目前,復(fù)雜金屬零件/模具快速制造技術(shù)在航空航天等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用十分顯著。SLM可直接生產(chǎn)高密度、高強(qiáng)度、高精度等任意復(fù)雜形狀的機(jī)械性能良好的金屬零件/模具,加快制造速度,降低成本。更重要的是,SLM可以制造傳統(tǒng)制造方法無法加工的復(fù)雜金屬零件/模具。
自1998年以來,華中科技大學(xué)國家重點(diǎn)模具實(shí)驗(yàn)室快速制造中心對高性能、高可靠性、低成本的SLS主機(jī)及其軟件、適合不同用途的低成本SLS材料及其制備方法、塑料零件、金屬零件、成型冷卻通道模具的快速制造技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,并取得了技術(shù)創(chuàng)新和突破。最終目標(biāo)是形成一套適合我國國情的高性能、高可靠性、低成本的SLS快速制造系統(tǒng),并在我國推廣應(yīng)用,以提高新產(chǎn)品的開發(fā)速度和參與國際競爭的能力。
SLS法在制備聚合物、陶瓷、覆膜砂、生物等粉末材料方面具有許多優(yōu)勢。然而,在成形金屬零件和模具時(shí),成形產(chǎn)品存在著密度低、力學(xué)性能差、精度差等缺陷,需要通過金屬浸滲等復(fù)雜的后處理工藝來使用。因此,近年來,在SLS快速成型技術(shù)的基礎(chǔ)上,形成了一種新的SLM快速成型技術(shù)。利用低功率激光,可直接快速制造各種密度達(dá)100%,精度小于0.1mm的復(fù)雜金屬零件/模具。SLM零件只需少量通過即可。加工(如拋光等)無需其它后處理技術(shù)即可達(dá)到高精度,具有廣闊的應(yīng)用前景。
SLM技術(shù)的工作原理與SLS技術(shù)的工作原理相同。用激光束掃描金屬粉末分層法制備了所需金屬零件/模具。不同的是,SLM技術(shù)可以將一定厚度的金屬粉末全部熔化在金屬零件/模具CAD模型的實(shí)體切片中,直接生產(chǎn)高密度的金屬零件/模具。德國是第一個(gè)研究可持續(xù)土地管理技術(shù)的國家。2003年底,MCP-HEK將SLM系統(tǒng)引入市場。英國利物浦大學(xué)是第一個(gè)購買和使用可持續(xù)土地管理系統(tǒng)的用戶。
當(dāng)用戶購買桌面3D打印機(jī)時(shí),除了護(hù)理價(jià)格和機(jī)器性能之外,打印模型的質(zhì)量是*重要的,并且模型的質(zhì)量包括準(zhǔn)確度和強(qiáng)度的兩個(gè)方面。那么什么因素會影響3D打印手模型的質(zhì)量呢?
模型的*終成型精度取決于3D打印機(jī)的性能和所用材料的質(zhì)量,而模型的強(qiáng)度主要取決于印刷材料的質(zhì)量。打印機(jī)的打印精度取決于所選產(chǎn)品的級別。如果您對印刷的要求很高,建議您選擇大品牌、高精度的設(shè)備。另外,裝填速度、打印速度等參數(shù)的設(shè)置也會影響模型的質(zhì)量。
印刷材料已成為3D打印的瓶頸,用戶使用的印刷耗材不僅容易被噴頭噴射,而且在遇到粘合劑或暴露在空氣中后可迅速固化,以保證印刷模型不變形。另外,3D打印材料是逐層彈出的。固化消耗品和新噴涂消耗品的強(qiáng)度只能通過完全粘合來保證。因此,3DTiger提醒你:不要選擇壞的打印材料來節(jié)省費(fèi)用。

