原理如圖所示。其工藝過程是,首先通過CAD設計出三維實體模型,利用離散程序將模型進行切片處理,設計掃描路徑,產生的數據將精確控制激光掃描器和升降台的運動;激光光束通過 數控裝置控制的掃描器,按設計的掃描路徑 照射到液態光敏樹脂表面 , 使表面特定區域內的一層樹脂固化後, 當一層加工完畢後,就生成零件的一個截面;然後 升降台下降一定距離 , 固化層上覆蓋另一層液態樹脂,再進行第二層掃描,第二固化層牢固地粘結在前一固化層上,這樣一層層疊加而成三維工件原型。將原型從樹脂中取出後,進行最終固化,再經打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產品。
SLA技術主要用於製造多種模具、模型等;還可以在原料中通過加入其它成分,用SLA原型模代替熔模精密鑄造中的蠟模。SLA技術成形速度較快,精度較高,但由於樹脂固化過程中產生收縮,不可避免地會產生應力或引起形變。因此開發收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發展趨勢。
3D Systems 推出的Viper Pro SLA system
SLA 的優勢
⒈ 光固化成型法是最早出現的快速原型製造工藝,成熟度高,經過時間的檢驗.
⒉ 由CAD數字模型直接製成原型,加工速度快,產品生產周期短,無需切削工具與模具.
⒊可以加工結構外形復雜或使用傳統手段難於成型的原型和模具.
⒋ 使CAD數字模型直觀化,降低錯誤修復的成本.
⒌ 為實驗提供試樣,可以對計算機模擬計算的結果進行驗證與校核.
⒍ 可聯機操作,可遠程式控制制,利於生產的自動化.
SLA 的缺憾
⒈ SLA系統造價高昂,使用和維護成本過高.
⒉ SLA系統是要對液體進行操作的精密設備,對工作環境要求苛刻.
⒊ 成型件多為樹脂類,強度,剛度,耐熱性有限,不利於長時間保存.
⒋ 預處理軟體與驅動軟體運算量大,與加工效果關聯性太高.
⒌ 軟體系統操作復雜,入門困難;使用的文件格式不為廣大設計人員熟悉.
⒍ 立體光固化成型技術被單一公司所壟斷.
SLA 的發展趨勢與前景
立體光固化成型法的的發展趨勢是高速化,節能環保與微型化.
不斷提高的加工精度使之有最先可能在生物,醫葯,微電子等領域大有作為. 選擇性激光燒結(以下簡稱SLS)技術最初是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的Carl ckard於1989年在其碩士論文中提出的。後美國DTM公司於1992年推出了該工藝的商業化生產設備Sinter Sation。幾十年來,奧斯汀分校和DTM公司在SLS領域做了大量的研究工作,在設備研製和工藝、材料開發上取得了豐碩成果。德國的EOS公司在這一領域也做了很多研究工作,並開發了相應的系列成型設備。
國內也有多家單位進行SLS的相關研究工作,如西安交通大學機械學院,快速成型國家工程研究中心,教育部快速成型工程研究中心,華中科技大學、南京航空航天大學、西北工業大學、中北大學和北京隆源自動成型有限公司等,也取得了許多重大成果,如南京航空航天大學研製的RAP-I型激光燒結快速成型系統、北京隆源自動成型有限公司開發的AFS一300激光快速成型的商品化設備。
選擇性激光燒結是採用激光有選擇地分層燒結固體粉末,並使燒結成型的固化層層層疊加生成所需形狀的零件。其整個工藝過程包括CAD模型的建立及數據處理、鋪粉、燒結以及後處理等。SLS技術的快速成型系統工作原理見圖1。
整個工藝裝置由粉末缸和成型缸組成,工作時粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均勻鋪上一層,計算機根據原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡,有選擇地燒結固體粉末材料以形成零件的一個層面。粉末完成一層後,工作活塞下降一個層厚,鋪粉系統鋪上新粉.控制激光束再掃描燒結新層。如此循環往復,層層疊加,直到三維零件成型。最後,將未燒結的粉末回收到粉末缸中,並取出成型件。對於金屬粉末激光燒結,在燒結之前,整個工作台被加熱至一定溫度,可減少成型中的熱變形,並利於層與層之間的結合。
與其它快速成型(RP)方法相比,SLS最突出的優點在於它所使用的成型材料十分廣泛。從理論上說,任何加熱後能夠形成原子間粘結的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。可成功進行SLS成型加工的材料有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復合粉末材料。由於SLS成型材料品種多、用料節省、成型件性能分布廣泛、適合多種用途以及SLS無需設計和製造復雜的支撐系統,所以SLS的應用越來越廣泛。
SLS技術的金屬粉末燒結方法
3.1金屬粉末和粘結劑混合燒結
