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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)翻譯） 第 9 頁(yè)
介紹了快速成型
摘 要：術(shù)語(yǔ)快速成型(RP)指的是一個(gè)類的技術(shù)被用來(lái)生產(chǎn)實(shí)物逐層直接從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的數(shù)據(jù)。這些技術(shù)允許設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)有明顯的快速原型,而不僅僅是二維的圖片。除了視覺(jué)教具來(lái)交流思想和員工或客戶,這些原型可以用來(lái)測(cè)試的各個(gè)方面,德-標(biāo)志,如風(fēng)洞試驗(yàn)和尺寸檢查。在一個(gè)介紹了快速成型100 – 5固體曲面加工或分層制造。小系列和復(fù)雜的部分,這些技術(shù)往往是最好的生產(chǎn)過(guò)程可用。他們不是那么每個(gè)部分都全局制造問(wèn)題。畢竟,數(shù)控技術(shù)及注射成型十分經(jīng)濟(jì)、使用最廣泛的語(yǔ)言,有才能,并提供廣泛的材料的選擇。
圖5.1 一個(gè)條形碼掃描儀的原型
在快速成型中,術(shù)語(yǔ)“快速”是相對(duì)的,它的目的是自動(dòng)化的一步,從CAD數(shù)據(jù)機(jī),而不是在速度的技術(shù)。根據(jù)尺寸的物體,生產(chǎn)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)幾十天,特別是復(fù)雜的零件或當(dāng)長(zhǎng)冷卻時(shí)間是必需的。這看起來(lái)可能緩慢,但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝要求的時(shí)間,比如加工。這個(gè)相對(duì)快速生產(chǎn)使得分析零件的設(shè)計(jì)非常早期的階段,減少導(dǎo)致設(shè)計(jì)費(fèi)用。成本也會(huì)減少,因?yàn)榭焖俪尚瓦^(guò)程完全自動(dòng)化。因此,需要的技能,個(gè)人工匠不超過(guò)完成的部分。
一般的優(yōu)點(diǎn):
1、自由的設(shè)計(jì):降低生產(chǎn)零件的積累層。
2、好自動(dòng)化:沒(méi)有監(jiān)管是必要的,在建設(shè)進(jìn)程。
3、相對(duì)容易使用:有術(shù)后處理的準(zhǔn)備是必要的。
4、避免高成本的原型工具,允許設(shè)計(jì)迭代。
5、物理模型很容易檢查錯(cuò)誤。
總體劣勢(shì):
1、精度一般> 0.1毫米。
2、材料的性能:產(chǎn)品會(huì)很脆弱的,另一些則需要后置處理(如3-DP)。
3、樓梯套管效果:因?yàn)橐粋€(gè)斜端面用幾層構(gòu)造, 樓梯套管就要開(kāi)始了。
5.1 基本程序
快速成型技術(shù)分為以下的流程步驟(見(jiàn)圖5.2)。
1、創(chuàng)建一個(gè)CAD模型可以通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)新的或掃描一個(gè)現(xiàn)有的對(duì)象。
