1、激光快速成型技術原理和特點

　　80 年代后期發(fā)展起來的快速成型技術(Rapid Prototyping ，RP) 是基于分層技術、堆積成型， 直接根據(jù)CAD 模型快速生產(chǎn)樣件或零件的先進制造成組技術總稱。RP 技術不同于傳統(tǒng)的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法，它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金屬及各種復合材料零件。

　　以激光作為加工能源的激光快速成型是快速成型技術的重要組成部分，它集成了CAD 技術、數(shù)控技術、激光技術和材料科學等現(xiàn)代科技成果。激光快速成型(Laser Rapid Prototyping ，LRP) 原理是用CAD 生成的三維實體模型，通過分層軟件分層，每個薄層斷面的二維數(shù)據(jù)用于驅(qū)動控制激光光束，掃射液體，粉末或薄片材料，加工出要求形狀的薄層，逐層累積形成實體模型?？焖僦圃斐龅哪Ｐ突驑蛹芍苯佑糜谛庐a(chǎn)品設計驗證、功能驗證、工程分析、市場訂貨及企業(yè)決策等，縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高企業(yè)競爭力。以此為基礎進一步發(fā)展的快速模具工裝制造(Quick Tooling) 技術，快速精鑄技術(Quick Casting) ，快速金屬粉末燒結(jié)技術(Quick Powder Sintering) 等，可實現(xiàn)零件的快速成品。

　　激光快速成型技術主要特點：

　　(1) 制造速度快、成本低， 節(jié)省時間和節(jié)約成本，為傳統(tǒng)制造方法注入新的活力，而且可實現(xiàn)自由制造(Free Form Fabrication) ，產(chǎn)品制造過程以及產(chǎn)品造價幾乎與產(chǎn)品的批量和復雜性無關。

　　(2) 采用非接觸加工的方式，沒有傳統(tǒng)加工的殘余應力問題，沒有工具更換和磨損之類的問題，無切割、噪音和振動等，有利于環(huán)保。

　　(3) 可實現(xiàn)快速鑄造、快速模具制造，特別適合于新品開發(fā)和單件零件生產(chǎn)。

　　2、LRP 工藝方法

　　LRP 技術包括很多種工藝方法，其中相對成熟的有立體光固化(SLA) 、選擇性激光燒結(jié)(SLS) 、分層實體制造(LOM) 、激光熔覆成形(LCF) 、激光近形制造(LENS) 。

　　(1) 光固化立體造型(SL —Stereolithography ，or SLA)

　　將計算機控制下的紫外激光按預定零件各分層截面的輪廓為軌跡對液態(tài)光敏樹脂逐點掃描，被掃描的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應固化形成零件的一個截面， 再敷上一層新的液態(tài)樹脂進行掃描加工，如此重復直到整個原型制造完畢。這種方法的特點是精度高、表面質(zhì)量好，能制造形狀復雜、特別精細的零件，不足是設備和材料昂貴，制造過程中需要設計支撐。

       (2) 分層實體制造(LOM—Laminated Object Manufacturing)#p#分頁標題#e#

　　LOM工藝是根據(jù)零件分層得到的輪廓信息用激光切割薄材，將所獲得的層片通過熱壓裝置和下面已切割層粘合，然后新的一層紙再疊加在上面，依次粘結(jié)成三維實體。LOM主要特點是設備和材料價格較低，制件強度較好、精度較高。Helisys 公司研制出多種LOM工藝用的成型材料，可制造用金屬薄板制作的成型件，該公司還開發(fā)基于陶瓷復合材料的LOM工藝。

　　(3) 選擇性激光燒結(jié)(SLS —Selected Laser Sintering)

　　SLS 的原理是根據(jù)CAD 生成的三維實體模型，通過分層軟件分層獲得二維數(shù)據(jù)驅(qū)動控制激光束，有選擇性地對鋪好的各種粉末材料進行燒結(jié)，加工出要求形狀的薄層，逐層累積形成實體模型，最后去掉未燒結(jié)的松散的粉未，獲得原型制件。SLS的特點是可以采用多種材料適應不同的應用要求，固體粉材可以作為自然支撐，重要的是可以直接制造金屬零件，因而具有更廣闊的發(fā)展前景。但能量消耗非常高，成型精度有待進一步提高。DTM 公司推出了系列Sinterstation 成型及多種成型材料， 其中SOMOS材料具有橡膠特性，耐熱、抗化學腐蝕，用該材料制造出了汽車上的蛇形管、密封墊等柔性零件。EOS 公司研制了PA3200GF 尼龍粉末材料，用其制作的零件具有較高的精度和表面光潔度。