2016-09-13 14:19:14

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激光快速成型(Laser Rapid Prototyping: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。

基本信息

  • 简    称

    LRP

  • 举    例

    立体光造型(SLA) 技术

目录

折叠 编辑本段 概述

激光快速成型(Laser Rapid Prototyping: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。

折叠 编辑本段 技术分类

近期发展的LRP主要有:

折叠 立体光造型SLA技术

激光快速成型激光快速成型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。

折叠 选择性激光烧结SLS技术

SLS技术与SLA技术很相似,只是用粉末原料取代了液态光聚合物,并以一定的扫描速度和能量作用于粉末材料。该技术具有原材料选择广泛、多余材料易于清理、应用范围广等优点,适用于原型及功能零件的制造。在成形过程中,激光工作参数以及粉末的特性和烧结气氛是影响烧结成形质量的重要参数。

折叠 熔丝堆积成型FDM技术

FDM的材料一般是热塑性材料,如蜡、ABS、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化,喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。

1、FDM工艺不用激光,因此使用、维护简单,成本较低。

2、用蜡成形的零件原型,可以直接用于失蜡铸造。

3、用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。

4、由于以FDM工艺为代表的熔融材料堆积成型具有一些显著优点,该工艺发展极为迅速。

折叠 激光熔覆成形LCF技术

LCF技术是利用具有高能密度的激光束使某种特殊性能的材料熔覆在基体材料表面与基材相互熔合,形成与基体成分和性能完全不同的合金熔覆层。其优点是:激光熔覆的作用不仅仅是提高材料表面层的性能,而是赋予它新的性能,并降低制造成本和能耗,节约有限的战略金属元素。与其他快速成型技术的区别在于,激光熔覆成形能制成非常致密的金属零件,其强度达到甚至超过常规铸造或锻造方法生产的零件,因而具有良好的应用前景。到90年代末和21世纪初,各种不同名称的快速制造技术得到深入研究和快速发展:激光近形(LENS)技术、Lasform成形工艺、DLF成形工艺、SDM成形工艺、CMB成形工艺、LAMP成形工艺,等等。

折叠 激光近形LENS技术

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。选用的金属粉末有三种形式:

1、单一金属;

2、金属加低熔点金属粘结剂;

3、金属加有机粘结剂。由于采用的是铺粉方式,所以不管使用哪种形式的粉末,激光烧结后的金属的密度较低、多孔隙、强度较低。要提高烧结零件强度,必须进行后处理,如浸渗树脂、低熔点金属,或进行热等静压处理。但这些后处理会改变金属零件的精度。

折叠 激光薄片叠层制造LOM技术

LOM技术是一种常用来制作模具的新型快速成型技术。其原理是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,最终获得所需原型的立体几何形状。

LOM技术制作冲模,其成本约比传统方法节约1/2,生产周期大大缩短。用来制作复合模、薄料模、级进模等,经济效益也甚为显著。该技术在国外已经得到了广泛的使用。

折叠 激光诱发热应力成型LF技术

LF技术的原理是基于金属热胀冷缩的特性,即对材料进行不均匀加热,产生预定的塑性变形。该技术具有下列特点:

1、无模具成型:生产周期短、柔性大,特别适合单件小批量或大型工件的生产;

2、无外力成型:材料变形的根源在于其内部的热应力;

3、非接触式成型:成型精度高、无工模具磨损,可用于精密件的制造;

4、热态累积成型:能够成型常温下的难变形材料或高硬化指数金属,而且能够产生自冷硬化效果,使变形区材料的组织与性能得以改善。

德国学者m.geiger及f.vollertsen等在激光成型与其他加工方法的复合化加工等方面进行了大量研究,目前该技术己被运用于汽车覆盖件的柔性校平和其他异形件的成型等。[1]

参考资料

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