2、將CAD數(shù)據(jù)STL格式。因?yàn)楦鞣NCAD軟件包使用大量的不同的算法,可用來(lái)代表固體物品,STL格式(標(biāo)準(zhǔn)三角語(yǔ)言)已被采用的標(biāo)準(zhǔn)快速成型行業(yè)建立一致性。這是一個(gè)具體的可視化STL文件的產(chǎn)品幾何,建立在三角形。利用三角形來(lái)描述一個(gè)表面,曲面只能進(jìn)行研究和探討。三角形的人數(shù)增加了(也就是說(shuō),提高分辨率)產(chǎn)生一個(gè)更好的方法。然而,它也增大了STL文件。所以,找到最適宜的文件大小和部分平衡精度。
圖5.2 基本RP工藝中(FDM)。
3、STL文件轉(zhuǎn)換成薄切片橫向?qū)?。STL文件的大小和方向,是切成層與一個(gè)預(yù)定義的厚度。
4、生成一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)。這額外的步驟,不需要所有的技巧。由于該模型建立在層中,可能會(huì)有區(qū)別,它們可能漂走或有低垂特征,它可以產(chǎn)生扭曲。結(jié)構(gòu)必須得到補(bǔ)充,這能夠被很容易移除建筑物后的一步。
5、生產(chǎn)模型逐層。通過(guò)建立在機(jī)器上一層生成的切片重建，這可能是全自動(dòng)的。
6、后置處理。這一步提高清洗并完成模型和(如果基地或支持結(jié)構(gòu)建造)去除支撐結(jié)構(gòu)。一些原料需要治愈破壞或達(dá)到最優(yōu)性能。
5.2 目前技術(shù)與材料制成
一個(gè)廣泛的技術(shù)和材料可用于快速原型。有十多個(gè)商業(yè)快速成型過(guò)程和超過(guò)5個(gè)概念建模過(guò)程，都有獨(dú)特的性質(zhì)。經(jīng)過(guò)全球研究,該范圍是快速增長(zhǎng)的。商業(yè)技術(shù)是可行的。生產(chǎn)對(duì)象是塑料、陶瓷、金屬木材和紙。
在技術(shù)方面：
1、 立體聲平版印刷術(shù)。
2、 選擇性激光燒結(jié)。
3、 熔融沉積模型。
4、 三維打印。
5、 制造疊層對(duì)象。
6、 多射流模型。
7、 激光工程的粉末冶金零件近凈成形。
5.2.1 立體聲平版印刷術(shù)
立體聲平版印刷(SLA立體聲平版印刷術(shù)裝置) 3 D系統(tǒng)有限公司建立于1987年,第一步,也是最商業(yè)化應(yīng)用快速成型方法。一個(gè)平臺(tái)被放置浴缸里的光敏固化樹(shù)脂維持在一個(gè)程度以下,留下了一個(gè)小層樹(shù)脂之間最高的平臺(tái)和表面的浴缸里。激光或氬離子產(chǎn)生紫外線輻射的320 - 370納米，然后打擊預(yù)期波長(zhǎng)區(qū)域,從而固化樹(shù)脂的選擇性。作為層完成,該平臺(tái)降落允許液體樹(shù)脂流動(dòng)在先前治愈的區(qū)域。一個(gè)雨刮片清除多余的液體從光頭表面。這是必要的,達(dá)到一致橫掃層厚度和防止空氣的陷阱。作為新層是治愈,它堅(jiān)持前層。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到目標(biāo)是完成。在完成,對(duì)象提出了以上的流體,使樹(shù)脂可以排出。目的是仔細(xì)清洗溶劑移除,除去樹(shù)脂。清潔過(guò)的對(duì)象必須放置在一個(gè)紫外線烤箱,確保所有樹(shù)脂是完整的。在這一過(guò)程中,功能必須被開(kāi)發(fā)。這種結(jié)構(gòu)就可以很容易的生成軟件,是由一系列的細(xì)長(zhǎng)柱或格祭祀組成的。
圖5.3 原理的二語(yǔ)習(xí)得過(guò)程
圖5.4一個(gè)詳細(xì)的DMD microSLA復(fù)制使用鏡子