首先將金屬粉末和某種粘結劑按一定比例混合均勻,用激光束對混合粉末進行選擇性掃描,激光的作用使混合粉末中的粘結劑熔化並將金屬粉末粘結在一起,形成金屬零件的坯體。再將金屬零件坯體進行適當的後處理,如進行二次燒結來進一步提高金屬零件的強度和其它力學性能。這種工藝方法較為成熟,已經能夠製造出金屬零件,並在實際中得到使用。南京航空航天大學用金屬粉末作基體材料(鐵粉),加人適量的枯結劑,燒結成形得到原型件,然後進行後續處理,包括燒失粘結劑、高溫焙燒、金屬熔滲(如滲銅)等工序,最終製造出電火花加工電極(見圖2)。並用此電極在電火花機床上加工出三維模具型腔(見圖3)。
3.2金屬粉末激光燒結
激光直接燒結金屬粉末製造零件工藝還不十分成熟,研究較多的是兩種金屬粉末混合燒結,其中一種熔點較低,另一種較高。激光燒結將低熔點的粉末熔化,熔化的金屬將高熔點金屬粉末粘結在一起。由於燒結好的零件強度較低,需要經過後處理才能達到較高的強度。美國Texas大學Austin分校進行了沒有聚合物粘結劑的金屬粉末如CuSn NiSn青銅鎳粉復合粉末的SLS成形研究,並成功地製造出金屬零件。他們對單一金屬粉末激光燒結成形進行了研究,成功地製造了用於F1戰斗機和AIM9導彈的工NCONEL625超合金和Ti6A 14合金的金屬零件。美國航空材料公司已成功研究開發了先進的欽合金構件的激光快速成形技術。中國科學院金屬所和西安交通大學等單位正致力於高熔點金屬的激光快速成形研究,南京航空航天大學也在這方面進行了研究,用Ni基合金混銅粉進行燒結成形的試驗,成功地製造出具有較大角度的倒錐形狀的金屬零件(見圖4)。
3.3金屬粉末壓坯燒結
金屬粉末壓坯燒結是將高低熔點的兩種金屬粉末預壓成薄片坯料,用適當的工藝參數進行激光燒結,低熔點的金屬熔化,流人到高熔點的顆粒孔隙之間,使得高熔點的粉末顆粒重新排列,得到緻密度很高的試樣。吉林大學郭作興等用此方法對FeCu,Fe C等合金進行試驗研究,發現壓坯激光燒結具有與常規燒結完全不同的緻密化現象,激光燒結後的組織隨冷卻方式而異,空冷得到細珠光體,淬火後得到馬氏體和粒狀。
4 SLS技術金屬粉末成型存在的問題
SLS技術是非常年輕的一個製造領域,在許多方面還不夠完善,如製造的三維零件普遍存在強度不高、精度較低及表面質量較差等問題。SLS工藝過程中涉及到很多參數(如材料的物理與化學性質、激光參數和燒結工藝參數等),這些參數影響著燒結過程、成型精度和質量。零件在成型過程中,由於各種材料因素、工藝因素等的影響,會使燒結件產生各種冶金缺陷(如裂紋、變形、氣孔、組織不均勻等)。
4.1粉末材料的影響
粉末材料的物理特性,如粉末粒度、密度、熱膨脹系數以及流動性等對零件中缺陷形成具有重要的影響。粉末粒度和密度不僅影響成型件中缺陷的形成,還對成型件的精度和粗糙度有著顯著的影響。粉末的膨脹和凝固機制對燒結過程的影響可導致成型件孔隙增加和抗拉強度降低。
4.2工藝參數的影響
激光和燒結工藝參數,如激光功率、掃描速度和方向及間距、燒結溫度、燒結時間以及層厚度等對層與層之間的粘接、燒結體的收縮變形、翹曲變形甚至開裂都會產生影響。上述各種參數在成型過程中往往是相互影響的,如Yong Ak Song等研究表明降低掃描速度和掃描間距或增大激光功率可減小表面粗糙度,但掃描間距的減小會導致翹曲趨向增大。
因此,在進行最優化設計時就需要從總體上考慮各參數的優化,以得到對成型件質量的改善最為有效的參數組。製造出來的零件普遍存在著緻密度、強度及精度較低、機械性能和熱學性能不能滿足使用要求等一些問題。這些成型件不能作為功能性零件直接使用,需要進行後處理(如熱等靜壓HIP、液相燒結LPS、高溫燒結及熔浸)後才能投人實際使用。此外,還需注意的是,由於金屬粉末的SLS溫度較高,為了防止金屬粉末氧化,燒結時必須將金屬粉末封閉在充有保護氣體的容器中。
5 總結與展望
快速成型技術中,金屬粉末SLS技術是人們研究的一個熱點。實現使用高熔點金屬直接燒結成型零件,對用傳統切削加工方法難以製造出高強度零件,對快速成型技術更廣泛的應用具有特別重要的意義。展望未來,SLS形技術在金屬材料領域中研究方向應該是單元體系金屬零件燒結成型,多元合金材料零件的燒結成型,先進金屬材料如金屬納米材料,非晶態金屬合金等的激光燒結成型等,尤其適合於硬質合金材料微型元件的成型。此外,根據零件的具體功能及經濟要求來燒結形成具有功能梯度和結構梯度的零件。我們相信,隨著人們對激光燒結金屬粉末成型機理的掌握,對各種金屬材料最佳燒結參數的獲得,以及專用的快速成型材料的出現,SLS技術的研究和引用必將進入一個新的境界。 分層實體製造(LOM——Laminated Object Manufacturing)法,LOM又稱層疊法成形,它以片材(如紙片、塑料薄膜或復合材料)為原材料,其成形原理如圖所示,激光切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓線數據,將背面塗有熱熔膠的紙用激光切割出工件的內外輪廓。切割完一層後,送料機構將新的一層紙疊加上去,利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起,然後再進行切割,這樣一層層地切割、粘合,最終成為三維工件。LOM常用材料是紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了可以製造模具、模型外,還可以直接製造結構件或功能件。該方法的特點是原材料價格便宜、成本低。
