1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一 論述并比較SLA.SLS.FDM和LOM快速成形技術(shù)各有哪些技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)？SLA液態(tài)樹脂光固化成型光敏樹脂選擇性固化快速原型技術(shù)適合于制作中小形工件，能直接得到塑料產(chǎn)品。主要用于概念模型的原型制作，或用來做裝配檢驗(yàn)和工藝規(guī)劃。它還能代替臘模制作澆鑄模具，以及作為金屬噴涂模、環(huán)氧樹脂模和其他軟模的母模，使目前較為成熟的快速原型工藝。 優(yōu)點(diǎn)：1、需要專門實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。 2、系統(tǒng)工作相對穩(wěn)定。 3、 尺寸精度較高，可確保工件的尺寸精度在0.1mm（但，國內(nèi)SLA精度在0.10.3mm之間，并且存在一定的波動(dòng)性）。 

2、4、 表面質(zhì)量較好，工件的最上層表面很光滑，側(cè)面可能有臺階不平及不同層面間的曲面不平。 5、 系統(tǒng)分辨率較高。 缺點(diǎn)： 1、需要專用的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，成型件需要后處理，二次固化，防潮處理等工序。 2、隨著時(shí)間推移，樹脂會(huì)吸收空氣中的水分，導(dǎo)致軟薄部分的彎曲和卷翅。 3、氦-鎘激光管的壽命僅3000小時(shí)，價(jià)格較昂貴。同時(shí)需對整個(gè)截面進(jìn)行掃描固化，成型時(shí)間較長，因此制作成本相對較高。 4、 可選擇的材料種類有限，必須是光敏樹脂。由這類樹脂制成的工件在大多數(shù)情況下都不能進(jìn)行耐久性和熱性能試驗(yàn)，且光敏樹脂對環(huán)境有污染，使皮膚過敏。 5、

3、 需要設(shè)計(jì)工件的支撐結(jié)構(gòu)，以便確保在成型過程中制作的每一個(gè)結(jié)構(gòu)部位都能可靠定位，支撐結(jié)構(gòu)需在未完全固化時(shí)手工去除，容易破壞成型件。SLA 的優(yōu)勢 1. 光固化成型法是最早出現(xiàn)的快速原型制造工藝,成熟度高,經(jīng)過時(shí)間的檢驗(yàn). 2. 由CAD數(shù)字模型直接制成原型,加工速度快,產(chǎn)品生產(chǎn)周期短,無需切削工具與模具. 3.可以加工結(jié)構(gòu)外形復(fù)雜或使用傳統(tǒng)手段難于成型的原型和模具. 4. 使CAD數(shù)字模型直觀化,降低錯(cuò)誤修復(fù)的成本. 5. 為實(shí)驗(yàn)提供試樣,可以對計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證與校核. 6. 可聯(lián)機(jī)操作,可,利于生產(chǎn)的自動(dòng)化. SLA 的缺憾 1. SLA系統(tǒng)造價(jià)高昂,使用和維護(hù)成本過高. 2.

4、SLA系統(tǒng)是要對液體進(jìn)行操作的精密設(shè)備,對工作環(huán)境要求苛刻. 3. 成型件多為樹脂類,強(qiáng)度,剛度,耐熱性有限,不利于長時(shí)間保存. 4. 預(yù)處理與驅(qū)動(dòng)軟件運(yùn)算量大,與加工效果關(guān)聯(lián)性太高. 5. 軟件系統(tǒng)操作復(fù)雜,入門困難;使用的不為廣大設(shè)計(jì)人員熟悉. 6. 立體光固化成型技術(shù)被單一公司所壟斷. SLA 的發(fā)展趨勢與前景 立體光固化成型法的的發(fā)展趨勢是高速化,節(jié)能環(huán)保與微型化. 不斷提高的加工精度使之有最先可能在生物,醫(yī)藥,微電子等領(lǐng)域大有作為.SLS 粉末材料選擇性燒結(jié)  采用二氧化碳激光器對粉末材料（塑料粉、陶瓷與粘結(jié)劑的混合粉、金屬與粘結(jié)劑的混合粉等）進(jìn)行選擇性燒結(jié)，是一

5、種由離散點(diǎn)一層層對集成三維實(shí)體的工藝方法。   適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可視化表現(xiàn)和制作功能測試零件。由于它可采用各種不同成分的金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)、進(jìn)行滲銅等后處理，因而其制成的產(chǎn)品可具有與金屬零件相近的機(jī)械性能，故可用于制作EDM電極、直接制造金屬模以及進(jìn)行小批量零件生產(chǎn)。 優(yōu)點(diǎn)： 1、 與其他工藝相比，能生產(chǎn)較硬的模具。 2、 可以采用多種原料，包括類工程塑料、蠟、金屬、陶瓷等。 3、 零件的構(gòu)建時(shí)間較短，可達(dá)到1in/h高度。 4、 無需設(shè)計(jì)和構(gòu)造支撐。 缺點(diǎn)： 1、需要專門實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。

