RP技术原理简介

只看该作者 · 发表于 2002-2-10 02:11:58

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技术原理简介
    RP技术及其系统大体可分为五类，几乎每种RP设备及其操作原理都是基于逐层(制造)的过程。它们要么是逐层累加法要么是逐层减去法，对于逐层累加法，随着制做过程的进行，形成新的材料。同时将形成的新材料附着在前一层上。而对于逐层减去法，在一开始时便将整层首先粘着在上一层中，然后切除非零件部分。其次，不同的RP设备的工作原理要么一点一点地成型一层，要么是一次性成型一层；再次，它们要么利用激光成型，要么利用其他非激光手段成型，但它们都是以逐层的方法来形成一个零件。
SL法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法
    SL成型技术基本工作原理：加工从最底部开始，用紫外激光在光敏树脂表面扫描，每次产生零件的一层。在扫描的过程中只有激光的曝光量超过树脂固化所需的阈值能量的地方液态树脂才会发生聚合反应形成固态，因此在扫描过程中，对于不同量的固化深度，要自动调整扫描速度，以使产生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相适应。扫描固化成的第一层粘附在一个平台上，此时平台的位置比树脂表面稍微低一点，每一层固化完毕之后，平台向下移动一个新的高度，然后将树脂涂在前一层上，如此反复，每形成新的一层均粘附到前一层上，直到制做完零件的最后一层(零件的最顶层)。这样零件就制做完毕，升起平台对零件进行一些必要的后处理，整个制做过程就完成了。
SL 法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法
    SLS(Selective Laser Sintering)选择性激光烧结系统是利用红外激光光束所提供热量以熔化热塑性材料以形成三维零件，通过一个滚子在制做区域铺上一薄层热塑性材料，然后用激光在粉末表面扫描零件的截面形状，对于非晶体物质，激光扫描到的地方将引起粉体软化，同时整体之间在相互接触点处粘结起来形成一固体大团，这个过程称为熔化或烧结，对于结晶体，激光的热量使得粉体熔化形成液态，通过冷却后便硬化为固体，形成的每一层保留在那一层的粉体中，在所有的层均形成以后整个零件就埋置在粉体中。加工开始时先将一层很薄(100μm～250μm)的热能粉末被均匀地铺在工作平台上，辅助加热装置将其加热到熔点以下的温度，在这个均匀的粉末上面，计算机控制激光按照设计零件第一层的信息扫描，激光扫描到的地方粉末烧结形成固体，激光未扫描到的地方仍是粉末，可以做为下一层的支撑并能在成型完成后去掉，上一层制做完毕后成型活塞下降一个层后，供粉活塞上升，用铺粉滚筒将粉体从供粉活塞移到成型活塞，将粉体铺平后即可扫描下一层，不断重复这个辅粉和选区烧结的过程直到最后一层，一个三维实体就选出来了。SLS使用的激光器是激光器，使用的原料有蜡，聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙，金属以及一些发展中的物料。
SL 法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法
    FDM(熔化沉积成型)是利用热塑性细丝在移动头中进行熔化，熔化后的材料在移动头的运动过程中被挤压出来堆积零件。这一逐层叠加技术是依据由成型细丝熔化堆积成的薄层的快速固化(大约0.1为秒)，半液体状的热塑性材料被沉积成形成一薄层。在一个平台上自下而上制做一个零件。在沉积过程中，喷头受水平分层数据的控制沿XY移动，半流动融丝从 FDM喷头中挤压出来，在此过程中必须保持热塑性材料的温度稍高于固化温度，同时须保持成型的部分温度稍低于固化温度，这样才能保证层和层之间很好地粘结。同时必须精确控制从挤压头孔滚出的材料数量，通过加热和熔化挤压过程就会剪断材料，当它和前一层相粘结时很快就会固化，整个零件是在一个活塞上制做的，该活塞可以上下移动，当制做完一层后活塞下降，为下一层制做留出层厚所需的空间。FDM可以使用很多种材料，任何有热塑特性的材料均可做为其候选材料，这些材料包括粗尼龙，可加工蜡，铸蜡，铸蜡加工出来的模型可以直接用来进行铸造。
SL法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法
    LOM逐层物体制造技术是通过逐层激光剪切薄纸材料制造零件的一种技术,层层的纸通过热粘结逐层粘成一个固体块。每一层纸通过加热和压粘到前一层上，然后用激光按该层零件的轮廓剪切，零件轮廓以外的部分用激光剪切成小碎片以便零件制做完毕之后移去。当所有的层被粘结并进行剪切之后，整个零件就埋置在一大块支撑材料中，去掉支撑碎片，给零件上涂上密封胶以防潮湿。薄纸材料由一个滚筒提供，它在设备的一边，在设备的另一边有另外一个滚子以卷起剩下的薄纸，在纸的一面是一个可以上下移动的平台。物体就是在这个平台上制做的，其上下运动是由计算机控制的，激光光束的运动是由XY扫描系统控制的，该扫描系统中包含了最后光束聚焦系统。在薄纸的上面有一线性加热的滚子。
SL 法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法
    SGC称为固体基础固化，在这种RP工艺过程中，零件每层的形成都由多步组成。首先准备好一薄层液态光敏树脂，然后根据零件某层的截面形状准备好一个玻璃罩，这个玻璃罩上的图案是根据零件某层的截面形状制做的，在玻璃罩上透光部分代表零件截面形状，其余部分不透明，UV射线通过该玻璃罩照射在树脂表面，零件截面形状部分被固化，其余部分仍为液态树脂，将这部分未固化的液态树脂吸，然后用蜡代替它，最后，固化的树脂和蜡将它们磨成均匀的薄层。这样就形成一个基础，下一层零件就可在此基础上进行制做。当零件的所有层均制做完毕之后，整个零件就被埋置在一大块蜡之中。可以通过熔化将蜡去除掉，剩下的就是由完全固化的树脂形成的零件。