成形材料:塗敷有熱敏膠的纖維紙;
製件性能:相當於高級木材;
主要用途:快速製造新產品樣件、模型或鑄造用木模。 熔積成型(FDM——Fused Deposition Modeling)法,該方法使用絲狀材料(石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲)為原料,利用電加熱方式將絲材加熱至略高於熔化溫度(約比熔點高 1℃),在計算機的控制下,噴頭作x-y平面運動,將熔融的材料塗覆在工作台上,冷卻後形成工件的一層截面,一層成形後,噴頭上移一層高度,進行下一層塗覆,這樣逐層堆積形成三維工件。該方法污染小,材料可以回收,用於中、小型工件的成形。下圖為FDM成形原理圖。
成形材料:固體絲狀工程塑料;
製件性能:相當於工程塑料或蠟模;
主要用途:塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。
特點:1、優點:(1)操作環境干凈,安全,在辦公室課進行;(2)工藝干凈、簡單、易於操作且不產生垃圾;(3)尺寸精度高,表面質量好,易於裝配,可快速構建瓶狀或中空零件;(4)原材料以卷軸絲的形式提供,易於搬運和金額快速更換;(5)原料價格便宜;(6)材料利用率高;(7)可選用的材料較多,如染色的ABS、PLA和醫用ABD、PC、PPSF、人造橡膠、鑄造用蠟。
2、缺點:(1)精度較低,難以構建結構復雜的零件;(2)與截面垂直方向的強度小;(3)成型速度相對較慢,不適合構建大型零件。
⑶ 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。
⑷ 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、FDM(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。
⑸ 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。
(5)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。
⑹ 什麼是快速成形機械加工技術
快速成型技術又稱快速原型製造(Rapid Prototyping Manufacturing,簡稱RPM)技術,誕生於20世紀80年代後期,是基於材料堆積法的一種高新製造技術,被認為是近20年來製造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層製造技術、數控技術、材料科學、激光技術於一身,可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接製造零件,從而為零件原型製作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。即,快速成形技術就是利用三維CAD的數據,通過快速成型機,將一層層的材料堆積成實體原型。
(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;
產生背景
隨著全球市場一體化的形成,製造業的競爭十分激烈,產品的開發速度日益成為主要矛盾。在這種情況下,西安交通大學機械學院,快速成型國家工程研究中心,教育部快速成型工程研究中心自主快速產品開發(快速設計和快速工模具)的能力(周期和成本)成為製造業全球競爭的實力基礎。
製造業為滿足日益變化的用戶需求,要求製造技術有較強的靈活性,能夠以小批量甚至單件生產而不增加產品的成本。因此,產品的開發速度和製造技術的柔性就十分關鍵。
從技術發展角度看,計算機科學、CAD技術、材料科學、激光技術的發展和普及為新的製造技術的產生奠定了技術物質基礎。
⑺ 什麼是3d列印什麼是快速成型快速製造又是啥
3D列印(3DP)即快速成型技術的一種,它是一種以數字模型文件為基礎,運用塑料絲、液態材料、粉末狀金屬或塑料等材料,通過逐層列印的方式來構造物體的技術。
快速原型製造技術,又叫快速成形技術,(簡稱RP技術)。總的來說,3D列印是一系列快速成型技術的總稱。
它可以在沒有任何刀具、模具及工裝卡具的情況下,快速直接地實現零件的單件生產。根據零件的復雜程度,這個過程一般需要1~7天的時間。換句話說,RP技術是一項快速直接地製造單件零件的技術。
