1、激光快速成型技術(shù)原理和特點

　　80 年代后期發(fā)展起來的快速成型技術(shù)(Rapid Prototyping ，RP) 是基于分層技術(shù)、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(jìn)制造成組技術(shù)總稱。RP 技術(shù)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(fù)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(shù)的重要組成部分，它集成了CAD 技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料科學(xué)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(shè)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(chǔ)進(jìn)一步發(fā)展的快速模具工裝制造(Quick Tooling) 技術(shù)，快速精鑄技術(shù)(Quick Casting) ，快速金屬粉末燒結(jié)技術(shù)(Quick Powder Sintering) 等，可實現(xiàn)零件的快速成品。

　　激光快速成型技術(shù)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(fù)雜性無關(guān)。

　　(2) 采用非接觸加工的方式，沒有傳統(tǒng)加工的殘余應(yīng)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(shù)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(yù)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(yīng)固化形成零件的一個截面， 再敷上一層新的液態(tài)樹脂進(jìn)行掃描加工，如此重復(fù)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(fù)雜、特別精細(xì)的零件，不足是設(shè)備和材料昂貴，制造過程中需要設(shè)計支撐。

       (2) 分層實體制造(LOM—Laminated Object Manufacturing)#p#分頁標(biāo)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(shè)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(fù)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(jìn)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(yīng)不同的應(yīng)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(jìn)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(xué)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。