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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)翻譯） 第 9 頁
介紹了快速成型
摘 要：術(shù)語快速成型(RP)指的是一個類的技術(shù)被用來生產(chǎn)實物逐層直接從計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)的數(shù)據(jù)。這些技術(shù)允許設(shè)計師的設(shè)計有明顯的快速原型,而不僅僅是二維的圖片。除了視覺教具來交流思想和員工或客戶,這些原型可以用來測試的各個方面,德-標(biāo)志,如風(fēng)洞試驗和尺寸檢查。在一個介紹了快速成型100 – 5固體曲面加工或分層制造。小系列和復(fù)雜的部分,這些技術(shù)往往是最好的生產(chǎn)過程可用。他們不是那么每個部分都全局制造問題。畢竟,數(shù)控技術(shù)及注射成型十分經(jīng)濟(jì)、使用最廣泛的語言,有才能,并提供廣泛的材料的選擇。
圖5.1 一個條形碼掃描儀的原型
在快速成型中,術(shù)語“快速”是相對的,它的目的是自動化的一步,從CAD數(shù)據(jù)機(jī),而不是在速度的技術(shù)。根據(jù)尺寸的物體,生產(chǎn)時間可長達(dá)幾十天,特別是復(fù)雜的零件或當(dāng)長冷卻時間是必需的。這看起來可能緩慢,但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝要求的時間,比如加工。這個相對快速生產(chǎn)使得分析零件的設(shè)計非常早期的階段,減少導(dǎo)致設(shè)計費用。成本也會減少,因為快速成型過程完全自動化。因此,需要的技能,個人工匠不超過完成的部分。
一般的優(yōu)點:
1、自由的設(shè)計:降低生產(chǎn)零件的積累層。
2、好自動化:沒有監(jiān)管是必要的,在建設(shè)進(jìn)程。
3、相對容易使用:有術(shù)后處理的準(zhǔn)備是必要的。
4、避免高成本的原型工具,允許設(shè)計迭代。
5、物理模型很容易檢查錯誤。
總體劣勢:
1、精度一般> 0.1毫米。
2、材料的性能:產(chǎn)品會很脆弱的,另一些則需要后置處理(如3-DP)。
3、樓梯套管效果:因為一個斜端面用幾層構(gòu)造, 樓梯套管就要開始了。
5.1 基本程序
快速成型技術(shù)分為以下的流程步驟(見圖5.2)。
1、創(chuàng)建一個CAD模型可以通過設(shè)計一個新的或掃描一個現(xiàn)有的對象。
2、將CAD數(shù)據(jù)STL格式。因為各種CAD軟件包使用大量的不同的算法,可用來代表固體物品,STL格式(標(biāo)準(zhǔn)三角語言)已被采用的標(biāo)準(zhǔn)快速成型行業(yè)建立一致性。這是一個具體的可視化STL文件的產(chǎn)品幾何,建立在三角形。利用三角形來描述一個表面,曲面只能進(jìn)行研究和探討。三角形的人數(shù)增加了(也就是說,提高分辨率)產(chǎn)生一個更好的方法。然而,它也增大了STL文件。所以,找到最適宜的文件大小和部分平衡精度。
圖5.2 基本RP工藝中(FDM)。
3、STL文件轉(zhuǎn)換成薄切片橫向?qū)?。STL文件的大小和方向,是切成層與一個預(yù)定義的厚度。
4、生成一個支撐結(jié)構(gòu)。這額外的步驟,不需要所有的技巧。由于該模型建立在層中,可能會有區(qū)別,它們可能漂走或有低垂特征,它可以產(chǎn)生扭曲。結(jié)構(gòu)必須得到補充,這能夠被很容易移除建筑物后的一步。
5、生產(chǎn)模型逐層。通過建立在機(jī)器上一層生成的切片重建，這可能是全自動的。
6、后置處理。這一步提高清洗并完成模型和(如果基地或支持結(jié)構(gòu)建造)去除支撐結(jié)構(gòu)。一些原料需要治愈破壞或達(dá)到最優(yōu)性能。
