傳統(tǒng)的工業(yè)成形技術(shù)中大部分也是遵循這一方法的,如
車削、
銑削、鉆削、磨削、刨削;另外一些是采用
模具進(jìn)行成形,如鑄造、沖壓。而
激光快速成形卻是采用一種全新的成形原理——分層加工、迭加成形。對(duì)于學(xué)過(guò)高等數(shù)學(xué)的人來(lái)說(shuō),這種原理并不陌生。在定積分的應(yīng)用中,曾講到母線是已知曲線的旋轉(zhuǎn)體體積計(jì)算和平行截面已知的立體體積計(jì)算,兩者都是取厚度為△Xi的截面,近似地看成是扁圓柱體或曲邊柱體,然后加以迭加:
:B(F?9qK jtqH3xfy 當(dāng)‖△x‖→O時(shí),就分別得到旋轉(zhuǎn)體或平行截面已知立體的體積。
H:9Z.|{Gv (eX9O4 地形地貌是由復(fù)雜曲面構(gòu)成的,但是,只要我們測(cè)繪出不同高度的等高線,就可以據(jù)此在平板上切割出大小、形狀各異的曲邊平面(當(dāng)然,板厚與相鄰兩條等高線之間的高度差應(yīng)符合地形圖的比例尺),然后再把它們層疊起來(lái),只要等高線取得足夠密,就可以制作成逼真的 地形模型。
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ZY 目前,按照這種分層加工、迭加成形原理開(kāi)發(fā)出的激光快速成形機(jī)有很多種,在此擇其主要幾種作一概要的介紹:
d&S4`\g?8 @oC# k< 1、液態(tài)光敏聚合物選擇性固化(SLA:Strreolithographypparatus立體平板印刷設(shè)備)
Z9cg,#(D ut6M$d4 1902年美國(guó)的一項(xiàng)專利提出了用光敏聚合物制造
塑料件的原理,1986年美國(guó)的又一項(xiàng)專利提出用激光照射液態(tài)光敏樹(shù)脂分層制作三維實(shí)體的快速成形方案,美國(guó)3DSYSTEMS公 司據(jù)此于1988年生產(chǎn)出第一臺(tái)激光快速成形機(jī)SLA-250。
D(3\m) a& >(*PQ 這種激光快速成形機(jī)所使用的構(gòu)形材料是一種液態(tài)光敏聚合物,在紫外光的照射下會(huì)發(fā)生聚合固化反應(yīng),由液態(tài)變成固態(tài),其優(yōu)點(diǎn)是:能直接得到類似塑料的樹(shù)脂件,且表面粗糙度較小。
(_&W@:"z zJ;K4)"j 其缺點(diǎn)是:
v(ABZNIn R#j-Z#/" (1)成形過(guò)程中的化學(xué)和物理變化使得尺寸
精度不易保證,且會(huì)發(fā)生蠕變;
gucd]VH (2)須對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描固化,成形時(shí)間較長(zhǎng),成形后要進(jìn)一步固化處理;
_?UW,5=O (3)由于未被
激光束照射的部分仍為液態(tài),因此對(duì)于懸伸部分要事先設(shè)計(jì)支撐,固化后再去除;
_@es9 (4)光敏樹(shù)脂固化后較脆,易斷裂,可加工性不好,工作溫度不能超過(guò)100℃,會(huì)吸濕膨脹, 抗腐蝕能力不強(qiáng),且價(jià)格昂貴(140-2404 /kg);
'qD5 (5)產(chǎn)生紫外激光的激光管壽命2000小時(shí)左右。
w k1O*_76 Wtl0qug 2、薄型材料選擇性切割(LOM:Laminatedbjeetanufacturing分層物體制造)
gH87e X4<!E# 這種激光快速成形所使用的構(gòu)形材料是事先涂有熱熔膠的紙,其成形過(guò)程與前面所述的制作地形模型的過(guò)程相似,
=)Z!qjf1U }sTo,F$ 其優(yōu)點(diǎn)是:
vIBVp X8!=Xjl) (1)尺寸精度較高;
k+k&}8e (2)只須對(duì)輪廓線進(jìn)行切割,制作效率高;
:,.g_@wvG (3)無(wú)需設(shè)計(jì)支撐;
Q_}i8p' (4)制成的樣件有類似木質(zhì)制品的硬度,稍作處理后可在200℃以下環(huán)境中使用,可進(jìn)行一定的切削加工;
=GO/r;4 (5)所用二氧化碳
激光器壽命達(dá)20000小時(shí);
RB]K? (6)構(gòu)形材料價(jià)格便宜(8/kg)。
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