FDM
絲狀材料選擇性熔覆(Fused Deposition Modeling)快速原型工藝是一種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,簡(jiǎn)稱(chēng)FDM.
絲狀材料選擇性熔覆的原理室,加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下,根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息,作X-Y平面運(yùn)動(dòng)。熱塑性絲狀材料(如直徑為1.78mm的塑料絲)由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭,并在噴頭中加熱和溶化成半液態(tài),然后被擠壓出來(lái),有選擇性的涂覆在工作臺(tái)上,快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺(tái)下降一定高度,再進(jìn)行下一層的熔覆,好像一層層"畫(huà)出"截面輪廓,如此循環(huán),最終形成三維產(chǎn)品零件。
這種工藝方法同樣有多種材料選用,如ABS塑料、澆鑄用蠟、人造橡膠等。這種工藝干凈,易于操作,不產(chǎn)生垃圾,小型系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境,沒(méi)有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險(xiǎn)。但仍需對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆,成型時(shí)間長(zhǎng)。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(cè)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(duì)較低,不適合于制作結(jié)構(gòu)過(guò)分復(fù)雜的零件。
FDM快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:
1、 制造系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境,沒(méi)有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)。
2、 工藝干凈、簡(jiǎn)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20美元。
6、 可選用多種材料,如可染色的ABS和醫(yī)用ABS、澆鑄用蠟和人造橡膠。
FDM快速原型技術(shù)的缺點(diǎn)是:
1、 精度較低,難以構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。
2、 垂直方向強(qiáng)度小。
3、 速度較慢,不適合構(gòu)建大型零件。
SLA
敏樹(shù)脂選擇性固化是采用立體雕刻(Stereolithography)原理的一種工藝,簡(jiǎn)稱(chēng)SLA,也是最早出現(xiàn)的、技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速原型技術(shù)。
在樹(shù)脂液槽中盛滿液態(tài)光敏樹(shù)脂,它在紫外激光束的照射下會(huì)快速固化。成型過(guò)程開(kāi)始時(shí),可升降的工作臺(tái)處于液面下一個(gè)截面層厚的高度,聚焦后的激光束,在計(jì)算機(jī)的控制下,按照截面輪廓的要求,沿液面進(jìn)行掃描,使被掃描區(qū)域的樹(shù)脂固化,從而得到該截面輪廓的塑料薄片。然后,工作臺(tái)下降一層薄片的高度,以固化的塑料薄片就被一層新的液態(tài)樹(shù)脂所覆蓋,以便進(jìn)行第二層激光掃描固化,新固化的一層牢固的粘結(jié)在前一層上,如此重復(fù)不已,知道整個(gè)產(chǎn)品成型完畢。最后升降臺(tái)升出液體樹(shù)脂表面,即可取出工件,進(jìn)行清洗和表面光潔處理。
光敏樹(shù)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(lái)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?lài)娡磕?、環(huán)氧樹(shù)脂模和其他軟模的母模,使目前較為成熟的快速原型工藝。
SLA快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:
1、 系統(tǒng)工作穩(wěn)定。系統(tǒng)一旦開(kāi)始工作,構(gòu)建零件的全過(guò)程完全自動(dòng)運(yùn)行,無(wú)需專(zhuān)人看管,直到整個(gè)工藝過(guò)程結(jié)束。
2、 尺寸精度較高,可確保工件的尺寸精度在0.1mm以內(nèi)。
3、 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(tái)階不平及不同層面間的曲面不平。
4、 系統(tǒng)分辨率較高,因此能構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件。
SLA快速原型的技術(shù)缺點(diǎn):
1、 隨著時(shí)間推移,樹(shù)脂會(huì)吸收空氣中的水分,導(dǎo)致軟薄部分的彎曲和卷翅。
2、 氦-鎘激光管的壽命僅3000小時(shí),價(jià)格較昂貴。同時(shí)需對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描固化,成型時(shí)間較長(zhǎng),因此制作成本相對(duì)較高。
3、 可選擇的材料種類(lèi)有限,必須是光敏樹(shù)脂。由這類(lèi)樹(shù)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(shù)脂對(duì)環(huán)境有污染,使皮膚過(guò)敏。
4、 需要設(shè)計(jì)工件的支撐結(jié)構(gòu),以便確保在成型過(guò)程中制作的每一個(gè)結(jié)構(gòu)部委都能可靠定位。
絲狀材料選擇性熔覆(Fused Deposition Modeling)快速原型工藝是一種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,簡(jiǎn)稱(chēng)FDM.
