傳(chuan) 統的工業(ye) 成形技術中大部分也是遵循這一方法的,如車削、銑削、鑽削、磨削、刨削;另外一些是采用模具進行成形,如鑄造、衝(chong) 壓。而激光快速成形卻是采用一種全新的成形原理——分層加工、迭加成形。對於(yu) 學過高等數學的人來說,這種原理並不陌生。在定積分的應用中,曾講到母線是已知曲線的旋轉體(ti) 體(ti) 積計算和平行截麵已知的立體(ti) 體(ti) 積計算,兩(liang) 者都是取厚度為(wei) △Xi的截麵,近似地看成是扁圓柱體(ti) 或曲邊柱體(ti) ,然後加以迭加:
當‖△x‖→O時,就分別得到旋轉體(ti) 或平行截麵已知立體(ti) 的體(ti) 積。
地形地貌是由複雜曲麵構成的,但是,隻要我們(men) 測繪出不同高度的等高線,就可以據此在平板上切割出大小、形狀各異的曲邊平麵(當然,板厚與(yu) 相鄰兩(liang) 條等高線之間的高度差應符合地形圖的比例尺),然後再把它們(men) 層疊起來,隻要等高線取得足夠密,就可以製作成逼真的 地形模型。
目前,按照這種分層加工、迭加成形原理開發出的激光快速成形機有很多種,在此擇其主要幾種作一概要的介紹:
1、絲(si) 狀材料選擇性熔複(FDM:Fusedepositionodeling熔積成形)
這種快速成型機所使用的構形材料是絲(si) 狀熱塑性材料,其工作原理類似於(yu) 標花蛋糕的製作, 絲(si) 狀材料由供絲(si) 機構送進噴頭,在噴頭中加熱到熔融態,按照截麵形狀塗覆在工作台上,並 快速冷卻固化,一層完成後噴頭上升一個(ge) 層高,再進行下一層的塗覆,其優(you) 點是:
(1)能直接製作ABS塑料;
(2)尺寸精度較高;
(3)材料利用率高。
其缺點是:
(1)表麵粗糙度較高,需後處理;
(2)成形時間較長;
(3)材料昂貴(250-458/kg);
(4)懸臂結構處要設置支撐,不過新型FDM快速成形機上設置了兩(liang) 個(ge) 噴頭,一個(ge) 噴成形材料 ,另一個(ge) 噴支撐材料,並且支撐材料可以進行水溶去除,減小了後處理時間。
2、粉末材料選擇性燒結(SLS:Selectedaserintering選擇性激光燒結)
這種快速成型機的工作原理與(yu) SLA相仿,不過所用成形材料不是液態的光敏樹脂,而是粉末狀的高分子材料、金屬或陶瓷與(yu) 粘結劑的混合物等,粉粒直徑為(wei) 50-125靘,成形時先在工作台上鋪一層粉末材料,並加熱至略低於(yu) 熔化溫度,然後激光束按照截麵形狀進行掃描,被掃描的部分材料熔化、粘接成形,不被掃描的粉未材料仍呈粉粒狀作為(wei) 工件的支撐,一層完成成形後,工作台下降一個(ge) 層高,再進行下一層的鋪料和燒結.其優(you) 點是:
(1)可直接得到塑料、陶瓷或金屬件,可加工性好;
(2)無需設計支撐。
其缺點是:
(1)成形件結構疏鬆多孔,表麵粗糙度較高;
(2)成形效率不高;
(3)得到的塑料、陶瓷或金屬件遠不如傳(chuan) 統成形方法得到的同類材質工件, 需進行滲銅等後處理,但在後處理中難於(yu) 保證製件尺寸精度。
通過對以上四種快速成形機的介紹,我們(men) 可以看出:激光快速成形技術是多種先進製造技術的集成。
由於(yu) 不同的快速成形機具有不同的特點,因此要根據不同的使用要求進行恰當的選擇,選擇中要綜合考慮成形件的尺寸大小、成形件的精度要求、成形件的用途、成形件的形狀、以及成形件的材質要求等等,還要權衡製作成本,例如:
大型件、實體(ti) 適於(yu) 用LOM製作;
小型件、薄壁件適於(yu) 用SLA、FDM、SLS製作;
塑料件可用SLA、FDM直接製作,用LOM則要通過矽膠模、反應式注塑翻製;
金屬件可用SLS直接製作,用其它方法則要通過鑄造翻製;
表麵粗糙度要求高的可SLA、LOM製作;
使用於(yu) 較高溫度環境下的可用LOM製作等等。
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