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第二章快速成型系统内容简介：液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统粉末材料选择性烧结快速成型系统薄形材料选择性切割快速成型系统丝状材料选择性熔覆快速成型系统其他快速成型系统主要快速成型系统的比较与选用2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.1SLA快速成型的原理和分类SLA快速成型技术，又称光固化成型技术；英文名称：StereoLithographyApparatus;简称：SLA或SL以光固化树脂为原料，通过计算机控制紫外激光使其凝固成型。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统SLA快速成型的原理和分类SLA快速成型的基本过程及支撑机构SLA快速成型的成型材料及其选择SLA快速成型的优缺点快速成型机简介光固化成型的应用2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.1SLA快速成型的原理和分类1.SLA快速成型的原理SLA成型系统由液槽、可升降工作台、激光器、扫描系统、和计算机控制系统等组成。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.1SLA快速成型的原理和分类1.SLA快速成型的原理2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.1SLA快速成型的原理和分类2.SLA快速成型的分类按照所用光源的不同，分为：⑴紫外激光成型⑵普通紫外光成型二者的区分是光波的波长不同。对于紫外激光，由氦镉激光器产生，波长325nm2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.1SLA快速成型的原理和分类2.SLA快速成型的分类也可由氩离子激光器产生，波长365nm对于普通紫外光，为波长为254nm的低压汞光；2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构1.激光固化的基本过程制造数据获取层准备层固化并层层堆积后处理CAD模型离散再涂层激光束扫描液面卸除支撑机构清洗零件及其他2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构1.激光固化的基本过程⑴制造数据的获取通常将CAD模型沿某一方向分层切片，从而得到一组薄片信息，包括每一薄片的轮廓信息和实体信息。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构1.激光固化的基本过程⑴制造数据的获取（a）三维造型（b）数据转换2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构1.激光固化的基本过程⑴制造数据的获取（c）确定摆放位置（d）施加支撑2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构1.激光固化的基本过程⑵层准备在获取了制造数据后，在进行层层堆积成型时，扫描前每一待固化层液态树脂的准备。层准备通常是通过涂层系统来完成。层准备有两项要求：⑴准备好待固化的一薄层树脂；⑵要求保证液面位置的稳定性和液面的平整性；2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构1.激光固化的基本过程⑶层固化在层准备好了以后，用一定波长的紫外激光按分层所获得的层片信息，以一定的顺序照射树脂面使其固化为一个薄层的过程。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构1.激光固化的基本过程⑷层层堆积层层堆积实际上是层准备和层固化的不断重复2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构1.激光固化的基本过程⑸后处理指整个零件成型后对零件进行的辅助处理工艺，包括零件的取出、清洗、卸除支撑、磨光、表面喷涂以及后固化等再处理过程。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构2.激光固化快速成型的支撑机构在光固化快速成型中，虽然不需要机械加工的工装夹具，但所有的零件在制作过程中都需要支撑。可把支撑机构看作是快速成型系统中与原型同时制作的工装夹具。支撑可以防止零件在加工过程中因收缩变形而引起的制作失败,保持原型在制作过程中的稳定性,保证原型在制作时相对于加工系统的精确定位。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构2.激光固化快速成型的支撑机构目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：⑴角板支撑（斜板支撑）主要用于支撑悬臂结构部分，角板的一个臂和垂直面连接，一个臂和悬臂部分连接，为悬臂面在制作过程中提供支撑，同时也可约束悬臂部分上翘变形。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构2.激光固化快速成型的支撑机构目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：⑵投影特征边支撑（直板支撑）主要用来支撑腿部结构。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构2.激光固化快速成型的支撑机构目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：⑶单臂板支撑这种结构主要是针对那些长条结构特征设计的，其主柱是沿着零件结构特征的中心线，或边的投影线，其次柱主要是为了加强支撑的稳定性。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构2.激光固化快速成型的支撑机构目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：⑷臂板结构支撑这种结构的支撑是一些十字交叉的臂结构，它主要是为了大的支撑区域提供内部支撑。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.2SLA快速成型的基本过程及支撑机构2.激光固化快速成型的支撑机构目前，在SLA中经常使用的几种形式的支撑：⑸柱形支撑柱形支撑主要是为零件中的孤立轮廓或一些小的无支撑结构特征提供支撑。