6、0;2、在加工前，要花近2小時(shí)的時(shí)間將粉末加熱到熔點(diǎn)以下，當(dāng)零件構(gòu)建之后，還要花5-10小時(shí)冷卻， 然后才能將零件從粉末缸中取出。 3、 表面的粗糙度受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。 4、 零件的表面多孔性，為了使表面光滑必須進(jìn)行滲蠟等后處理。 5、 需要對加工室不斷充氮?dú)庖源_保燒結(jié)過程的安全性，加工的成本高。 6、 該工藝產(chǎn)生有毒氣體，污染環(huán)境。 FDM 絲狀材料選擇性熔覆 不依靠激光作為成型能源、而將各種絲材加熱溶化的成型方法。   有多種材料選用，如ABS塑料、澆鑄用蠟、人造橡膠等。這種工藝干凈，易于操作，不

7、產(chǎn)生垃圾，小型系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境，沒有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險(xiǎn)。但仍需對整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，成型時(shí)間長。適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念建模以及產(chǎn)品的形狀及功能測試。由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，可采用加碼射線消毒，特別適用于醫(yī)用。但成型精度相對較低，不適合于制作結(jié)構(gòu)過分復(fù)雜的零件。 優(yōu)點(diǎn)： 1、 制造系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境，沒有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)。 2、 工藝干凈、簡單、易于材作且不產(chǎn)生垃圾。 3、 可快速構(gòu)建瓶狀或中空零件。 4、 原材料以卷軸絲的形式提供，易于搬運(yùn)和快速更換。 5、 原材料費(fèi)用低，一般零件均低于2

8、0美元。 6、 可選用多種材料，如可染色的ABS和醫(yī)用ABS、PC、PPSF等。 缺點(diǎn)： 1、 精度相對國外SLA工藝較低，最高精度0.127mm。 2、 速度較慢。 LOM 箔材疊層實(shí)體制作薄片材料疊加工藝。  疊層實(shí)體制作快速原型工藝適合制作大中型原型件，翹曲變形較小，尺寸精度較高，成型時(shí)間較短，激光器使用壽命長，制成件有良好的機(jī)械性能，適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的概念建模和功能性測試零件。且由于制成的零件具有木質(zhì)屬性，特別適合于直接制作砂型鑄造模。 優(yōu)點(diǎn)： 1、 由于只需要使激光束沿著物體的輪廓進(jìn)行切割，無需掃

9、描整個(gè)斷面，所以這是一個(gè)高速的快速原型工藝。常用于加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的大型零件。 2、 無需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。 缺點(diǎn)： 1、 需要專門實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，維護(hù)費(fèi)用高昂。 2、可實(shí)際應(yīng)用的原材料種類較少，盡管可選用若干原材料，例如紙、塑料、陶土以及合成材料，但目前常用的只是紙，其他箔材商在研制開發(fā)中。 3、 紙制零件很容易吸潮，必須立即進(jìn)行后處理、上漆。 4、 難以構(gòu)建精細(xì)形狀的零件，即僅限于結(jié)構(gòu)簡單的零件。 5、 由于難以（雖然并非不可能）去除里面的廢料，該工藝不宜構(gòu)建內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。 6、 當(dāng)加工室的溫度過高時(shí)常有火

10、災(zāi)發(fā)生。因此，工作過程中需要專職人員職守。二 試比較金屬零件激光鼠，電子束，等離子束直接快速成型方法的技術(shù)特點(diǎn)？ 電子束熔煉：高真空下，將高速電子束流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能作為熱源來進(jìn)行金屬熔煉的一種真空熔煉方法。簡稱EBM。 在高真空條件下，陰極由于高壓電場的作用被加熱而發(fā)射出電子，電子匯集成束，電子束在加速電壓的作用下，以極高的速度向陽極運(yùn)動(dòng)，穿過陽極后，在聚焦線圈和偏轉(zhuǎn)線圈的作用下，準(zhǔn)確地轟擊到結(jié)晶器內(nèi)的底錠和物料上，使底錠被熔化形成熔池，物料也不斷地被熔化滴落到熔池內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)熔煉過程，這就是電子束熔煉原理。圖1是電子束熔煉原理示意圖。電子束爐的加速電壓一般使用在三萬伏左右，引起的X射線損失

