新型材料快速成型的4种方法

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随着新型材料特别是能直接快速成型的高性能材料的研制和应用，产生了越来越多的更为先进的快速成型技术。可以满足不同种类产品样品制作的需要，在快速原型的实现方式上千差万别，但基本原理都是在三维CAD图形的基础上对产品图形进行分层切片处理，得到各截面的二维轮廓，并逐步叠加输出物理模型。其中成功商业化的有十余种，比较成熟常用的方法有4种。

  1.液态光敏聚合物选择性固化(SLA)

  SLA技术是成型机中的激光束按数控指令扫描，使盛于容器内的液态光敏树脂逐层固化并粘结在一起。聚焦后的激光光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，末被激光照射的树脂仍然是液态的。然后升降架带动平台再下降一层高度，刚刚成型的层面上面又布满一层树脂，再进行第二层扫描，形成一个新的加工层并与已固化部分牢牢连接在一起。液态光敏聚合物选择性固化成型工艺稳定，成型精度较高，能制造精细的零件，表面质量好，可直接制造塑料件，制件为透明体，可以直观清晰地表现成型零件的内部结构，缺点是设备价格高，使用材料贵，紫外激光管寿命短，运行成本高，需设计支撑结构，易引起制件翘曲和其它变形。

  2.层合实体成型制造(LOM)

  LOM技术是一种分层叠加制造方法。其基本原理是以薄层纸为材料，采用激光束按零件截面的廓线切割，然后把一层层具有不同截面的薄片粘接在一起，就形成一个三维实体。由于零件截面的裁切时间短，成型速度快，成型过程中不存在收缩和翘曲变形，制件强度和刚度高，几何尺寸稳定性好，可用通常木材加工的方法对表面进行抛光，可以直接用作模具，另外设备价格抵，使用材料便宜，CO2激光管寿命长，运行成本低，在制造大型样件时具有一定的优势。不足之处是不宜制作精细零件、薄壳零件和形状复杂的零件。

  3.丝状材料选择性熔覆(FDM）

  FDM技术是在喷头内以电加热的方式将低熔点丝状线材（如蜡丝或ABS塑料丝）加热到熔融状，喷头底部有一喷嘴供熔融的材料以一定的压力挤出，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动时挤出材料，与前一层粘接并在空气中迅速固化，如此反复进行即可得到实体零件。它能快速、经济地制造零件；数据处理简单方便；过程安全，在工作中不会有有毒的化学物质析出：机器机构简单，便于安装和操作；缺点是零件精度较差，容易造成翘曲和开裂。

  4.粉末激光烧结(SLS）

  SLS技术是用红外线板将粉末材料加热至恰好低于烧结点的某一温度，然后用计算机控制激光束，按原型或零件的截面形状扫描平台上的粉末材料，使其受热熔化或烧结。继而平台下降一个层厚、用热辊将粉末材料均匀地分布在前一个烧结层上，再用激光烧结。如此反复，逐层烧结成型。其特点是可采用多种材料，制造工艺比较简单，精度高，成本较低，并直接生产出零件。用蜡可做精密铸造蜡模，用热塑性塑料可做消失模，用陶瓷可做铸造型壳、型芯和陶瓷件，用金属可做金属件。