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.3SLA快速成型的成型材料及其选择光固化成型工艺是以光固化树脂为成型材料的，成型材料的性能会直接影响成型件的质量。1.对光固化成型材料的要求两个基本条件：能够成型及成形后的形状和尺寸精度。⑴成型材料易于固化，成型后具有一定的粘接强度；⑵成型材料的粘度不能太高，以保证加工层平整；⑶成型材料本身的热影响小，收缩应力小；⑷成型材料对光有一定的透过深度；2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.3SLA快速成型的成型材料及其选择2.光固化成型材料的分类⑴自由基光固化树脂⑵阳离子光固化树脂⑶混杂型光固化树脂光固化树脂材料中主要包括齐聚物、反应性稀释剂及光引发剂。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.3SLA快速成型的成型材料及其选择3.光固化成型材料的选择目前，Ciba-Geigy、DuPont和AlliedSignal等公司都生产光固化聚合物，其牌号与性能见表2-2.SLA型快速成型系统也采用一些树脂直接制作模具。这些材料在固化后有较高的硬度、耐磨性和制件精度，价格较低。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.4SLA快速成型的优缺点1.SLA快速成型的优点⑴可成型任意复杂形状的零件，包括中空零件；⑵零件的成型周期与其复杂成型无关；⑶成型精度高；⑷成型过程中高度自动化；⑸成型效率高；⑹成型材料的利用率接近100%；⑺成型无需刀具、夹具、工装等生产准备；⑻彻底解决了CAD造型中看得见、摸不着的问题；2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.4SLA快速成型的优缺点2.SLA快速成型的缺点⑴需要设计支撑机构；⑵需要对整个截面进行扫描固化；⑶成型过程有物相变化，制件容易翘曲；⑷产生紫外激光的激光器寿命短、价格昂贵；⑸液态光固化聚合物固化后性能尚不如常用的工业塑料；⑹固化过程容易产生刺激性气体，有污染；2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.5快速成型机简介1.激光快速成型机的组成包括硬件系统和软件系统两大部分；硬件系统包括：激光发射系统、扫描系统、计算机控制系统、工作台升降系统、刮涂系统等；软件系统：三维造型软件UG、PRO/E等；数据转换与处理软件MagicsRP快速成型监控软件AFSWin2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.5快速成型机简介2.LPS-600快速成型机简介西安交通大学是我国最早研制激光快速成型技术的单位之一，其开发的LPS-600快速成型机达到国际同类产品水平。但价格只有进口价格的1/3～1/4.2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.5快速成型机简介2.LPS-600快速成型机简介采用混合式步进电机，配合细分驱动电路，与滚珠丝杠直接联接实现高分辩率驱动，省去了中间的齿轮传动级。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.5快速成型机简介2.LPS-600快速成型机简介主要技术参数：加工尺寸：600×600×500加工精度：±0.1mm加工层厚：0.1～0.3mm激光器波长：325nm激光器功率：45mW～32mW扫描系统：光斑直径：0.2mm扫描速度，2～0.2m/s数据格式：STL2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.5快速成型机简介3.其他激光快速成型机简介-激光系统：性价比高，维护方便，系统可靠，速度快，对于各种材料及复杂的零件加工稳性高。-双导轨：加工平台刚性好，精度高。-可拆卸托板：操作及清理方便，可适用于不同种类的材料。-可自动检测激光功率-加工过程可自动控制-动态聚焦上海联泰科技2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.6光固化成型的应用自美国3DSystem公司推出推出第一台商品化设备SLA-250以来，光固化成型迅速推广。1.汽车行业2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.6光固化成型的应用2.航空领域航空领域中发动机上许多零件是精密铸造的。其母模的制作可用快速成型方法制得；2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.6光固化成型的应用3.电器行业光固化原型的树脂品质，最适合电器塑料外壳的功能要求；2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第一章快速成型系统2.1.6光固化成型的应用4.医疗领域人体器官的教学与交流模型、手术规划与演练模型、植入体与手术器械开发等；2.2粉末材料选择性烧结快速成型系统第二章快速成型系统粉末材料选择性烧结工艺又称为选区激光烧结（SelectiveLaserSintering），简称SLS。由美国得克萨斯大学奥汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。该方法已被美国DTM公司商品化。SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激光下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。SLS的原理和SLA很相似。2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第二章快速成型系统2.2.1SLS快速成型的原理SLS快速成型系统组成：⑴CO2激光器⑵光学系统⑶粉料送进系统⑷回收系统⑸升降台⑹工作台⑺构造室2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第二章快速成型系统2.2.1SLS快速成型的原理SLS快速成型过程：在工作台上用辊筒铺一层加热至略低于熔化温度的粉末材料；然后，激光束在计算机的控制下，按照截面轮廓信息，对实心部分所在的粉末进行扫描，2.1液态光固化聚合物选择性固化快速成型系统第二章快速成型系统2.2.1SLS快速成型的原理SLS快速成型过程：使粉末温度升到熔化点，于是粉末颗粒交界处溶化，粉末相互粘结，逐步得到本