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行业技术|快速成形技术的特点及应用
作者:博一建材  2016-02-15  浏览:135
博一建材讯:(1)成形速度快:从CAD设计到原型零件制成,一般只需几个小时至几十个小时,成形速度比传统的成形方法快得多,快速成形技术尤其适合于新产品的开发与管理。

(2)设计制造一体化:落后的CAPP一直是实现设计制造一体化的较难克服的一个障碍,而对于快快速成形来说,由于采用了离散堆积的加工工艺,CAPP已不再是难点,CAD和CAM能够很好地结合。

(3)自由成形制造:自由的含义有两个:一是指可以根据零件的形状,无需专用工具的限制而自由地成形,可以大大缩短新产品的试制时间;二是指不受零件形状复杂程度限制。

(4)高度柔性:仅需改变CAD模型,重新调整和设置参数即可生产出不同形状的零件模型。

(5)材料的广泛性:快速成形技术可以制造树脂类、塑料原型,还可以制造出纸类、石蜡类、复合材料以及金属材料和陶瓷的原型。

(6)技术的高度集成:RP技术是计算机、数据、激光、材料和机械的综合集成,只有在计算机技术、数控技术、激光器件和控制技术高度发展的今天才可能诞生快速成形技术,因此快速成形技术带有鲜明的时代特征。

(7)零件的复杂程度和生产批量与制造成本基本无关。

快速成形工艺分析

快速成形工艺分析的基本方面

当前已开发的快速成形工艺方法就有十几种,新的工艺还在不断地出现。根据成形的基本原理,可以从输入模型、成形方法、成形材料和应用领域等四个方面来分析快速成形工艺。

(1)输入模型

实现快速成形的系统只能接受产品的三维模型,然后才能进行分层切片处理。因此,CAD系统是快速成形技术的重要组成部分。CAD软件的造型功能主要有线框模型、实体模型和曲面模型三种。从理论上讲,这三种造型功能均可以用于快速成形技术,但由于线框模型的数据表示直观性差,因而多用实体模型和曲面模型来进行原型设计。目前,快速成形行业中常用的CAD软件系统有Pro/Engineer、AutoCAD、I-DEAS、Unigraphics、CATIA、SolidWorks等。也可采用三维数字化仪将实物模型转化为CAD建模所需的数据,设备可选用三坐标测量仪、三维激光扫描仪、工业CT和MRI以及自动断层扫描仪等。加工前必须从三维模型上沿成形的高度方向,每隔一定的间隔进行分层处理,以获得截面的轮廓。各种快速成形系统都有分层处理软件,能自动提取模型的截面轮廓。

(2)成形方法

快速成形技术中主要的成形方法有激光固化法、叠层制造法、激光烧结法、液滴沉积法、粘结法等,分别用于不同的快速成形系统。所有这些方法都有一个共同的几何物理基础——分层制造原理,将三维转化为二维,既降低了处理难度又不受零件复杂程度的限制。

(3)成形材料

按材料的物理形态,快速成形材料可分为薄片材料、丝状材料、粉末材料和液体材料等;按成形方法可分为SLA材料、LOM材料、SLS材料、FDM材料等;按材料的化学性能又可分为树脂类材料、塑料类材料、石蜡材料、金属材料、陶瓷材料等。不同的快速成形方法要求不同性能的材料,同一种性能的材料用于不同的快速成形方法时要求材料不同的状态。例如:塑料薄膜可用于LOM,塑料粉可用于SLS。塑料丝只用于FDM。快速成形对材料的总体要求是:

a.有利于快速、精确地原型成形;

b.当原型直接用做制件、模具时,原型的机械性能和物理化学性能(强度、刚度、热稳定性、导热和导电性、加工性等)要满足使用要求;

c.当原型要间接使用时,其性能要有利于快速、精确的后续处理和应用工序,但不同的快速成形方法对原型材料性能要求不同。

(4)应用领域

目前快速成形技术被广泛地用于产品的设计评估及快速开发、产品功能的实验验证、模具快速制作、快速制造金属原型零件、微型制造等许多方面,并取得了显著的效果。

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