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1、科技成果·学术论文3激光快速成形制造技术的应用研究进展RecentAdvancesofApplicationResearchinLaserRapidPrototypingManufacturing南京航空航天大学张剑峰张建华赵剑峰沈以赴花国然黄因慧[摘要]简要介绍了几种典型激光快速成形技术1常用快速成形方法的基本原理的基本原理,分析了激光快速制造技术的研究和应用现状,并给出相应的应用实例;讨论了激光快速制造技1.1立体印刷术的研究方向,指出这种新技术广阔的应用前景。立体印刷(SLA)是美国3D-Systems公司推出的关键词:快速成形制造工程应用实体零件最早的RP技术实用
2、化产品,如图1(a)所示。其工艺[ABSTRACT]Thefundamentalprinciplesofsev2过程是:首先由CAD系统对要制造的零件进行三维实eraltypicallaserrapidprototypingmanufacturing体造型,通过专门的计算机切片软件对CAD模型进行(RPM)techniqueareintroduced.Thelateststudyand分割,形成若干薄层平面,再由CAM软件根据各薄层平面的数据生成加工指令,控制机床进行扫描,生成一applicationsoflaserrapidprototypingmanufacturin
3、gare片与激光扫描形状相同的固化光敏树脂薄片。一层固analyzed,andthecorrespodingexamplesaregiven,the化完成后,工作台下降一个切片高度,重新覆盖一薄层developmentdirectionoflaserrapidprototypingmanu2树脂材料,光扫描固化新层,如此反复形成实体零件。facturingarediscussed.Thesenewtechnologieswill1.2选择性激光烧结haveagoodprospectforapplication.选择性激光烧结(SLS)其生产过程与立体印刷相Keywords
4、:Rapidprototypingmanufacturing似,见图1(b)。首先采用铺粉装置均匀铺粉,其厚度EngineeringapplicationPart等于切片高度,然后激光根据层面的几何形状有选择地对材料进行扫描,使粉末熔化,并粘结在下层材料激光快速成形制造(RapidPrototypingManufac2上,而未被激光扫描烧结的粉末则作为零件的支撑体。turing,RPM)是80年代后期发展起来的新技术。它是在完成一层烧结后,工作台下降一个切片厚度,重新铺将计算机产生的CAD实体模型,经分层切片软件处理粉、烧结,重复这样的过程,直到烧结出整个零件。成一系列薄
5、截面层,并根据各截面层形状的二维数据,1.3叠层制造由快速成形机将材料逐层添加堆积,最终生成三维实叠层制造(LOM)是根据CAD模型各层切片的平体零件。这种快速成形制造是一种全新的生产方法,面几何信息对箔材进行分层实体切割,如图1(c)所示。其原理突破了传统的材料变形成形和去除成形的工艺首先利用激光控制装置进行X2Y切割运动,将铺在工方法,可在没有工装夹具或模具的条件下,迅速制造出作台上的一层箔材切成最下一层切片的平面轮廓,随任意复杂形状的三维实体零件,因此被认为是20世纪后工作台下降一个切片高度,箔材送进机构又将新的末制造技术领域的一次重大突破,并有可能成为21世一层箔
6、材铺上并用热压辊碾压使其牢固地粘结在已成纪的主流制造技术。形的箔材上,激光再次进行切割运动并切出第二层平目前RPM技术的快速成形方法有10多种,各种面轮廓,如此重复直至整个零件制作完成。RP方法均具有自身的特点和适应范围。比较成熟的1.4熔融沉积制造工艺有:立体印刷(StereoLightgraphyApparatus,熔融沉积制造(FDM)过程如图1(d)所示,快速成SLA),选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering,形系统将熔丝送入X2Y方向数控喷头,在喷头内将熔SLS),叠层制造(LaminatedObjectManufacturing,丝加热
7、到熔点以上喷出,自然凝固成形:一层扫描完成LOM),熔融沉积制造(FusedDepositionModelling,后,工作台下降一个切片高度扫描下一层,直到零件制FDM)和三维打印(Three-DimensionalPrinting,3DP)作完成。等。1.5三维打印三维打印(3DP)的工作原理类似于喷墨打印,即3国防预研基金资助项目。利用喷嘴将液态粘接剂喷在预先铺好的粉层特定区342002年第7期科技成果·学术论文图1快速原型制造工艺示意图Fig.1SchemeoftheRPMprocess域,再铺粉并选区喷粘结剂,这样逐