5.2 目前技術(shù)與材料制成
一個廣泛的技術(shù)和材料可用于快速原型。有十多個商業(yè)快速成型過程和超過5個概念建模過程，都有獨特的性質(zhì)。經(jīng)過全球研究,該范圍是快速增長的。商業(yè)技術(shù)是可行的。生產(chǎn)對象是塑料、陶瓷、金屬木材和紙。
在技術(shù)方面：
1、 立體聲平版印刷術(shù)。
2、 選擇性激光燒結(jié)。
3、 熔融沉積模型。
4、 三維打印。
5、 制造疊層對象。
6、 多射流模型。
7、 激光工程的粉末冶金零件近凈成形。
5.2.1 立體聲平版印刷術(shù)
立體聲平版印刷(SLA立體聲平版印刷術(shù)裝置) 3 D系統(tǒng)有限公司建立于1987年,第一步,也是最商業(yè)化應(yīng)用快速成型方法。一個平臺被放置浴缸里的光敏固化樹脂維持在一個程度以下,留下了一個小層樹脂之間最高的平臺和表面的浴缸里。激光或氬離子產(chǎn)生紫外線輻射的320 - 370納米，然后打擊預(yù)期波長區(qū)域,從而固化樹脂的選擇性。作為層完成,該平臺降落允許液體樹脂流動在先前治愈的區(qū)域。一個雨刮片清除多余的液體從光頭表面。這是必要的,達(dá)到一致橫掃層厚度和防止空氣的陷阱。作為新層是治愈,它堅持前層。這個過程一直持續(xù)到目標(biāo)是完成。在完成,對象提出了以上的流體,使樹脂可以排出。目的是仔細(xì)清洗溶劑移除,除去樹脂。清潔過的對象必須放置在一個紫外線烤箱,確保所有樹脂是完整的。在這一過程中,功能必須被開發(fā)。這種結(jié)構(gòu)就可以很容易的生成軟件,是由一系列的細(xì)長柱或格祭祀組成的。
圖5.3 原理的二語習(xí)得過程
圖5.4一個詳細(xì)的DMD microSLA復(fù)制使用鏡子
一個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)也創(chuàng)造了基底,以防止該模型從黏合建設(shè)平臺。因此,另外一方面完成,將需要去除這些輔助結(jié)構(gòu)和留下了的小表面。
大量的光敏聚合物是市面上買得到的,包括明礬、耐水,和靈活的樹脂,例如PA、ABS、PP、橡膠材料。公差,表面光潔度依靠層厚度控制下的平臺數(shù)量下降到樹脂。一般來說,不同層厚度0.05 - -0.5毫米,它是基于標(biāo)準(zhǔn)的二語習(xí)得過程。而不是描繪一個橫截面有激光時一個正常的投影儀覆蓋整個截面的一次。由于高分辨率的梅爾(像素大小:39m)和準(zhǔn)確的定位系統(tǒng)的平臺(層厚度:25米)、可以產(chǎn)生包含高度詳細(xì)的特點。
特點:
1、長期的治療會導(dǎo)致在導(dǎo)致里面固化。
2、部分可以相當(dāng)脆弱。
3、支護(hù)結(jié)構(gòu)是必需的。
4、材料可能有毒。
5.2.2 選擇性激光燒結(jié)
選擇性激光燒結(jié)(SLS)是一個過程,是在1989年由德克薩斯大學(xué)的卡爾迪克阿申請的專利。一層粉(粒徑大約50米)分布在一個平臺和加熱溫度低于熔化溫度。一個二氧化碳激光需要培養(yǎng)溫度只有輕微的選擇性融化粉末粒子。作為加工層,該平臺向下移動的一層一層的厚度(約0.10 - -0.15毫米)和新的粉末擴(kuò)散。當(dāng)激光暴露的新層,它會融化以前的蠟層。這個過程重復(fù)直到加工完成。
建立量已經(jīng)冷卻到室溫后的加工對象可以除去料層的時候要去除多余的粉末，刪除所有的對象噴砂顆粒。周圍的粉末粒子作為輔助材料為對象,所以沒有額外的結(jié)構(gòu)是必要的。此外,更多的物體能建立在同一時間,因為它們可以在對方的上面/網(wǎng)狀。多余的粉末可被重復(fù)利用。然而,它需要原始粉混合,保證好的產(chǎn)品的質(zhì)量。常用的材料是尼龍選擇性激光燒結(jié)、玻璃填充尼龍和聚苯乙烯。該方法也被擴(kuò)展到難以加工的金屬和陶瓷材料。
圖5.5選擇性激光燒結(jié)過程的原理
