目前快速成型主要工藝方法及其分類見(jiàn)圖1所示。僅介紹目前較為常用的工藝方法,。

光固化法(SL)是目前最為成熟和廣泛應(yīng)用的一種快速成型制造工藝,。這種工藝以液態(tài)光敏樹(shù)脂為原材料，在計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光按預(yù)定零件各分層截面的輪廓軌跡對(duì)液態(tài)樹(shù)脂逐點(diǎn)掃描,，使被掃描區(qū)的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合(固化)反應(yīng),，從而形成零件的一個(gè)薄層截面。完成一個(gè)掃描區(qū)域的液態(tài)光敏樹(shù)脂固化層后,，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚,，使固化好的樹(shù)脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹(shù)脂然后重復(fù)掃描、固化,，新固化的一層牢固地粘接在一層上,，如此反復(fù)直至完成整個(gè)零件的固化成型。

SL工藝的優(yōu)點(diǎn)是精度較高,，一般尺寸精度可控制在0.01mm;表面質(zhì)量好;原材料利用率接近100%;能制造形狀特別復(fù)雜,、精細(xì)的零件;設(shè)備市場(chǎng)占有率很高。缺點(diǎn)是需要設(shè)計(jì)支撐;可以選擇的材料種類有限;制件容易發(fā)生翹曲變形;材料價(jià)格較昂貴,。該工藝適合比較復(fù)雜的中小型零件的制作,。

選擇性激光燒結(jié)法(SLS)是在工作臺(tái)上均勻鋪上一層很薄(100μ-200μ)的作金屬(或金屬)粉末，激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照零件分層截面輪廓逐點(diǎn)地進(jìn)行掃描,、燒結(jié),，使粉末固化成截面形狀。完成一個(gè)層面后工作臺(tái)下降一個(gè)層厚,，滾動(dòng)鋪粉機(jī)構(gòu)在已燒結(jié)的表面再鋪上一層粉末進(jìn)行下一層燒結(jié),。未燒結(jié)的粉末保留在原位置起支撐作用，這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直至完成整個(gè)零件的掃描,、燒結(jié),，去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨,、烘干等處理后便獲得需要的零件,。用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行直接燒結(jié)的工藝正在實(shí)驗(yàn)研究階段，它可以直接制造工程材料的零件。

SLS工藝的優(yōu)點(diǎn)是原型件機(jī)械性能好,，強(qiáng)度高;無(wú)須設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;可選材料種類多且利用率高(100%),。缺點(diǎn)是制件表面粗糙，疏松多孔,，需要進(jìn)行后處理;制造成本高,。

采用各種不同成分的金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)滲銅等后處理特別適合制作功能測(cè)試零件;也可直接制造金屬型腔的模具,。采用蠟粉直接燒結(jié)適合于小批量比較復(fù)雜的中小型零件的熔模鑄造生產(chǎn),。

這種工藝是通過(guò)將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出,，按照零件每一層的預(yù)定軌跡,，以固定的速率進(jìn)行熔體沉積（如圖4）。每完成一層,，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚進(jìn)行迭加沉積新的一層,，如此反復(fù)最終實(shí)現(xiàn)零件的沉積成型。FDM工藝的關(guān)鍵是保持半流動(dòng)成型材料的溫度剛好在熔點(diǎn)之上(比熔點(diǎn)高1℃左右),。其每一層片的厚度由擠出絲的的直徑?jīng)Q定,，通常是0.25~0.50mm 。

FDM的優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高;材料成本低;可選材料種類多;工藝簡(jiǎn)潔,。缺點(diǎn)是精度低;復(fù)雜構(gòu)件不易制造,，懸臂件需加支撐;表面質(zhì)量差。該工藝適合于產(chǎn)品的概念建模及形狀和功能測(cè)試,，中等復(fù)雜程度的中小原型,，不適合制造大型零件。

LOM工藝是將單面涂有熱溶膠的紙片通過(guò)加熱輥加熱粘接在一起,，位于上方的激光切割器按照CAD分層模型所獲數(shù)據(jù),，用激光束將紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓，然后新的一層紙?jiān)侬B加在上面,，通過(guò)熱壓裝置和下面已切割層粘合在一起，激光束再次切割,，如此反復(fù)逐層切割,、粘合、切割……直至整個(gè)模型制作完成,。

LOM工藝優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;只需切割輪廓,，無(wú)需填充掃描;制件的內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形小;制造成本低。缺點(diǎn)是材料利用率低,，種類有限;表面質(zhì)量差;內(nèi)部廢料不易去除,，后處理難度大。該工藝適合于制作大中型、形狀簡(jiǎn)單的實(shí)體類原型件,，特別適用于直接制作砂型鑄造模,。

三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點(diǎn)噴射粘合劑來(lái)粘結(jié)粉末材料的方法制造原型。3DP的成型過(guò)程與SLS相似,，只是將SLS中的激光變成噴墨打印機(jī)噴射結(jié)合劑（如圖6）,。

該技術(shù)制造致密的陶瓷部件具有較大的難度，但在制造多孔的陶瓷部件（如金屬陶瓷復(fù)合材多孔坯體或陶瓷模具等）方面具有較大的優(yōu)越性,。

材料問(wèn)題：

目前所使用的成型材料成型后的機(jī)械性能還不能滿足零件的功能需要,，必須經(jīng)過(guò)后處理才能達(dá)到使用要求。采用金屬材料和高強(qiáng)度材料直接成型是RPM的一個(gè)重要發(fā)展方向,。美國(guó)Michigan大學(xué)的Manzumd采用大功率激光器進(jìn)行金屬熔焊直接成型鋼質(zhì)模具的研究,。

成型精度和質(zhì)量問(wèn)題：

目前快速成型制件的精度和表面質(zhì)量大多不能滿足工程使用要求，只能作為概念造型和功能測(cè)試的原型使用,，必須改進(jìn)成型工藝和快速成型軟件,。美國(guó)Stanford大學(xué)的Prints采用逐層累加與五坐標(biāo)數(shù)控加工結(jié)合的方法，用激光將金屬直接燒結(jié)成型,，可獲得與數(shù)控加工相近的精度,。

應(yīng)用問(wèn)題：

從制造目標(biāo)來(lái)說(shuō)RPM主要用于:快速概念設(shè)計(jì)及功能測(cè)試原型制造;快速模具原型制造;快速功能零件制造。但大多數(shù)RPM是作為原型件進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和功能測(cè)試等,?？焖僦苯又颇＜翱焖俟δ芰慵圃焓荝PM面臨的一個(gè)重大技術(shù)難題，也是RPM技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向,。根據(jù)不同的制造目標(biāo)RPM技術(shù)將相對(duì)獨(dú)立發(fā)展,，更加趨于專業(yè)化。

來(lái)源：王博博士

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