激光快速成型技術(shù)

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:1942

關(guān)于激光快速成形技術(shù)的研究主要在下列三個(gè)方面上進(jìn)行:
第一、材料。
     材料是快速成形技術(shù)的核心,任何一類快速成形機(jī)都是針對(duì)特定種類或特定形態(tài)的材料而研究開(kāi)發(fā)出來(lái)的,液態(tài)光敏樹(shù)脂用SLA,紙用LOM,絲狀材料用FDM,粉末狀材料用SLS,最近聽(tīng)說(shuō)又在開(kāi)發(fā)一種新的激光快速成形機(jī),用的是氣態(tài)材料――一種活性氣體,這種活性氣體在激光作用下發(fā)生分解,在工作臺(tái)上沉積出一層層陶瓷或金屬形成工件。
    另外,目前人們對(duì)激光快速成形技術(shù)最大的期待,在于直接形成人們所需要的不同材質(zhì)的成形件,如塑料件、金屬件等。即使是間接翻制,也要解決適當(dāng)?shù)牟牧虾凸に噯?wèn)題。材料的廉價(jià)化也是個(gè)研究重點(diǎn)。
第二、設(shè)備。
    這里講的設(shè)備,不僅包含硬件,即激光快速成形機(jī)本身,而且包含相應(yīng)的軟件,如前面談到的如何直接對(duì)三維CAD軟件進(jìn)行切片,避免STL格式文件這一近似處理環(huán)節(jié),其目的是提高成形機(jī)的成形精度和成形效率。
第三、應(yīng)用。
    激光快速成形技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其中最主要的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面:
1、在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
    快速制作樣件,雖然在材質(zhì)上與最終的實(shí)際產(chǎn)品有差異但由于形狀及尺寸精度高,可以用來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的形狀和尺寸評(píng)判,甚至可以進(jìn)行部分性能測(cè)試,與傳統(tǒng)的樣機(jī)生產(chǎn)相比,不僅大幅度地節(jié)省時(shí)間,百且大幅度地節(jié)約費(fèi)用。 
    快速成形技術(shù)與三座標(biāo)測(cè)量、三維激光掃描、工業(yè)CT結(jié)合使用,還可以快速實(shí)施反求(逆向)工程。
2、在模具制造中的應(yīng)用
(1)快速成形件直接用作模具
    LOM制作的紙模經(jīng)表面處理直接代替砂型鑄造的木模,對(duì)于形狀復(fù)雜的高精度模具,其優(yōu)點(diǎn)尤為突出。
    LOM制作的紙模具經(jīng)表面處理直接用作低熔點(diǎn)合金鑄造模、試制用注塑;蚴炶T造中的蠟?zāi)5某尚文!?
    SLS制作的模具經(jīng)滲銅后,直接用作金屬模具。
(2)用快速成形件作母模,翻制軟模具
    所謂軟模具,是指用硅橡膠、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨脂等材料制作的模具。用快速成形件作母模澆注上述材料可形成軟型腔,形成軟模具,這種軟模具可用小批量生產(chǎn),例如:注塑件、低熔點(diǎn)合金離心鑄造件等。
    對(duì)于塑料件,除了常見(jiàn)的熱注射成形(注塑機(jī))外,還可采用反應(yīng)式注塑法進(jìn)行小批量生產(chǎn)。
反應(yīng)式注塑的優(yōu)點(diǎn)是:
    使用液態(tài)原料在室溫、低壓下注塑,對(duì)模具要求不高。
    固化后得到的聚氨脂件與通過(guò)注塑機(jī)得到的工業(yè)熱塑性材料性能相似,可得到不同顏色的制件。
    所需設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜,易于操作,所用材料價(jià)格也不高。
(3)用快速成形件翻制硬模具
    所謂硬模具是指金屬模具、陶瓷模具、石膏模具等。制作方法有兩種:
    一種是直接用LOM制作紙基模具,經(jīng)表面金屬電弧噴鍍和拋光后研成金屬模。
    另一種是所謂金屬面、硬背襯模具,制作方法是以快速成形件(如LOM件)作母模,用電弧噴鍍法在母模表面噴鍍形成1.6-6.4mm的金屬殼體,然后移去母模,在殼的背面注入金屬基合成材料(液態(tài)金屬)或環(huán)氧樹(shù)脂,形成所謂金屬面、硬背襯模具。
    上述硬模具可用于砂型鑄造、消失模的壓型制作、注塑模以及簡(jiǎn)易非鋼質(zhì)拉深模。
    用快速成形技術(shù)制作模具,既避開(kāi)了復(fù)雜的機(jī)械切削加工,又可以保證模具的精度,還可以大大縮短制模時(shí)間、節(jié)省制模費(fèi)用,對(duì)于形狀復(fù)雜的精度模具,其優(yōu)點(diǎn)尤為突出。但是,目前還存在著模具壽命相對(duì)較短的缺點(diǎn),即使是金屬面、硬背襯模具,其使用壽命也不及真正的金屬模,所以快速成形模具較適合于單件小批量生產(chǎn)。
3、在矯形醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
    每個(gè)人骨骼、牙齒各不相同,在矯形醫(yī)學(xué)中常常遇到對(duì)人體的部分骨骼或牙齒進(jìn)行修補(bǔ)、復(fù)制的問(wèn)題,如何度身定制是一個(gè)過(guò)去不易解決的難題,常常給醫(yī)生帶來(lái)麻煩,給病人帶來(lái)痛苦。
    激光快速成形技術(shù)給這一狀況帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī),利用反求(逆向)工程的原理,可以方便快捷地解決這一問(wèn)題,最近在北大醫(yī)院就進(jìn)行了一次成功的應(yīng)用。一位骨盆癌癥患者需要用人工半骨盆置換其病變損壞的右側(cè)半骨盆,過(guò)去,這種手術(shù)需要在手術(shù)過(guò)程中邊測(cè)量邊磨削調(diào)整,也難以達(dá)到理想的形狀,這一次,則是用CT掃描患者的骨盆,得到CAD模型,然后用健康的左側(cè)半骨盆作鏡像,得到右側(cè)半骨盆模型,據(jù)此制作出理想的形狀,手術(shù)一次成功,使手術(shù)時(shí)間大大縮短。
    由于從第一臺(tái)激光快速成形機(jī)問(wèn)世到現(xiàn)在剛剛十幾年,國(guó)內(nèi)的研究歷史只有十年左右,進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用則更是近幾年才開(kāi)始的,可以說(shuō)是方興未艾,相信激光快速成形技術(shù)的研究和應(yīng)用一定具有廣闊的前景。

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