基本原理:日常生活中使用的普通列印機可以列印電腦設計的平面物品,而所謂的3D列印機與普通列印機工作原理基本相同,只是列印材料有些不同,普通列印機的列印材料是墨水和紙張,而3D列印機內裝有金屬、陶瓷、塑料、砂等不同的「列印材料」,是實實在在的原材料,列印機與電腦連接後,通過電腦控制可以把「列印材料」一層層疊加起來,最終把計算機上的藍圖變成實物。通俗地說,3D列印機是可以「列印」出真實的3D物體的一種設備,比如列印一個機器人、列印玩具車,列印各種模型,甚至是食物等等。之所以通俗地稱其為「列印機」是參照了普通列印機的技術原理,因為分層加工的過程與噴墨列印十分相似。這項列印技術稱為3D立體列印技術。
⑻ 快速成型技術有哪些特點
快速成型技術的特點:
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。
快速成型技術又稱快速原型製造(Rapid Prototyping Manufacturing,簡稱RPM)技術,誕生於20世紀80年代後期,是基於材料堆積法的一種高新製造技術,被認為是近20年來製造領域的一個重大成果。它集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層製造技術、數控技術、材料科學、激光技術於一身,可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接製造零件,從而為零件原型製作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。即,快速成形技術就是利用三維CAD的數據,通過快速成型機,將一層層的材料堆積成實體原型。
基本原理:
快速成形技術是在計算機控制下,基於離散、堆積的原理採用不同方法堆積材料,最終完成零件的成形與製造的技術。
1、從成形角度看,零件可視為「點」或「面」的疊加。從CAD電子模型中離散得到「點」或「面」的幾何信息,再與成形工藝參數信息結合,控制材料有規律、精確地由點到面,由面到體地堆積零件。
2、從製造角度看,它根據CAD造型生成零件三維幾何信息,控制多維系統,通過激光束或其他方法將材料逐層堆積而形成原型或零件。
應用:
1、在新產品造型設計過程中的應用快速成形技術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。運用RPM技術能夠快速、直接、精確地將設計思想轉化為具有一定功能的實物模型(樣件),這不僅縮短了開發周期,而且降低了開發費用,也使企業在激烈的市場競爭中佔有先機。
2、在機械製造領域的應用由於RPM技術自身的特點,使得其在機械製造領域內,獲得廣泛的應用,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RPM技術直接進行成型,成本低,周期短。
3、快速模具製造傳統的模具生產時間長,成本高。將快速成型技術與傳統的模具製造技術相結合,可以大大縮短模具製造的開發周期,提高生產率,是解決模具設計與製造薄弱環節的有效途徑。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RPM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、在醫學領域的應用近幾年來,人們對RPM技術在醫學領域的應用研究較多。以醫學影像數據為基礎,利用RPM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(即風洞實驗)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。該實驗中所用的模型形狀復雜、精度要求高、又具有流線型特性,採用RPM技術,根據CAD模型,由RPM設備自動完成實體模型,能夠很好的保證模型質量。
7、在家電行業的應用目前,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。快速成形技術的應用很廣泛,可以相信,隨著快速成形製造技術的不斷成熟和完善,它將會在越來越多的領域得到推廣和應用。
發展方向:
從目前RPM技術的研究和應用現狀來看,快速成型技術的進一步研究和開發工作主要有以下幾個方面:
1、開發性能好的快速成型材料,如成本低、易成形、變形小、強度高、耐久及無污染的成形材料。
2、提高RPM系統的加工速度和開拓並行製造的工藝方法。
3、改善快速成形系統的可靠性,提高其生產率和製作大件能力,優化設備結構,尤其是提高成形件的精度、表面質量、力學和物理性能,為進一步進行模具加工和功能實驗提供基礎。
4、開發快速成形的高性能RPM軟體。提高數據處理速度和精度,研究開發利用CAD原始數據直接切片的方法,減少由STL格式轉換和切片處理過程所產生精度損失。
5、開發新的成形能源。
6、快速成形方法和工藝的改進和創新。直接金屬成形技術將會成為今後研究與應用的又—個熱點。
7、進行快速成形技術與CAD、CAE、RT、CAPP、CAM以及高精度自動測量、逆向工程的集成研究。
8、提高網路化服務的研究力度,實現遠程式控制制。