絲狀材料選擇性熔覆的原理室,加熱噴頭在計(jì)算機(jī)的控制下,根據(jù)產(chǎn)品零件的截面輪廓信息,作X-Y平面運(yùn)動(dòng)。熱塑性絲狀材料(如直徑為1.78mm的塑料絲)由供絲機(jī)構(gòu)送至噴頭,并在噴頭中加熱和溶化成半液態(tài),然后被擠壓出來(lái),有選擇性的涂覆在工作臺(tái)上,快速冷卻后形成一層大約0.127mm厚的薄片輪廓。一層截面成型完成后工作臺(tái)下降一定高度,再進(jìn)行下一層的熔覆,好像一層層"畫(huà)出"截面輪廓,如此循環(huán),最終形成三維產(chǎn)品零件。
這種工藝方法同樣有多種材料選用,如ABS塑料、澆鑄用蠟、人造橡膠等。這種工藝干凈,易于操作,不產(chǎn)生垃圾,小型系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境,沒(méi)有產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險(xiǎn)。但仍需對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆,成型時(shí)間長(zhǎng)。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(cè)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(duì)較低,不適合于制作結(jié)構(gòu)過(guò)分復(fù)雜的零件。
FDM快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:
1、 制造系統(tǒng)可用于辦公環(huán)境,沒(méi)有毒氣或化學(xué)物質(zhì)的危險(xiǎn)。
2、 工藝干凈、簡(jiǎn)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20美元。
6、 可選用多種材料,如可染色的ABS和醫(yī)用ABS、澆鑄用蠟和人造橡膠。
FDM快速原型技術(shù)的缺點(diǎn)是:
1、 精度較低,難以構(gòu)建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件。
2、 垂直方向強(qiáng)度小。
3、 速度較慢,不適合構(gòu)建大型零件。
SLA
敏樹(shù)脂選擇性固化是采用立體雕刻(Stereolithography)原理的一種工藝,簡(jiǎn)稱(chēng)SLA,也是最早出現(xiàn)的、技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速原型技術(shù)。
在樹(shù)脂液槽中盛滿液態(tài)光敏樹(shù)脂,它在紫外激光束的照射下會(huì)快速固化。成型過(guò)程開(kāi)始時(shí),可升降的工作臺(tái)處于液面下一個(gè)截面層厚的高度,聚焦后的激光束,在計(jì)算機(jī)的控制下,按照截面輪廓的要求,沿液面進(jìn)行掃描,使被掃描區(qū)域的樹(shù)脂固化,從而得到該截面輪廓的塑料薄片。然后,工作臺(tái)下降一層薄片的高度,以固化的塑料薄片就被一層新的液態(tài)樹(shù)脂所覆蓋,以便進(jìn)行第二層激光掃描固化,新固化的一層牢固的粘結(jié)在前一層上,如此重復(fù)不已,知道整個(gè)產(chǎn)品成型完畢。最后升降臺(tái)升出液體樹(shù)脂表面,即可取出工件,進(jìn)行清洗和表面光潔處理。
光敏樹(shù)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(lái)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?lài)娡磕?、環(huán)氧樹(shù)脂模和其他軟模的母模,使目前較為成熟的快速原型工藝。
SLA快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:
1、 系統(tǒng)工作穩(wěn)定。系統(tǒng)一旦開(kāi)始工作,構(gòu)建零件的全過(guò)程完全自動(dòng)運(yùn)行,無(wú)需專(zhuān)人看管,直到整個(gè)工藝過(guò)程結(jié)束。
2、 尺寸精度較高,可確保工件的尺寸精度在0.1mm以內(nèi)。
3、 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(tái)階不平及不同層面間的曲面不平。
4、 系統(tǒng)分辨率較高,因此能構(gòu)建復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件。
SLA快速原型的技術(shù)缺點(diǎn):
1、 隨著時(shí)間推移,樹(shù)脂會(huì)吸收空氣中的水分,導(dǎo)致軟薄部分的彎曲和卷翅。
2、 氦-鎘激光管的壽命僅3000小時(shí),價(jià)格較昂貴。同時(shí)需對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描固化,成型時(shí)間較長(zhǎng),因此制作成本相對(duì)較高。
3、 可選擇的材料種類(lèi)有限,必須是光敏樹(shù)脂。由這類(lèi)樹(shù)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(shù)脂對(duì)環(huán)境有污染,使皮膚過(guò)敏。
4、 需要設(shè)計(jì)工件的支撐結(jié)構(gòu),以便確保在成型過(guò)程中制作的每一個(gè)結(jié)構(gòu)部委都能可靠定位。

