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几种常见快速成型工艺优缺点比较1

时间: 2011-07-16 06:04 来源: 作者: 点击:

FDM
    丝状材料选择性熔覆(Fused Deposition Modeling)快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法,简称FDM.
    丝状材料选择性熔覆的原理室,加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动。热塑性丝状材料(如直径为1.78mm的塑料丝)由供丝机构送至喷头,并在喷头中加热和溶化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。
    这种工艺方法同样有多种材料选用,如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,小型系统可用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆,成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS(MABS)材料具有较好的化学稳定性,可采用加码射线消毒,特别适用于医用。但成型精度相对较低,不适合于制作结构过分复杂的零件。
    FDM快速原型技术的优点是:
    1、 制造系统可用于办公环境,没有毒气或化学物质的危险。
    2、 工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
    3、 可快速构建瓶状或中空零件。
    4、 原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换。
    5、 原材料费用低,一般零件均低于20美元。
    6、 可选用多种材料,如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。
    FDM快速原型技术的缺点是:
    1、 精度较低,难以构建结构复杂的零件。
    2、 垂直方向强度小。
    3、 速度较慢,不适合构建大型零件。
    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,使皮肤过敏。
    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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