圖5.6準(zhǔn)確定位元素與內(nèi)部產(chǎn)生選擇性鉸鏈
特點:
1、 使功能部件的主要優(yōu)勢在本質(zhì)上完好材料。
2、 良好的綜合機(jī)械性能,取決于建筑朝向等因素。
3、 粉表面。
4、 很多變量控制。
5、 沒有支持需要 。
5.2.3 熔融沉積建模
熔融堆積成型(FDM)開發(fā)的是第二種使用得最廣泛的快速成形工藝。塑料燈絲的線程可以從一個線圈和注入在擠壓頭,它在哪兒加熱、擠壓通過一個小的噴嘴。由于擠壓頭裝在機(jī)械階段,需要幾何可以形容,一次一層。熔融塑料凝固被壓積和債券后立即層下面。支持材料是放下同樣通過另一擠壓頭。這個平臺,目的是建立步驟下一層的厚度。整個系統(tǒng)被包含在一個烤箱加熱室召開溫和的溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物。這提供了更好的控制過程,因為壓力能夠放松。在二語習(xí)得過程中,外伸特征需要被支持。這種支持資料需要被刪除在二級操作。商業(yè)上可用水溶性支持材料促進(jìn)這一最后一步。ABS、聚碳酸酯、聚苯基)常用材料在熔融沉積工藝。
圖5.7 熔融沉積工藝原理的
圖5.8 掃描處理和射箭FDM繁殖
特點:
1、 辦公室友好和平靜。
2、 相當(dāng)快的區(qū)分小零件。
3、 良好的綜合機(jī)械性能,適用于生產(chǎn)運作快的部分。
4、 容易得到的材料。
5.2.4 立體印刷
在一些教材中,術(shù)語“三維打印”(3-DP)用于所有快速成型工藝。麻省理工學(xué)院的印刷過程被稱為發(fā)展到這兒來。在這個過程中,一層粉末分布在一個平臺。聯(lián)系在一起的粒子是由一個液體選擇性膠粘劑(粘結(jié)劑的解決方案)。這種液體是保存在二維模式由一個多通道噴射頭。當(dāng)電流層完成,該平臺向下移動的一層的厚度,這樣一個新層可以傳播。這個過程將重復(fù)進(jìn)行,直到整個對象內(nèi)部形成粉床上。在完成,目的是提高和額外的粉是拒絕了,留下一個脆弱的“綠色”對象。這是必要的滲入另一種物質(zhì)的部分改善機(jī)械特性。
不支持結(jié)構(gòu)要求,因為周圍的粉末粒子支持低垂的特點。通過添加顏色黏合劑溶液,在每一個物體可以產(chǎn)生預(yù)期的色調(diào)。淀粉、石膏、藥品(生產(chǎn)控制藥品用量)、陶瓷和金屬都是常用的材料(粉)3-DP。
圖5.9 3-DP原理的過程
圖5.10 三維打印景觀
特點：
1、 限制的分辨率和表面光潔度。
2、 易碎的東西需要滲透。
5.2.5 制造疊層對象
在層合對象制造(情況),一張紙(頭寸從飼料卷)與聚乙烯涂層在背面被放在了一個平臺。該涂料是由一個加熱輥融化,使本文堅持平臺。然后,一個二氧化碳激光裁剪橫截面的對象和一個邊境。激光也造成了孵化標(biāo)志,或立方體周圍的模式在邊境。這些立方體表現(xiàn)得像一個支持的構(gòu)造模型。當(dāng)激光已經(jīng)看完了那層工程竣工后,該模型被在一個塊的紙張。當(dāng)所有的周圍的方塊已經(jīng)被移除了,未完成的部分是沙下來。濕度和溫度依賴性的文章資料可以降低鍍層的模型。終點和準(zhǔn)確性并不好,因為與其他一些方法;然而,物體的外觀和感覺的木頭可以工作和完成象木頭。
圖5.11 摘要原理的過程
圖5.12 喇叭原型使用情況
5.2.6 Multijet建模
多點噴射建模(MJM)是利用多個打印頭存放水滴的材料在連續(xù)、薄層。兩個主要MJM技術(shù)可以被辨識出來。由于其相對較快的生產(chǎn),該方法對工程或市場快速形成研究設(shè)計事務(wù)所(概念建模)。然而,蠟?zāi)？勺鳛殍T造主人模式,將會使在視覺。一個打印頭噴流兩個獨立的材料,光固化丙烯酸聚合物基模型照片資料和臘狀物質(zhì)生產(chǎn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)模型。
圖5.13 TM熱射流原理的過程
圖5.14 蠟?zāi)Ｉa(chǎn)