快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相比有哪些特點(diǎn)-快速成型
在這個(gè)變化特別大的新時(shí)代里,身邊許多的東西不斷在改善,提升得更好,只有不斷創(chuàng)新改造的技術(shù)產(chǎn)品,更受人們歡迎,就說我們*近新進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)快速成型,它在速度上有了很高的效率,產(chǎn)品制作出來的效果也是非常的分明,不粘成一團(tuán),那么這種快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)工藝上相比有哪些特點(diǎn)呢,今天讓我們大家一起來看看吧。
傳統(tǒng)的產(chǎn)品加工工藝中需要切削、鑄造、鍛造以及進(jìn)行相應(yīng)的焊接相比,快速成型廠所使用的快速成型技術(shù)可以適應(yīng)我們生活中各種材料的的制造與加工的困難程度,可以獲得性能比較優(yōu)異的材料和零件結(jié)構(gòu)能力。
以上述所講,材料的快速成型技術(shù)跟材料、成型的方法、零件的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)??焖俪尚偷谋举|(zhì)主要包括成型材料的化學(xué)成分、物理性質(zhì)(熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、粘度及流動性)成型材料的使用狀態(tài)(如粉末、線材還是箔材)等有很大的關(guān)系,只有我們認(rèn)清這些材料的特性以后就可以選著合適的材料的對所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行快速成型技術(shù),也可以保證所生產(chǎn)的產(chǎn)品與投入市場的產(chǎn)品沒有很大的差距。
材料的快速成型技術(shù)主要包括成型材料的致密度和氣孔率。生產(chǎn)的過程中成型材料的顯微組織的性能是否可以滿足,成型材料、零件的精度和表面的粗糙程度、成型材料的收縮性(內(nèi)應(yīng)力、變形及開裂)看看是否能夠適應(yīng)各種不同的快速成型的方法的特定要求。生產(chǎn)產(chǎn)品的精度會直接影響到產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),產(chǎn)品表面的粗糙程度會影響到產(chǎn)品表面是否存在一定的瑕疵,材料的收縮性會影響到產(chǎn)品在生產(chǎn)的過程中所存在的精度要求。

3D打印,3d打印的未來?
3D打印這個(gè)詞現(xiàn)在正變得越來越熱門,并且在全球范圍內(nèi)得到了迅速的應(yīng)用。作者在廣東工作的朋友介紹說,目前廣東生產(chǎn)的3D打印模型,售價(jià)約500元。對于產(chǎn)品的開發(fā)成本來說,不太貴。現(xiàn)在,可以購買大約4000臺3D打印機(jī),他們可以自己制作小產(chǎn)品或零件。
與二維打印相比,在市場上一年中,3D打印市場的空間僅有幾十億美元甚至數(shù)千億美元,而3D打印市場空間每年只有幾百億美元,或者是一個(gè)育種市場。但《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志2011年2月稱,“3D打印技術(shù)可以廉價(jià)地從單一產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)千種產(chǎn)品,從而破壞規(guī)模經(jīng)濟(jì),就像那些3D打印公司所做的那樣……像1450年的打印、1750年的蒸汽機(jī)和1950年的晶體管一樣,當(dāng)時(shí)沒有人能夠正確預(yù)測它們在未來的廣闊應(yīng)用前景,也沒有人能夠預(yù)測3D打印技術(shù)的長期影響。3D打印技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),它可能會破壞未來所觸及的每一個(gè)領(lǐng)域。

