快速成形技术在铸造生产中的应用

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1、快速成形技术在铸造生产中的应用

2、第1图2立体光刻装置示意图SLA方法是目前快速成形技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。SLA工艺成形的零件精度较高，多年的研究改进了截面扫描方式和树脂成形性能，使该工艺的加工精度能达到0.1mm。但这种方法也有自身的局限性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、有的光固化树脂有一定的毒性等。（2）选择性激光烧结(SLS)选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering，简称SLS)是用二氧化碳类红外激光对已预热(或未预热)的金属粉末或者塑料粉末一层层地扫描加热，使其达到烧结温度，最后烧结出由金

3、属或塑料制成的立体结构。选择性激光烧结与立体印刷的生产过程相似，首先还是由CAD/CAM系统根据CAD模型各层切片的平面几何信息生成x-y激光束在各层粉末上的数控运动指令。制作过程如图3所示，随着工作台的分步下降，将粉末一层一层地撒在工作台上，再用平整滚将粉末滚平、压实，每层粉末的厚度均对应于CAD模型的切片厚度。各层上经激光扫描加热的粉末被烧连到基体上，而未被激光扫描的粉末仍留在原处起支撑作用，直至烧结出整个零件。SLS工艺的特点是材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、石蜡等材料的零件，特别是可以制造金属零件，这使SLS工艺颇具吸引力。SLS

4、工艺无需加支撑，因为未烧结的粉末起到了支撑的作用。图3选择性激光烧结示意图（3）叠层实体制造(LOM)叠层实体制造(LaminatedObjectManufacturing，简称LOM)又名分层(或层压)实体制造，它的生产程序与前述两种方法相近，其主要特点是根据CAD模型各层切片的平面几何信息对箔材(通常为纸)进行分层实体切割。如图4所示的装置由供料轴和收料轴不断传送箔材。工作时激光器发出的CO2激光束进行x-y切割运动，将铺在升降台上的一层箔材切成最下一层切片的平面轮廓。随后升降台下降一层高度，箔材供料轴和收料轴又传送新的一层箔材，铺上并用热压辊碾压使

5、其牢固地粘在已成型的箔材上，激光束再次进行切割运动切出第二层平面轮廓，如此重复直至整个三维零件制作完成。LOM工艺只须在箔材或者纸上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面。因此成形厚壁零件的速度较快，易于制造大型零件。工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用，所以LOM工艺无需加支撑。图4叠层实体制造示意图（4）融积成形(FDM)融积成形(FusedDepositionModeling，简称FDM)，其成形材料可用铸造石蜡、尼龙(聚酯塑料)、ABS塑料及医用MABS塑料，可实现塑料零件无注塑成形制造。FDM融积成形系统采用专用喷头，成形材

6、料以丝状供料，材料在喷头内被加热熔化，喷头直接由计算机控制沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出沉积成实体零件的一超薄层，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。整个模样从基座开始，由下而上逐层堆积生成，如图5所示。图5融积成形示意图FDM工艺不用激光器件，因此使用、维护简单，成本较低，无毒无味和运行稳定可靠，适合办公室环境使用，符合环保要求。用石蜡成形的零件原型，可以直接用于熔模铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。由于以FDM工艺为代表的熔融材料堆积成形工艺具有一些显著优点，该类工艺发展非常迅速。（5

7、）三维印刷(3DP)三维印刷(ThreeDimensionPrinting，简称3DP)工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘结剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面，如图6所示。用粘结剂粘接的零件强度较低，还须后处理。先烧掉粘结剂，然后在高温下渗入金属，使零件致密化，提高强度。图6三维印刷示意图该工艺已被美国的Soligen公司以DSPC(DirectShellProductionCasting)名义商品化，用以制造铸造用的陶瓷壳体和芯子。图2立体光刻装置示意图S

8、LA方法是目前快速成形技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。SLA工艺成形的零件精度较高，多年的研究改进了截面扫描方式和树脂成形性能，使该工艺的加工精度能达到0.1mm。但这种方法也有自身的局限性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、有的光固化树脂有一定的毒性等。（2）选择性激光烧结(SLS)选择性激光烧结(SelectiveLaserSintering，简称SLS)是用二氧化碳类红外激光对已预热(或未预热)的金属粉末或者塑料粉末一层层地扫描加热，使其达到烧结温度，最后烧结出由金属或塑料制成的立体结构。选择性激光烧结与立体印刷的生产过程相

9、似，首先还是由CAD/CAM系统根据CAD模型各层切片的平面几何信息生成x-y激