激光快速成型技术及其在产品设计中的应用20

激光快速成型技术及其在产品设计中的应用(2)

激光快速成型技术及其在产品设计中的应用(2) 2011年12月10日 来源： 其优点是： (1)尺寸精度较高； (2)只须对轮廓线进行切割，制作效率高； (3)无需设计支撑； (4)制成的样件有类似木质制品的硬度，稍作处理后可在200℃以下环境中使用，可进行一定的切削加工； (5)所用二氧化碳激光器寿命达20000小时； (6)构形材料价格便宜(8/kg)。 其缺点是： (1)不能直接制作塑料件； (2)表面粗糙度较高，工件表面有明显的台阶纹，成型后要进行打磨； (3)易吸湿膨胀，成形后要尽快表面防潮处理； (4)工件缺少弹性。 3、丝状材料选择性熔复(FDM:Fusedepositionodeling熔积成形) 这种快速成型机所使用的构形材料是丝状热塑性材料，其工作原理类似于标花蛋糕的制作，丝状材料由供丝机构送进喷头，在喷头中加热到熔融态，按照截面形状涂覆在工作台上，并快速冷却固化，一层完成后喷头上升一个层高，再进行下一层的涂覆。 其优点是： (1)能直接制作ABS塑料； (2)尺寸精度较高； (3)材料利用率高。 其缺点是： (1)表面粗糙度较高，需后处理； (2)成形时间较长； (3)材料昂贵(250-458/kg)； (4)悬臂结构处要设置支撑，不过新型FDM快速成形机上设置了两个喷头，一个喷成形材料，另一个喷支撑材料，并且支撑材料可以进行水溶去除，减小了后处理时间。

4、粉末材料选择性烧结(SLS:Selectedaserintering选择性激光烧结) 这种快速成型机的工作原理与SLA相仿，不过所用成形材料不是液态的光敏树脂，而是粉末状的高分子材料、金属或陶瓷与粘结剂的混合物等，粉粒直径为50-125靘，成形时先在工作台上铺一层粉末材料，并加热至略低于熔化温度，然后激光束按照截面形状进行扫描，被扫描的部分材料熔化、粘接成形，不被扫描的粉未材料仍呈粉粒状作为工件的支撑，一层完成成形后，工作台下降一个层高，再进行下一层的铺料和烧结：[HJ] 其优点是： (1)可直接得到塑料、陶瓷或金属件，可加工性好； (2)无需设计支撑。 其缺点是： (1)成形件结构疏松多孔，表面粗糙度较高； (2)成形效率不高； (3)得到的塑料、陶瓷或金属件远不如传统成形方法得到的同类材质工件，需进行渗铜等后处理，但在后处理中难于保证制件尺寸精度。 通过对以上四种快速成形机的介绍，我们可以看出：激光快速成形技术是多种先进制造技术的集成。 由于不同的快速成形机具有不同的特点，因此要根据不同的使用要求进行恰当的选择，选择中要综合考虑成形件的尺寸大小、成形件的精度要求、成形件的用途、成形件的形状、以及成形件的材质要求等等，还要权衡制作成本，例如：

大型件、实体适于用LOM制作； 小型件、薄壁件适于用SLA、FDM、SLS制作； 塑料件可用SLA、FDM直接制作，用LOM则要通过硅胶模、反应式注塑翻制； 金属件可用SLS直接制作，用其它方法则要通过铸造翻制； 表面粗糙度要求高的可SLA、LOM制作； 使用于较高温度环境下的可用LOM制作等等。 三、激光快速成型技术的前处理——STL格式文件 不论哪一种激光快速成形机都是基于三维CAD模型进行制作，并且在制成速成形件的过程中，要从三维CAD模型中提取每一层的平面轮廓信息，这是通过相应的软件完成的，其中最常见的方法是：先将三维CAD模型转换成STL格式模型，再对STL格式模型进行切片处理。 STL格式最初出现于1988年美国3DYSTEMS公司生产的SLA快速成形机中，STL就是STereoLithography的缩写，它是将三维模型的表面近似表达为小三角形平面的组合，非常相似于有限元分析中的三结点平面单元。

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