3d打印模具的條件
1 設(shè)備
(1) SLS設(shè)備包括主機(jī)和控制系統(tǒng)。
SLS系統(tǒng)主機(jī)由自動送粉裝置、升降臺、預(yù)熱裝置、激光掃描裝置、檢測裝置等組成。針對目前國內(nèi)外直接用SLS系統(tǒng)制造大尺寸零件的困難,華中科技大學(xué)從預(yù)熱裝置、預(yù)熱溫度控制、激光掃描等方面解決了大尺寸SLS零件易變形的問題,開發(fā)了目前世界上最大工作臺(500 mm×500 mm)的SLS系統(tǒng)。系統(tǒng)主要性能參數(shù)為:激光器,CO 250W;激光定位精度0.02mm;激光最大掃描速度5m/s。SLS控制系統(tǒng)的硬件由控制系統(tǒng)、傳感器檢測裝置和驅(qū)動單元組成。為了實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性和低成本,提出了一種基于軟件芯片的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)??刂葡到y(tǒng)由接口模板、驅(qū)動單元、檢測裝置等組成。該軟件用于實(shí)現(xiàn)硬件完成的多個(gè)功能。在保證系統(tǒng)可靠性和技術(shù)指標(biāo)要求的前提下,大大降低了控制系統(tǒng)的硬件成本。
(2) 真空注型設(shè)備。
利用SLS原型(或其他原型零件)快速制作硅橡膠模具,利用該模具,可以在真空鑄造設(shè)備中快速小批量地將塑料制品澆注出來。真空注射設(shè)備是華中科技大學(xué)研制開發(fā)的。最大澆注尺寸為680 mm×480 mm×540 mm。
2 材料
(1) 低成本SLS粉末材料。
國外SLS粉體材料的價(jià)格非常昂貴,只賣給購買SLS系統(tǒng)的用戶。材料的配方和制備方法是嚴(yán)格保密的。因此,在分析和比較國外同類材料的基礎(chǔ)上,以國內(nèi)原料為研究對象,在對粉末燒結(jié)材料的吸熱、導(dǎo)熱、收縮、熔點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、熔體粘度和流動性等物理性能進(jìn)行了大量研究和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,研制了適合不同用途的八種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SLS粉末材料。即聚苯乙烯(PS)基體、高沖擊聚苯乙烯(HIPS)基體、PS/碳納米管復(fù)合材料、聚酰胺(PA)/玻璃微珠復(fù)合材料四種高分子粉末材料、鐵基、不銹鋼基體、自熱三種金屬粉末材料、1種涂層砂SLS粉末材料,其綜合指標(biāo)均達(dá)到了國內(nèi)外同類材料的水平。
(2) 真空澆注材料。
聚氨酯彈性體以其高強(qiáng)度、高硬度、高模量等優(yōu)良的綜合性能廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、輕工、航天等領(lǐng)域。但是,由于普通聚氨酯樹脂的透光性和耐熱性較差,其應(yīng)用范圍受到限制。因此,提高聚氨酯樹脂的耐熱性,生產(chǎn)高透明、高強(qiáng)度、高硬度、高模量的樹脂,已成為聚氨酯材料研究的熱點(diǎn)。華中科技大學(xué)快速制造中心成功開發(fā)了一系列真空澆注用透明聚氨酯樹脂材料。
3 軟件
軟件包括在線實(shí)時(shí)區(qū)域自適應(yīng)切片軟件、直接切片軟件系統(tǒng)、工藝規(guī)劃智能系統(tǒng)、二維中空軟件等。
4 工藝
(1) 塑料功能零件的制造。
對于強(qiáng)度要求較低(小于15 MPa)的塑料功能件,為了克服國外尼龍基結(jié)晶聚合物粉末材料塑料功能件的缺陷,建議先用非晶態(tài)聚合物粉末材料制造塑料零件,再滲透樹脂增強(qiáng)。針對高強(qiáng)度(大于15 MPa)的塑料功能件,采用SLS法直接制備了華中科技大學(xué)快速制造中心研制的尼龍基粉末材料。
(2)結(jié)合傳統(tǒng)鑄造工藝。
利用SLS技術(shù)提高傳統(tǒng)鑄造工藝的水平,主要方法是利用SLS技術(shù)制造模具和砂模(芯)。目前國外熔模鑄造用SLS材料價(jià)格昂貴,汽化溫度高(1000℃以上),不適合我國現(xiàn)有的傳統(tǒng)鑄造工藝。為此,我們提出了開發(fā)低成本SLS材料的技術(shù)方案,并與我國傳統(tǒng)的精密鑄造技術(shù)相結(jié)合。
(3)金屬零件/模具的快速制造工藝。
在自行研制的低成本SLS金屬粉末材料的基礎(chǔ)上,探索了一套具有后續(xù)冷卻通道的復(fù)雜金屬零件和模具快速制造的工藝路線。

3D打印技術(shù)主要應(yīng)用于制造業(yè),以控制大規(guī)模生產(chǎn)的質(zhì)量,降低傳統(tǒng)制造業(yè)的生產(chǎn)成本,提高速度和精度。世界上第一艘3D打印獨(dú)木舟是由3D打印技術(shù)創(chuàng)造出來的,并隨著第一輛3D打印車URL在加拿大的出現(xiàn)而成功推出,3D打印技術(shù)通過3D打印技術(shù)對傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生了顛覆性的變革,通過軟件將材料堆積和制造出來,不需要材料切割、鍛造和裝配過程,節(jié)省了人力資源,提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
康奈爾大學(xué)創(chuàng)意機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的HodLipson提出使用3D打印技術(shù)來打印機(jī)器人部件,如電池、電線甚至微處理器。打印機(jī)不僅可以一次打印任意形狀的機(jī)器人,還可以打印機(jī)器人的所有機(jī)械設(shè)備和內(nèi)部零件,并打印出來。當(dāng)它到來時(shí),它將被完全組裝。如果沒有組裝過程,打印機(jī)也可以打印出便攜式3克機(jī)器人,如圖8所示。機(jī)器人的剎車翼可以在空中自由飛行90秒。除發(fā)動機(jī)和蓄電池外,其他部件都打印出來。

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