11、最大不超過0.5，二次發(fā)射電子的損失會(huì)更少。所以電子束的能量幾乎是全部由電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，再由動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能。 電子束熔煉的工藝特點(diǎn)是在高真空環(huán)境下進(jìn)行熔煉(熔煉真空度一般在10-1至10-3Pa)，熔煉時(shí)熔池的溫度及其分布可控，熔池的維持時(shí)間可在很大的范圍內(nèi)調(diào)整；熔煉是在水冷銅坩堝(結(jié)晶器)內(nèi)進(jìn)行的，可以有效地避免金屬液被耐火材料污染。因此可以說，電子束熔煉為一些金屬材料、特別是難熔金屬提供了一種不可缺少的精煉手段。 電子束熔煉過程存在3種基本的冶金反應(yīng)：(1)除氣。電子束熔煉可除去大多數(shù)金屬中的氫、且氫的去除很容易，一般在爐料被熔清之前即已基本完成：由于真空度高，熔池溫度及處于液態(tài)的時(shí)間可控

12、，脫氮效果也很高。(2)金屬雜質(zhì)的揮發(fā)。在電子束熔煉溫度下，凡是比基體金屬蒸氣壓高的金屬雜質(zhì)均會(huì)不同程度地得以揮發(fā)去除。(3)去除非金屬夾雜物。氧化物及氮化物夾雜物在電子束熔煉溫度及真空度下，有可能分解出O及N被去除；O還可以通過碳氧反應(yīng)而被去掉；此外，錠子自下而上的順序凝固特點(diǎn)也有利于非金屬夾雜物的上浮。三 激光工程化凈成形技術(shù)（LENS）是金屬零件激光快速成形技術(shù)中的典型工藝，試描述該系統(tǒng)的基本構(gòu)成與作用？ 激光工程化凈成形技術(shù)（Laser Engineered Net Shaping, LENS）是一種新的快速成形技術(shù)，它由美國Sandia國立實(shí)驗(yàn)室首先提出，也有資料將LENS譯成“激光

13、近形制造技術(shù)”或者“激光近凈成形技術(shù)”。它將選擇性激光燒結(jié)（SLS）技術(shù)和激光熔覆（Laser Cladding）技術(shù)相結(jié)合，快速獲得致密度和強(qiáng)度均較高的金屬零件。 選擇性激光燒結(jié)技術(shù)的工作原理如下：首先在計(jì)算機(jī)上通過CAD軟件生成零件的CAD實(shí)體模型，并且將該實(shí)體模型離散化生成STL文件；然后利用切片軟件讀取STL文件，將零件切成一系列薄層，并生成每一層的掃描軌跡；最后在活塞工作臺上逐層鋪上金屬粉末，用相應(yīng)的每層掃描軌跡控制激光束對金屬粉末進(jìn)行掃描燒結(jié)，形成所需形狀的金屬零件。 通過選擇性激光燒結(jié)得到的金屬零件實(shí)際上是密度和強(qiáng)度都很低的多孔金屬零件。要提高這種多孔金屬零件的強(qiáng)度，必須采用浸滲

14、樹脂、低熔點(diǎn)金屬或熱等靜壓等后處理方法。但這些后處理方法既改變了金屬零件的性能和精度，又延長了零件加工的時(shí)間，從而失去快速成形技術(shù)的特色。 激光熔覆技術(shù)是材料表面改性技術(shù)的一種重要方法，它是利用高能密度激光束將具有不同成分、性能的合金與基材表面快速熔化，在基材表面形成與基材具有完全不同成分和性能的合金層的快速凝固過程。激光熔覆可以通過兩種方法完成：其一是預(yù)先放置松散粉末涂層，然后用激光重熔；其二是在激光處理時(shí)，采用氣動(dòng)噴注法把粉末注入熔池中。激光熔覆技術(shù)的本質(zhì)是利用高功率激光將金屬粉末直接加熱至熔化，從而形成材料間的冶金結(jié)合。激光熔覆形成的材料組織致密、性能優(yōu)良。 激光工程化凈成形技術(shù)將選擇性

