Il principio della tecnologia di prototipazione rapida laser

La maggior parte delle tradizionali tecnologie di formatura industriale seguono anche questo metodo, come la tornitura, la fresatura, la perforazione, la rettifica e la progettazione; Altri usano stampi per la formazione, come la casting e la stampatura. Tuttavia, la prototipazione rapida laser utilizza una nuova elaborazione del principio di formazione e la formazione sovrapposta. Per coloro che hanno studiato matematica avanzata, questo principio non è sconosciuto. Nell'applicazione del preciso integrale, è stato detto che la Generatrice è il calcolo del volume di un corpo rotante con una curva nota e il calcolo del volume di un solido con una sezione parallela nota, entrambe le sezioni trasversali con uno spessore di △ xi, che è approssimativamente considerato come cilindri piatti o cilindro laterale curvo, e poi sovrapposti:

Quando ‖ △ x‖ → o, il volume del solido noto del corpo rotante o della sezione parallela è ottenuto rispettivamente.

La topografia è composta da superfici curve complesse. Tuttavia, a condizione che indagino e mappare contorni di diverse altezze, possiamo tagliare piani curvi di diverse dimensioni e forme sulla piastra piatta (ovviamente, lo spessore del piatto e l'adiacenti due la differenza di altezza tra le linee di contorno dovrebbero conformarsi alla scala della mappa topografica), e quindi li layer insieme. Finché le linee di contorno sono abbastanza dense, può essere fatto un modello di terreno realistico.

Allo stato attuale, ci sono molti tipi di macchine per la prototipazione rapide laser sviluppate in base al principio di questo tipo di lavorazione a strati e formazione di sovrapposizione. Ecco quelli principali per una breve introduzione:

1. Cura selettiva del polimero fotosensibile liquido (SLA: Strroolitographographyphapparatus Attrezzature litografia tridimensionale)

Nel 1902, un brevetto U.S. ha proposto il principio di utilizzare polimeri fotosensibili per creare parti in plastica. Nel 1986, un altro brevetto U.S. ha proposto un regime di prototipazione rapida per la produzione a strati di entità tridimensionali con la resina fotosensibile irradiata laser. La società U.S. 3dsystems basata su questo nel 1988, è stata prodotta la prima macchina da prototipatrice rapida laser SLA-250.

Il materiale di configurazione utilizzato in questa macchina di prototipazione rapida laser è una sorta di polimero fotosensibile liquido, che subisce la polimerizzazione e la reazione di polimerizzazione sotto l'irradiazione della luce ultravioletta e passare dal liquido a solido. Il suo vantaggio è che può ottenere direttamente le parti di resina simile a plastica. , E la ruvidità superficiale è piccola.

Gli svantaggi sono:

(1) I cambiamenti chimici e fisici nel processo di formatura rendono difficile garantire la precisione dimensionale e si verificherà il creep;

(2) È necessaria la scansione e la polimerizzazione dell'intera sezione, il tempo di formazione è più lungo e viene richiesta un'ulteriore polimerizzazione dopo la formazione;

(3) Poiché la parte che non è irradiata dal raggio laser è ancora liquido, la parte a strapiombo deve essere progettata in anticipo per supportarla, e quindi rimossa dopo la polimerizzazione;

(4) Dopo la polimerizzazione, la resina fotosensibile è fragile, facile da rompere e ha una scarsa lavorabilità. La temperatura di lavoro non deve superare i 100 ° C. Assorbirà l'umidità ed espandere, ha una bassa resistenza alla corrosione ed è costosa (140-2404 / kg);

(5) La durata del tubo laser che genera il laser ultravioletto è di circa 2000 ore.

2. Taglio selettivo di materiali sottili (Lom: laminatabjeetanupacturing Manufacturing di oggetti a strati)

Il materiale di configurazione utilizzato in questa prototipazione rapida laser è carta pre-rivestita con colla hot melt. Il processo di formatura è simile al processo di produzione di modelli del terreno sopra descritto.

I vantaggi sono:

(1) accuratezza dimensionale superiore;

(2) Solo la linea di contorno deve essere tagliata e l'efficienza produttiva è alta;

(3) Non c'è bisogno di supporto per la progettazione;

(4) Il campione finito ha una durezza simile a quella dei prodotti in legno e può essere utilizzata in un ambiente inferiore a 200 ℃ dopo un piccolo trattamento e può essere tagliato in una certa misura;

(5) La vita del laser di anidride carbonica utilizzata è fino a 20.000 ore;

(6) Il materiale della struttura è economico (8 / kg).

