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幾種常見快速成型工藝優缺點比較

來源:233網校 2008-12-01 09:27:00
    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.
    粉末材料選擇性燒結采用二氧化碳激光器對粉末材料(塑料粉、陶瓷與粘結劑的混合粉、金屬與粘結劑的混合粉等)進行選擇性燒結,是一種由離散點一層層對集成三維實體的工藝方法。
    在開始加工之前,先將充有氮氣的工作室升溫,并保持在粉末的熔點一下。成型時,送料筒上升,鋪粉滾筒移動,先在工作平臺上鋪一層粉末材料,然后激光束在計算機控制下按照截面輪廓對實心部分所在的粉末進行燒結,使粉末溶化繼而形成一層固體輪廓。第一層燒結完成后,工作臺下降一截面層的高度,在鋪上一層粉末,進行下一層燒結,如此循環,形成三維的原型零件。最后經過5-10小時冷卻,即可從粉末缸中取出零件。未經燒結的粉末能承托正在燒結的工件,當燒結工序完成后,取出零件。
    粉末材料選擇性燒結工藝適合成型中小件,能直接的到塑料、陶瓷或金屬零件,零件的翹曲變形比液態光敏樹脂選擇性固化工藝要小。但這種工藝仍需對整個截面進行掃描和燒結,加上工作室需要升溫和冷卻,成型時間較長。此外,由于受到粉末顆粒大小及激光點的限制,零件的表面一般呈多孔性。在燒結陶瓷、金屬與粘結劑的混合粉并得到原型零件后,須將它置于加熱爐中,燒掉其中的粘結劑,并在孔隙中滲入填充物,其后處理復雜。
    粉末材料選擇性燒結快速原型工藝適合于產品設計的可視化表現和制作功能測試零件。由于它可采用各種不同成分的金屬粉末進行燒結、進行滲銅等后處理,因而其制成的產品可具有與金屬零件相近的機械性能,故可用于制作EDM電極、直接制造金屬模以及進行小批量零件生產。
    SLS快速原型技術的優點是:
    1、 與其他工藝相比,能生產最硬的模具。
    2、 可以采用多種原料,例如絕大多數工程用塑料、蠟、金屬、陶瓷等。
    3、 零件的構建時間短,可達到1in/h高度。
    4、 無需對零件進行后矯正。
    5、 無需設計和構造支撐。
    選擇性燒結的最大優點是可選用多種材料,適合不同的用途、所制|考試|大|作的原型產品具有較高的硬度,可進行功能試驗。
    SLS快速原型技術缺點是:
    1、 在加工前,要花近2小時的時間將粉末加熱到熔點以下,當零件構建之后,還要花5-10小時冷卻, 然后才能將零件從粉末缸中取出。
    2、 表面的粗糙度收粉末顆粒大小及激光點的限制。
    3、 零件的表面一般是多孔性的,為了使表面光滑必須進行后處理。
    4、 需要對加工室不斷充氮氣以確保燒結過程的安全性,加工的成本高。
    5、 該工藝產生有毒氣體,污染環境。
    LOM
    箔材疊層實體制作(Laminated Object Manufacturing)快速原型技術是薄片材料疊加工藝,簡稱LOM.
    箔材疊層實體制作是根據三維CAD模型每個截面的輪廓線,在計算機控制下,發出控制激光切割系統的指令,使切割頭作X和Y方向的移動。供料機構將地面涂有熱溶膠的箔材(如涂覆紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔、塑料箔材)一段段的送至工作臺的上方。激光切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓用二氧化碳激光束對箔材沿輪廓線將工作臺上的紙割出輪廓線,并將紙的無輪廓區切割成小碎片。
    然后,由熱壓機構將一層層紙壓緊并粘合在一起。可升降工作臺支撐正在成型的工件,并在每層成型之后,降低一個紙厚,以便送進、粘合和切割新的一層紙。最后形成由許多小廢料塊包圍的三維原型零件。然后取出,將多余的廢料小塊剔除,最終獲得三維產品。
    疊層實體制作快速原型工藝適合制作大中型原型件,翹曲變形較小,尺寸精度較高,成型時間較短,激光器使用壽命長,制成件有良好的機械性能,適合于產品設計的概念建模和功能性測試零件。且由于制成的零件具有木質屬性,特別適合于直接制作砂型鑄造模。
    LOM快速原型技術的優點是:
    1、 由于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,所以這是一個高速的快速原型工藝。零件體積越大,效率越高。
    2、 加工后零件可以直接使用,無|考試|大|需進行后矯正。
    3、 無需設計和構建支撐結構。
    4、 易于使用,無環境污染。
    LOM快速原型技術的缺點是:
    1、 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,其他箔材商在研制開發中。
    2、 紙制零件很容易吸潮,必須立即進行后處理、上漆。
    3、 難以構建精細形狀的零件,即僅限于結構簡單的零件。
    4、 由于難以(雖然并非不可能)去除里面的廢料,該工藝不宜構建內部結構復雜的零件。當加工室的溫度過高時常有火災發生。
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