15、激光燒結(jié)技術(shù)和激光熔覆技術(shù)相結(jié)合，既保持了選擇性激光燒結(jié)技術(shù)成形零件的優(yōu)點(diǎn)，又克服了其成形零件密度低、性能差的缺點(diǎn)。它最大的特點(diǎn)是制作的零件密度高、性能好，可作為結(jié)構(gòu)零件使用。該技術(shù)的缺點(diǎn)是需使用高功率激光器，設(shè)備造價(jià)昂貴；成形時(shí)熱應(yīng)力較大，成形精度不高。 目前，激光工程化凈成形技術(shù)可用于制造成形金屬注射模、修復(fù)模具和大型金屬零件、制造大尺寸薄壁形狀的整體結(jié)構(gòu)零件，也可用于加工活性金屬如鈦、鎳、鉭、鎢、錸及其它特殊金屬。 2激光工程化凈成形系統(tǒng)的組成 激光工程化凈成形技術(shù)是選擇性激光燒結(jié)技術(shù)和激光熔覆技術(shù)的結(jié)合，因此其工作原理及系統(tǒng)的組成與選擇性激光燒結(jié)技術(shù)相似。本實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的激光工程化凈成形

16、系統(tǒng)共由四部分組成：計(jì)算機(jī)、高功率激光器、活塞式鋪粉器和XY工作臺。 (1)計(jì)算機(jī) 在激光工程化凈成形系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)將參與零件成形全部過程，該過程包括兩個(gè)階段：成形準(zhǔn)備階段。建立零件的CAD實(shí)體模型，并將該CAD實(shí)體模型轉(zhuǎn)換成STL文件，對零件的STL文件進(jìn)行切片處理，生成一系列具有一定厚度的薄層及每一薄層的掃描軌跡；成形加工階段。對系統(tǒng)中各部件（包括激光器光閘、校正光開關(guān)、保護(hù)氣氣閥、鋪粉電機(jī)、活塞電機(jī)以及XY工作臺電機(jī)等等）進(jìn)行統(tǒng)一指令下的有序控制，完成金屬零件的加工過程。 (2)高功率激光器 在選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)中，金屬粉末往往與低熔點(diǎn)添加粘結(jié)劑相混合，激光燒結(jié)時(shí)只是將粘結(jié)劑熔化，熔化的

17、粘結(jié)劑將金屬粉末粘結(jié)在一起形成金屬零件坯體，因此激光器的功率一般較低。而在激光工程化凈成形系統(tǒng)中，激光直接熔化金屬粉末，實(shí)現(xiàn)熔覆作用，因此要求采用高功率激光器。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中采用武漢楚天工業(yè)激光設(shè)備有限公司生產(chǎn)的JHM-1GX 200B型Nd：YAG高功率固體脈沖激光器，激光波長為1.06m，產(chǎn)生的激光用具有柔韌傳輸特性的光纖進(jìn)行傳輸。 (3)活塞式鋪粉器 在美國Sandia國立實(shí)驗(yàn)室中，激光工程化凈成形系統(tǒng)采用噴嘴將金屬粉末噴射到高功率激光的焦點(diǎn)處使粉末熔覆；而本實(shí)驗(yàn)中采用預(yù)先放置松散粉末涂層方法，該送粉方式與傳統(tǒng)選擇性激光燒結(jié)中活塞式鋪粉方式基本相同。活塞式鋪粉器的移動(dòng)式貯粉箱移過活塞端口

18、時(shí)完成鋪粉和壓實(shí)過程，活塞下降實(shí)現(xiàn)加工零件的堆積長高，最終得到金屬零件實(shí)體。 (4)XY工作臺 在選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)中采用振鏡擺動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)掃描，而在本實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的激光工程化凈成形系統(tǒng)中采用XY工作臺來實(shí)現(xiàn)平面掃描運(yùn)動(dòng)。具體做法是將激光頭固定在XY工作臺的懸臂上，使激光頭隨工作臺一起做平面運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)逐線激光熔覆直至獲得一個(gè)熔覆截面。四 三維焊接直接成形金屬零件技術(shù)有哪些關(guān)鍵技術(shù)？如何解決這些技術(shù)問題？五 結(jié)合工程實(shí)例，論述快速成型與快速制模技術(shù)相比較于傳統(tǒng)的成形技術(shù)（如鑄造，鍛壓，機(jī)械加工等），具有哪些顯著的技術(shù)特點(diǎn)和社會(huì)，經(jīng)濟(jì)價(jià)值？選擇性激光熔化技術(shù)的基本原理SLM技術(shù)是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術(shù)。為了完全熔化金屬粉末，要求激光能量密度超過106WCm2。目前用SLM技術(shù)的激光器主要有Nd-激光器、（Fiber）激光器。這些激光器產(chǎn)生的激光波長分別為1064nm、10640nm、1090nm。金屬粉末對1064nm等較短波長激光的吸收率比較高，而對10640nm等較長波長激光的吸收率較低。因此在成型金屬零件過程中具有較短波長激光器的激光能量利用率高，但是采用較長波長的Co2激光器，其激光能量利用率低。在高激光能量