一個(gè)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)也創(chuàng)造了基底,以防止該模型從黏合建設(shè)平臺(tái)。因此,另外一方面完成,將需要去除這些輔助結(jié)構(gòu)和留下了的小表面。
大量的光敏聚合物是市面上買得到的,包括明礬、耐水,和靈活的樹(shù)脂,例如PA、ABS、PP、橡膠材料。公差,表面光潔度依靠層厚度控制下的平臺(tái)數(shù)量下降到樹(shù)脂。一般來(lái)說(shuō),不同層厚度0.05 - -0.5毫米,它是基于標(biāo)準(zhǔn)的二語(yǔ)習(xí)得過(guò)程。而不是描繪一個(gè)橫截面有激光時(shí)一個(gè)正常的投影儀覆蓋整個(gè)截面的一次。由于高分辨率的梅爾(像素大小:39m)和準(zhǔn)確的定位系統(tǒng)的平臺(tái)(層厚度:25米)、可以產(chǎn)生包含高度詳細(xì)的特點(diǎn)。
特點(diǎn):
1、長(zhǎng)期的治療會(huì)導(dǎo)致在導(dǎo)致里面固化。
2、部分可以相當(dāng)脆弱。
3、支護(hù)結(jié)構(gòu)是必需的。
4、材料可能有毒。
5.2.2 選擇性激光燒結(jié)
選擇性激光燒結(jié)(SLS)是一個(gè)過(guò)程,是在1989年由德克薩斯大學(xué)的卡爾迪克阿申請(qǐng)的專利。一層粉(粒徑大約50米)分布在一個(gè)平臺(tái)和加熱溫度低于熔化溫度。一個(gè)二氧化碳激光需要培養(yǎng)溫度只有輕微的選擇性融化粉末粒子。作為加工層,該平臺(tái)向下移動(dòng)的一層一層的厚度(約0.10 - -0.15毫米)和新的粉末擴(kuò)散。當(dāng)激光暴露的新層,它會(huì)融化以前的蠟層。這個(gè)過(guò)程重復(fù)直到加工完成。
建立量已經(jīng)冷卻到室溫后的加工對(duì)象可以除去料層的時(shí)候要去除多余的粉末，刪除所有的對(duì)象噴砂顆粒。周圍的粉末粒子作為輔助材料為對(duì)象,所以沒(méi)有額外的結(jié)構(gòu)是必要的。此外,更多的物體能建立在同一時(shí)間,因?yàn)樗鼈兛梢栽趯?duì)方的上面/網(wǎng)狀。多余的粉末可被重復(fù)利用。然而,它需要原始粉混合,保證好的產(chǎn)品的質(zhì)量。常用的材料是尼龍選擇性激光燒結(jié)、玻璃填充尼龍和聚苯乙烯。該方法也被擴(kuò)展到難以加工的金屬和陶瓷材料。
圖5.5選擇性激光燒結(jié)過(guò)程的原理
圖5.6準(zhǔn)確定位元素與內(nèi)部產(chǎn)生選擇性鉸鏈
特點(diǎn):
1、 使功能部件的主要優(yōu)勢(shì)在本質(zhì)上完好材料。
2、 良好的綜合機(jī)械性能,取決于建筑朝向等因素。
3、 粉表面。
4、 很多變量控制。
5、 沒(méi)有支持需要 。
5.2.3 熔融沉積建模
熔融堆積成型(FDM)開(kāi)發(fā)的是第二種使用得最廣泛的快速成形工藝。塑料燈絲的線程可以從一個(gè)線圈和注入在擠壓頭,它在哪兒加熱、擠壓通過(guò)一個(gè)小的噴嘴。由于擠壓頭裝在機(jī)械階段,需要幾何可以形容,一次一層。熔融塑料凝固被壓積和債券后立即層下面。支持材料是放下同樣通過(guò)另一擠壓頭。這個(gè)平臺(tái),目的是建立步驟下一層的厚度。整個(gè)系統(tǒng)被包含在一個(gè)烤箱加熱室召開(kāi)溫和的溫度高于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物。這提供了更好的控制過(guò)程,因?yàn)閴毫δ軌蚍潘?。在二語(yǔ)習(xí)得過(guò)程中,外伸特征需要被支持。這種支持資料需要被刪除在二級(jí)操作。商業(yè)上可用水溶性支持材料促進(jìn)這一最后一步。ABS、聚碳酸酯、聚苯基)常用材料在熔融沉積工藝。
