快速原型技术是一种涉及多学科的新型综合制造技术。是用离散分层的原理制作产品原型的总称,其原理为:产品三维cad模型→分层离散→按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料→生成实体模型。
该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体,依靠cad软件,在计算机中建立三维实体模型,并将其切分成一系列平面几何信息,以此控制激光束的扫描方向和速度,采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料,从而快速堆积制作出产品实体模型。 快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称,其原理为:产品三维cad模型→分层离散→按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料→生成实体模型。
快速原型技术突破了“毛坯→切削加工→成品”的传统的零件加工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种创新的薄层迭加的加工方法。与传统的切削加工方法相比,快速原型加工具有以下优点:
(1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等,大大降低了新产品的开发成本和开发周期。
(2)属非接触加工,不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具,无刀具磨损和切削力影响。
(3)无振动、噪声和切削废料。
(4)可实现夜间完全自动化生产。
(5)加工效率高,能快速制作出产品实体模型及模具。
sla敏树脂选择性固化是采用立体雕刻(stereolithography)原理的一种工艺,简称sla,也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
在树脂液槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时,可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度,聚焦后的激光束,在计算机的控制下,按照截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使被扫描区域的树脂固化,从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后,工作台下降一层薄片的高度,以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖,以便进行第二层激光扫描固化,新固化的一层牢固的粘结在前一层上,如此重复不已,知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面,即可取出工件,进行清洗和表面光洁处理。
光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件,能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作,或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具,以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模,使目前较为成熟的快速原型工艺。
sla快速原型技术的优点是:
1、 系统工作稳定。系统一旦开始工作,构建零件的全过程完全自动运行,无需专人看管,直到整个工艺过程结束。
2、 尺寸精度较高,可确保工件的尺寸精度在0.1mm以内。
3、 表面质量较好,工件的最上层表面很光滑,侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平。
4、 系统分辨率较高,因此能构建复杂结构的工件。
sla快速原型的技术缺点:
1、 随着时间推移,树脂会吸收空气中的水分,导致软薄部分的弯曲和卷翅。
2、 氦-镉激光管的寿命仅3000小时,价格较昂贵。同时需对整个截面进行扫描固化,成型时间较长,因此制作成本相对较高。
3、可选择的材料种类有限,必须是光敏树脂。由这类树脂制成的工件在大多数情况下都不能进行耐久性和热性能试验,且光敏树脂对环境有污染,使过敏。
4、 需要设计工件的支撑结构,以便确保在成型过程中制作的每一个结构部委都能可靠定位。
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