Gli svantaggi sono:

(1) Le parti in plastica non possono essere fatte direttamente;

(2) La ruvidità superficiale è alta e la superficie del pezzo ha modelli di fase ovvia, che dovrebbero essere lucidati dopo la formazione;

(3) È facile assorbire l'umidità ed espandersi, e la superficie deve essere trattata con la prova di umidità il più presto possibile dopo la formazione;

(4) Il pezzo manca di flessibilità.

3. Fusione selettiva dei materiali filamentosi (FDM: Deposizione deposition fusa deling)

Il materiale di configurazione utilizzato in questa macchina da prototipazione rapida è un materiale termoplastico filamentoso e il suo principio di lavoro è simile a quello di creare una torta di etichette. Il materiale filamentoso viene alimentato nell'ugello con il meccanismo di alimentazione del filo, ed è riscaldato ad uno stato fuso nell'ugello, secondo la forma trasversale rivestita sul banco da lavoro e rapidamente raffreddato e solidificato. Dopo che un livello è completato, l'ugello aumenta un'altezza del livello, e quindi il livello successivo è rivestito. I vantaggi sono:

(1) può fare direttamente la plastica ABS;

(2) accuratezza dimensionale superiore;

(3) Il tasso di utilizzo del materiale è elevato.

Gli svantaggi sono: 

(1) La ruvidità superficiale è alta e è richiesta post-trattamento;

(2) tempo di formazione lungo;

(3) il materiale è costoso (250-4587 / kg);

(4) I supporti devono essere forniti sulla struttura a sbalzo, ma la nuova macchina da prototipazione rapida FDM è dotata di due ugelli, uno spruzza il materiale di formatura e gli altri spruzzi il materiale di supporto, e il materiale di supporto può essere rimosso dall'acqua, riducendo il tempo di post-elaborazione.

4. Sinterizzazione selettiva di materiali in polvere (SLS: Selected Aseringing)

Il principio di lavoro di questa macchina da prototipazione rapida è simile a quello dello SLA, ma il materiale di stampaggio utilizzato non è una resina fotosensibile liquida, ma un materiale polimerico in polso, una miscela di metallo o ceramica e un raccoglitore, ecc. Il diametro delle particelle è 50 -125 靘 Durante la formazione, deporre per la prima volta uno strato di materiale in polvere sul piano di lavoro e riscaldarlo a leggermente inferiore alla temperatura di fusione, quindi il raggio laser esegue la scansione in base alla forma della sezione trasversale e la parte scansionata del materiale è fusa e Incollato alla forma, e il materiale in polvere che non è scansionato è ancora sotto forma di polvere e granulare come il supporto del pezzo. Dopo aver formato il primo strato, il piano di lavoro viene abbassato da un'altezza di un livello, e quindi il livello successivo è posato e sinterizzato. I suoi vantaggi sono:

(1) Le parti in plastica, ceramica o metallo possono essere ottenute direttamente, con una buona lavorabilità; .

(2) Non è richiesto alcun supporto di progettazione.

Gli svantaggi sono:

(1) La struttura della parte formata è allentata e porosa, e la ruvidità superficiale è relativamente alta;

(2) L'efficienza di formatura non è elevata;

(3) Le parti in plastica ottenuta, ceramica o metallo sono molto inferiori ai pezzi dello stesso materiale ottenuto dal metodo di formatura tradizionale e sono necessari post-elaborazione come l'infiltrazione del rame, ma è difficile garantire la precisione dimensionale del parti nel post-elaborazione.

Attraverso l'introduzione dei quattro tipi di quattro tipi di macchine a prototipazione rapide, possiamo vedere che la tecnologia di prototipazione rapida laser è un'integrazione di una varietà di tecnologie di produzione avanzate.

Poiché diverse macchine di prototipazione rapide hanno caratteristiche diverse, è necessario apportare selezioni appropriate in base a diversi requisiti di utilizzo. La selezione dovrebbe considerare in considerazione la dimensione della parte formata, i requisiti di precisione della parte formata, lo scopo della parte formata, la forma della parte formata e il fabbisogno materiale delle parti formate, ecc. E il costo di produzione Deve essere pesato, ad esempio: 

Le parti e le entità di grandi dimensioni sono adatte per la produzione di LOM; 

Piccole parti e parti a parete sottile sono adatte per SLA, FDM, SLS Production; 

Le parti in plastica possono essere realizzate direttamente con SLA e FDM, mentre LOM deve essere effettuata tramite stampi in silicone e stampaggio ad iniezione reattivo; 

Le parti metalliche possono essere effettuate direttamente da SLS, e altri metodi devono essere riboscati casting; 

SLA e LOM possono essere realizzati con elevati requisiti di rugosità superficiale; 

Disponibile la produzione di LOM in ambiente di temperatura più elevato, ecc.