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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
    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、而將各種絲材加熱溶化的成型方法,簡稱FDM.
    絲狀材料選擇性熔覆的原理室,加熱噴頭在計算機的控制下,根據產品零件的截面輪廓信息,作X-Y平面運動。熱塑性絲狀材料(如直徑為1.78mm的塑料絲)由供絲機構送至噴頭,并在噴頭中加熱和溶化成半液態,然后被擠壓出來,有選擇性的涂覆在工作臺上,快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺下降一定高度,再進行下一層的熔覆,好像一層層"畫出"截面輪廓,如此循環,最終形成三維產品零件。
    這種工藝方法同樣有多種材料選用,如ABS塑料、澆鑄用蠟、人造橡膠等。這種工藝干凈,易于操作,不產生垃圾,小型系統可用于辦公環境,沒有產生毒氣和化學污染的危險。但仍需對整個截面進行掃描涂覆,成型時間長。適合于產品設計的概念建模以及產品的形狀及功能測試。由于甲基丙烯酸ABS(MABS)材料具有較好的化學穩定性,可采用加碼射線消毒,特別適用于醫用。但成型精度相對較低,不適合于制作結構過分復雜的零件。
    FDM快速原型技術的優點是:
    1、 制造系統可用于辦公環境,沒有毒氣或化學物質的危險。
    2、 工藝干凈、簡單、易于材作且不產生垃圾。
    3、 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,易于搬運和快速更換。
    5、 原材料費用低,一般零件均低于20美元。
    6、 可選用多種材料,如可染色的ABS和醫用ABS、澆鑄用蠟和人造橡膠。
    FDM快速原型技術的缺點是:
    1、 精度較低,難以構建結構復雜的零件。
    2、 垂直方向強度小。
    3、 速度較慢,不適合構建大型零件。
    SLA
    敏樹脂選擇性固化是采用立體雕刻(Stereolithography)原理的一種工藝,簡稱SLA,也是最早出現的、技術最成熟和應用最廣泛的快速原型技術。
    在樹脂液槽中盛滿液態光敏樹脂,它在紫外激光束的照射下會快速固化。成型過程開始時,可升降的工作臺處于液面下一個截面層厚的高度,聚焦后的激光束,在計算機的控制下,按照截面輪廓的要求,沿液面進行掃描,使被掃描區域的樹脂固化,從而得到該截面輪廓的塑料薄片。然后,工作臺下降一層薄片的高度,以固化的塑料薄片就被一層新的液態樹脂所覆蓋,以便進行第二層激光掃描固化,新固化的一層牢固的粘結在前一層上,如此重復不已,知道整個產品成型完畢。最后升降臺升出液體樹脂表面,即可取出工件,進行清洗和表面光潔處理。
    光敏樹脂選擇性固化快速原型技術適合于制作中小形工件,能直接得到塑料產品。主要用于概念模型的原型制作,或用來做裝配檢驗和工藝規劃。它還能代替臘模制作澆鑄模具,以及作為金屬噴涂模、環氧樹脂模和其他軟模的母模,使目前較為成熟的快速原型工藝。
    SLA快速原型技術的優點是:
    1、 系統工作穩定。系統一旦開始工作,構建零件的全過程完全自動運行,無需專人看管,直到整個工藝過程結束。
    2、 尺寸精度較高,可確保工件的尺寸精度在0.1mm以內。
    3、 表面質量較好,工件的最上層表面很光滑,側面可能有臺階不平及不同層面間的曲面不平。
    4、 系統分辨率較高,因此能構建復雜結構的工件。
    SLA快速原型的技術缺點:
    1、 隨著時間推移,樹脂會吸收空氣中的水分,導致軟薄部分的彎曲和卷翅。
    2、 氦-鎘激光管的壽命僅3000小時,價格較昂貴。同時需對整個截面進行掃描固化,成型時間較長,因此制作成本相對較高。
    3、 可選擇的材料種類有限,必須是光敏樹脂。由這類樹脂制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。
    4、 需要設計工件的支撐結構,以便確保在成型過程中制作的每一個結構部委都能可靠定位。
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