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什么是激光快速成型?

发布时间:2012-12-27

自二十世纪八十年代末发展至今,激光快速成型己成为现代先进制造技术中的一项支柱技术。今天,我就来为大家讲解一下激光快速成型的内容,让大家更进一步的了解它。

激光快速成型的简介

激光分层制造属于快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术领域,与传统制造技术相比,RP技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富样等鲜明特点的先进制造技术。


激光快速成型
 
激光快速成型(Laser Rapid Prototyping),简称LRP,是将CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集成的一种全新制造技术。与传统制造方法相比具有:原型的复制性、互换性高;制造工艺与制造原型的几何形状无关;加工周期短、成本低,一般制造费用降低50%,加工周期缩短70%以上;高度技术集成,实现设计制造一体化。将计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机数字控制、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集成的一种全新制造技术。主要有立体光造型(SLA)技术、选择性激光烧结(SLS) 技术、激光熔覆成型(LCF)技术、激光近型(LENS)技术、激光薄片叠层制造(LOM)技术 、激光诱发热应力成型(LF)技术及三维印刷技术等。

激光快速成型的原理

1.立体光造型技术(SLA)原理:SLA技术又称光固化快速成形技术,其原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描,被扫描区域的树脂薄层(约十分之几毫米)产生光聚合反 应而固化,形成零件的一个薄层。工作台下移一个层厚的距离,以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂,进行下一层的扫描加工,如此反复,直到整个原型 制造完毕。由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用,故在工作时只需功率较低的激光源。此外,因为没有热扩散,加上链式反应能够很好地控制,能保 证聚合反应不发生在激光点之外,因而加工精度高 ),表面质量好,原材料的利用率接近100%,能制造形状复杂、精细的零件,效率高。对于尺寸较大的零件,则可采用先分块成形然后粘接的方法进行制作。


立体光造型技术
 
2.选择性激光烧结技术(SLS) 原理:选择性激光烧结技术(SLS技术)与立体光造型技术(SLA技术) 很相似,也是用激光束来扫描各原材料,但用粉末物质代替了液态光聚 合物,并以一定的扫描速度和能量作用于粉末材料 。SLS技术以固体粉末材料直接成型三维实体零件,不受零件形状复杂程度的限制,不需要任何的工装模具,直接将CAD三维模型转换为实体零件,该技术以原型 复杂系数最大、应用范围最广、运行成本最低著称,采用该技术能够大大缩短产品研制开发周期,减少产品研制开发费用,加快产品更新速度,迅速响应市场需求, 从而大大提升企业核心竞争力。

3. 激光熔覆成型技术 (LCF) 原理 :LCF技术的工作原理与其他快速成形技术基本相同,也是通过对工作台数 控,实现激光束对粉末的扫描熔覆,最终成形出所需形状的零件。激光熔覆成型 技术原理图如图所示,目前用此法制造出复杂截面变换器的零件外形的误差在 0.5mm以内。

4.激光近型(LENS)制造技术原理: LENS技术是将SLS技术和LCF技术相结合,并保持了这两种技术的优点。 激光近形制造技术(简称LENS)技术,将快速成型技术中的选择性激光烧结技术和 激光熔覆成型技术结合了起来。激光近形制造技术的基本原理如图所示。该系统主 要由4部分组成:计算机、高功率激光器、多坐标数控工作台和送粉装置。

5.激光薄片叠层制造(LOM) 技术原理:是利用在一定条件下(如加热等) 可以黏结的带状材料(通常使用纸或陶 瓷基或金属材料),运用激光切割出按照 RP软件离散出的各层形状,随后再使各 层黏合为一个几何整体。 薄片叠层制造技术是一种常用来制作模具的新型快速成型技术。其工作原理就是, 首先用大功率激光束切割金属薄片。然后将多层薄片叠加,并使其形状逐渐发生变 化,最终获得所需原型(模具)的立体几何形状。

激光快速成型的特点


1.数字化制造。

2.高度柔性和适应性。可以制造任意复杂形状的零件。

3.直接 CAD 模型驱动。如同使用打印机一样方便快捷。

4.快速。从 CAD 设计到原型(或零件)加工完毕,只需几十分钟至几十小时。

5.材料类型丰富多样,包括树脂、纸、工程蜡、工程塑料(ABS 等) 、陶瓷粉、金属粉、砂等, 可以在航空,机械,家电,建筑,医疗等各个领域应用。

总而言之,通过这次说明,希望大家获得了知识很多,能在今后的工作上有所帮助。
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