文档介绍：研究生课程考试答题册
考试课程近净成型工艺基础与新技术
题目半固态成型基本理论
目录
前言 4
1 熔融沉积制造工艺原理 5
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FDM 的工艺原理 5
2 熔融沉积制造系统简介 5
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3 熔融沉积制造系统设备简介 7
4 FDM快速成型工艺过程 9
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FDM造型 10
支撑制作 10
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后处理 10
5 FDM工艺过程影响因素 11
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延迟时间 13
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6 FDM工艺特点及应用 13
英文文献一 15
英文文献二 17
近净成形现有技术及新进展 20
Ø 橡胶等静压净成型技术(rubber isostatic pressing RIP) 20
Ø 溶液沉积制造技术(Liquid-Frozen Deposition Manufacturing L-FDM) 20
Ø 增塑粉末挤压成形(PEM) 21
Ø 热静液挤压(Hot hydrostatic Extrusion) 22
Ø 消失模铸造技术( LFC) 23
• 真空低压消失模铸造技术 23
• 压力消失模铸造技术 23
• 振动消失模铸造技术 24
• 消失模壳型铸造技术 24
参考文献 25
前言
快速成型技术(Rapid Prototyping)是 20 世纪80年代中后期发展起来的一项新型的造型技术。RP技术是将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、C)、材料学和激光结合起来的综合性造型技术。RP经过十多年的发展,已经形成了几种比较成熟的快速成型工艺光固化立体造型(SL-Stereo lithography)、分层物体制造(LOM-Laminated Object Manufacturing)选择性激光烧结(SLS-Selected Laser Sintering)和熔融沉积造型(FDM-Fused Deposition Modeling)等。这四种典型的快速成型工艺的基本原理都是一样的,但各种方法各有其特点。FDM(Fused Deposition Modeling)工艺是由美国学者Scott Crump于1988年研制成功,其后由Stratasys公司推出商品化的3D Modeler 1000、1100和FDM 1600、1650等系列产品。后来清华大学研究开发出了与其工艺原理相近的MEM(Melted Extrusion Modeling)工艺及系列产品。[1] 目前,FDM工艺已经广泛应用于汽车领域,如车型设计的检验设计、空气动力评估和功能测试;也被广泛应用于机械、航空航天、家电、通信、电子、建筑、医学、办公用品、玩具等产品的设计开打过程,如产品外观评估、方案选择、装配检查、功能测试、用户看样订货、塑料件开模前检验设计以及少量产品制造等。用传统方法需机几个星期、几个月才能制造的复杂产品原型,用FDM成型法无需任何道具和模具,可快速完成。
1 熔融沉积制造工艺原理
快速成型技术是对零件的三维 CAD 实体模型,按照一定的厚度进行分层切片处理,生成二维的截面信息,然后根据每一层的截面信息,利用不同的方法生成截面的形状。这一过程反复进行,各截面层层叠加,最终形成三维实体。分层的厚度可以相等,也可以不等。分层越薄,生成的零件精度越高,采用不等厚度分层的目的在于加快成型速度。
FDM 的工艺原理
如图 1 所示。成形时,丝状的成形材料和支撑材料由送丝机构送至各自对应的
图 1 FDM工艺原理图(来自百度图片)
微细喷头,在喷头的挤出部位被加热至熔融或半熔融状态。喷头在计算机控制下,按照模型的CAD分层数据控制的零件截面轮廓和填充轨迹作 X-Y 平面运动;同时在恒定压力下,将融化的材料以较低的速度连续的挤出并控制其流量。材料被选择
性的沉积在层面指定位置后迅速凝固,形成截面轮廓,并与周围的材料凝结。一层截面完成后,工作台下降一层的高度(-) ,再继续进行下一层的沉积。如此重复,直至完成整个实体的造型[3]。
2 熔融沉积制造系统简介
图2 FDM快速成型系统喷头结构示意图[8]
一般熔融沉积制造机械系统包括运动、喷头、成型室、材料室、控制室和电源室等单元,喷头是该系统的关键部件[7]。以上海富力奇公司推出的TSJ系列快速成型机为例介绍一下喷头结构[8]