激光快速成型技術

發(fā)布日期:2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽:2036

關于激光快速成形技術的研究主要在下列三個方面上進行:
第一、材料。
     材料是快速成形技術的核心,任何一類快速成形機都是針對特定種類或特定形態(tài)的材料而研究開發(fā)出來的,液態(tài)光敏樹脂用SLA,紙用LOM,絲狀材料用FDM,粉末狀材料用SLS,最近聽說又在開發(fā)一種新的激光快速成形機,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,在工作臺上沉積出一層層陶瓷或金屬形成工件。
    另外,目前人們對激光快速成形技術最大的期待,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?shù)牟牧虾凸に噯栴}。材料的廉價化也是個研究重點。
第二、設備。
    這里講的設備,不僅包含硬件,即激光快速成形機本身,而且包含相應的軟件,如前面談到的如何直接對三維CAD軟件進行切片,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的成形精度和成形效率。
第三、應用。
    激光快速成形技術在各個領域中的應用越來越廣泛,其中最主要的應用有以下幾個方面:
1、在產(chǎn)品設計中的應用
    快速制作樣件,雖然在材質(zhì)上與最終的實際產(chǎn)品有差異但由于形狀及尺寸精度高,可以用來進行產(chǎn)品的形狀和尺寸評判,甚至可以進行部分性能測試,與傳統(tǒng)的樣機生產(chǎn)相比,不僅大幅度地節(jié)省時間,百且大幅度地節(jié)約費用。 
    快速成形技術與三座標測量、三維激光掃描、工業(yè)CT結合使用,還可以快速實施反求(逆向)工程。
2、在模具制造中的應用
(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,對于形狀復雜的高精度模具,其優(yōu)點尤為突出。
    LOM制作的紙模具經(jīng)表面處理直接用作低熔點合金鑄造模、試制用注塑;蚴炶T造中的蠟模的成形模。
    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、低熔點合金離心鑄造件等。
    對于塑料件,除了常見的熱注射成形(注塑機)外,還可采用反應式注塑法進行小批量生產(chǎn)。
反應式注塑的優(yōu)點是:
    使用液態(tài)原料在室溫、低壓下注塑,對模具要求不高。
    固化后得到的聚氨脂件與通過注塑機得到的工業(yè)熱塑性材料性能相似,可得到不同顏色的制件。
    所需設備簡單、便宜,易于操作,所用材料價格也不高。
(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、注塑模以及簡易非鋼質(zhì)拉深模。
    用快速成形技術制作模具,既避開了復雜的機械切削加工,又可以保證模具的精度,還可以大大縮短制模時間、節(jié)省制模費用,對于形狀復雜的精度模具,其優(yōu)點尤為突出。但是,目前還存在著模具壽命相對較短的缺點,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)學中的應用
    每個人骨骼、牙齒各不相同,在矯形醫(yī)學中常常遇到對人體的部分骨骼或牙齒進行修補、復制的問題,如何度身定制是一個過去不易解決的難題,常常給醫(yī)生帶來麻煩,給病人帶來痛苦。
    激光快速成形技術給這一狀況帶來轉機,利用反求(逆向)工程的原理,可以方便快捷地解決這一問題,最近在北大醫(yī)院就進行了一次成功的應用。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半骨盆,過去,這種手術需要在手術過程中邊測量邊磨削調(diào)整,也難以達到理想的形狀,這一次,則是用CT掃描患者的骨盆,得到CAD模型,然后用健康的左側半骨盆作鏡像,得到右側半骨盆模型,據(jù)此制作出理想的形狀,手術一次成功,使手術時間大大縮短。
    由于從第一臺激光快速成形機問世到現(xiàn)在剛剛十幾年,國內(nèi)的研究歷史只有十年左右,進行工業(yè)應用則更是近幾年才開始的,可以說是方興未艾,相信激光快速成形技術的研究和應用一定具有廣闊的前景。

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