圖5.7 熔融沉積工藝原理的
圖5.8 掃描處理和射箭FDM繁殖
特點(diǎn):
1、 辦公室友好和平靜。
2、 相當(dāng)快的區(qū)分小零件。
3、 良好的綜合機(jī)械性能,適用于生產(chǎn)運(yùn)作快的部分。
4、 容易得到的材料。
5.2.4 立體印刷
在一些教材中,術(shù)語(yǔ)“三維打印”(3-DP)用于所有快速成型工藝。麻省理工學(xué)院的印刷過(guò)程被稱為發(fā)展到這兒來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中,一層粉末分布在一個(gè)平臺(tái)。聯(lián)系在一起的粒子是由一個(gè)液體選擇性膠粘劑(粘結(jié)劑的解決方案)。這種液體是保存在二維模式由一個(gè)多通道噴射頭。當(dāng)電流層完成,該平臺(tái)向下移動(dòng)的一層的厚度,這樣一個(gè)新層可以傳播。這個(gè)過(guò)程將重復(fù)進(jìn)行,直到整個(gè)對(duì)象內(nèi)部形成粉床上。在完成,目的是提高和額外的粉是拒絕了,留下一個(gè)脆弱的“綠色”對(duì)象。這是必要的滲入另一種物質(zhì)的部分改善機(jī)械特性。
不支持結(jié)構(gòu)要求,因?yàn)橹車姆勰┝Ｗ又С值痛沟奶攸c(diǎn)。通過(guò)添加顏色黏合劑溶液,在每一個(gè)物體可以產(chǎn)生預(yù)期的色調(diào)。淀粉、石膏、藥品(生產(chǎn)控制藥品用量)、陶瓷和金屬都是常用的材料(粉)3-DP。
圖5.9 3-DP原理的過(guò)程
圖5.10 三維打印景觀
特點(diǎn)：
1、 限制的分辨率和表面光潔度。
2、 易碎的東西需要滲透。
5.2.5 制造疊層對(duì)象
在層合對(duì)象制造(情況),一張紙(頭寸從飼料卷)與聚乙烯涂層在背面被放在了一個(gè)平臺(tái)。該涂料是由一個(gè)加熱輥融化,使本文堅(jiān)持平臺(tái)。然后,一個(gè)二氧化碳激光裁剪橫截面的對(duì)象和一個(gè)邊境。激光也造成了孵化標(biāo)志,或立方體周圍的模式在邊境。這些立方體表現(xiàn)得像一個(gè)支持的構(gòu)造模型。當(dāng)激光已經(jīng)看完了那層工程竣工后,該模型被在一個(gè)塊的紙張。當(dāng)所有的周圍的方塊已經(jīng)被移除了,未完成的部分是沙下來(lái)。濕度和溫度依賴性的文章資料可以降低鍍層的模型。終點(diǎn)和準(zhǔn)確性并不好,因?yàn)榕c其他一些方法;然而,物體的外觀和感覺(jué)的木頭可以工作和完成象木頭。
圖5.11 摘要原理的過(guò)程
圖5.12 喇叭原型使用情況
5.2.6 Multijet建模
多點(diǎn)噴射建模(MJM)是利用多個(gè)打印頭存放水滴的材料在連續(xù)、薄層。兩個(gè)主要MJM技術(shù)可以被辨識(shí)出來(lái)。由于其相對(duì)較快的生產(chǎn),該方法對(duì)工程或市場(chǎng)快速形成研究設(shè)計(jì)事務(wù)所(概念建模)。然而,蠟?zāi)？勺鳛殍T造主人模式,將會(huì)使在視覺(jué)。一個(gè)打印頭噴流兩個(gè)獨(dú)立的材料,光固化丙烯酸聚合物基模型照片資料和臘狀物質(zhì)生產(chǎn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)模型。
圖5.13 TM熱射流原理的過(guò)程
圖5.14 蠟?zāi)Ｉa(chǎn)