Le principe de la technologie de prototypage rapide laser

La plupart des technologies traditionnelles de formation industrielle suivent également cette méthode, telle que le tournage, le fraisage, le forage, le meulage et la planification; D'autres utilisent des moules pour se former, tels que la coulée et l'estampage. Cependant, le prototypage rapide laser utilise un nouveau traitement de principe couches de formage et de formage superposées. Pour ceux qui ont étudié les mathématiques avancées, ce principe n'est pas inconnu. Dans l'application de l'intégrale définie, il a été mentionné que la génératrice est le calcul du volume d'un corps rotatif avec une courbe connue et le calcul du volume d'un solide avec une section parallèle connue, qui sont tous deux des coupes transversales avec une épaisseur de △ Xi, qui sont approximativement considérés comme des cylindres à plat ou cylindrique latérale incurvée, puis superposées:

Lorsque ‖ △ x‖ → O, le volume du solide connu de l'organe rotatif ou la partie parallèle est obtenue respectivement.

La topographie est composée de surfaces incurvées complexes. Toutefois, aussi longtemps que nous examinons et les contours de la carte de hauteurs différentes, on peut découper des plans courbes de différentes tailles et de formes sur la plaque plane (bien sûr, l'épaisseur de la plaque et les deux adjacentes à la différence de hauteur entre les lignes de contour doivent conformément à l'échelle de la carte topographique), puis les couche ensemble. Tant que les lignes de contour sont assez denses, peut être un modèle de terrain réaliste.

À l'heure actuelle, il existe plusieurs types de machines de prototypage rapide laser mis au point selon le principe de ce type de traitement en couches et la superposition formation. Voici les principaux pour une brève introduction:

1. durcissement sélectif d'un polymère photosensible liquide (SLA: Strreolithographypparatus équipement de lithographie en trois dimensions)

En 1902, un brevet américain a proposé le principe de l'utilisation de polymères photosensibles pour fabriquer des pièces en plastique. En 1986, un autre brevet américain a proposé un système de prototypage rapide pour la production en couches d'entités en trois dimensions avec une résine photosensible liquide irradié laser. La société américaine basée sur cette 3D Systems En 1988, la première machine de prototypage rapide laser SLA-250 a été produit.

Le matériau de configuration utilisée dans cette machine de prototypage rapide laser est un type de polymère photosensible liquide, qui va subir une polymérisation et une réaction de durcissement sous irradiation de lumière ultraviolette, et le changement de l'état liquide à l'état solide. Son avantage est qu'elle peut obtenir directement des pièces en matière plastique en forme de résine. , Et la rugosité de surface est faible.

Les inconvénients sont les suivants:

(1) Les changements chimiques et physiques dans le processus de formation, il est difficile de garantir la précision dimensionnelle et fluage se produiront;

(2) Le balayage et le durcissement de la section entière sont nécessaires, le temps de formation est plus long et le durcissement est nécessaire après la formation;

(3) Etant donné que la partie non irradiée par le faisceau laser est encore liquide, la partie en surplomb doit être conçu à l'avance pour le soutenir, et ensuite retiré après durcissement;

(4) Après durcissement, la résine photosensible est friable, facile à briser, et a une faible maniabilité. La température de fonctionnement ne doit pas dépasser 100 ° C. Il absorbera l'humidité et se développera, a une faible résistance à la corrosion et coûte cher (140-2404 / kg);

(5) La durée de vie du tube laser génère le laser ultraviolet est d'environ 2000 heures.

2. La coupe sélective de matériaux minces (LOM: Laminatedbjeetanufacturing fabrication d'objets stratifiés)

Le matériau utilisé dans cette configuration prototypage rapide laser est revêtue de pré-papier avec de la colle thermofusible. Le processus de formation est similaire au processus de fabrication des modèles de terrain décrits ci-dessus.

Les avantages sont les suivants:

(1) Plus grande précision dimensionnelle;

(2) uniquement aux besoins de la ligne de contour à découper, et l'efficacité de production est élevé;

(3) Pas besoin de soutien à la conception;

(4) L'échantillon terminé a une dureté semblable à celle des produits du bois, et peut être utilisé dans un environnement en dessous de 200 ℃ après un peu de traitement, et peut être coupé dans une certaine mesure;

(5) La durée de vie du laser à dioxyde de carbone utilisé est jusqu'à 20.000 heures;

(6) le matériau de structure est pas cher (8 / kg).

Les inconvénients sont les suivants:

(1) Les pièces en plastique ne peuvent pas être envoyés directement;

(2) La rugosité de surface est élevée, et la surface de la pièce à usiner comporte des motifs de pas évidentes, qui doit être polie après formage;

(3) Il est facile d'absorber l'humidité et se développer, et la surface doit être traitée avec de l'humidité à l'épreuve le plus tôt possible après la formation;

(4) La pièce manque de souplesse.

3. fusion sélective des matériaux filamenteux (FDM: Fused Deposition Deling)

Le matériau de configuration utilisé dans cette machine de prototypage rapide est un matériau thermoplastique filamenteuse, et son principe de fonctionnement est similaire à celui de faire un gâteau d'étiquettes. Le matériau filamenteux est introduit dans la buse par le mécanisme d'alimentation de fil, et est chauffé à l'état fondu dans la buse, en fonction de la forme de section transversale couché sur la table de travail et rapidement refroidi et solidifié. Après une couche est terminée, la buse monte une hauteur de couche, puis la couche suivante est appliquée. Les avantages sont les suivants:

(1) peut directement faire en plastique ABS;

(2) Plus grande précision dimensionnelle;

(3) Le taux d'utilisation matériau est élevée.

Les inconvénients sont les suivants: 

(1) La rugosité de surface est élevée, et il est nécessaire de post-traitement;

(2) Long temps de formage;

(3) Le matériau est cher (250-458 / kg);

(4) Les supports doivent être fournis à la structure en porte à faux, mais la nouvelle machine de prototypage rapide FDM est équipé de deux buses, une pulvérise le matériau de formation et les autres pulvérisateurs du matériau de support, et le matériau de support peuvent être enlevés par l'eau, la réduction du temps de post-traitement.

4. frittage sélectif des matériaux en poudre (SLS: aserintering sélectionné)

Le principe de fonctionnement de cette machine de prototypage rapide est similaire à celle de SLA, mais la matière de moulage utilisée est pas une résine photosensible liquide, mais un matériau polymère en poudre, un mélange de métal ou de céramique et un liant, etc. Le diamètre de particule est de 50 -125 靘 Lors de la formation, d'abord déposer une couche de matériau en poudre sur la table de travail et de le chauffer à abaisser légèrement à la température de fusion, puis les balayages de faisceau laser en fonction de la forme de section transversale, et la partie balayée du matériau est fondu et lié à la forme, et le matériau en poudre qui ne soit pas balayée Il est encore sous forme de poudre et granulaire en tant que support de la pièce. Après la première couche est formée, la table de travail est abaissée par une hauteur de la couche, puis la couche suivante est posée et fritté. Ses avantages sont les suivants:

(1) en plastique, en céramique ou en parties métalliques peuvent être obtenus directement, avec une bonne aptitude au façonnage; 

(2) Pas de support de conception est nécessaire.

Les inconvénients sont les suivants:

(1) La structure de la pièce formée est lâche et poreuse, et la rugosité de surface est relativement élevé;

(2) L'efficacité de formage est pas élevé;

(3) Le obtenu plastique, des pièces en céramique ou en métal sont bien inférieures aux pièces du même matériau obtenu par le procédé de formation classique, et de post-traitement tels que l'infiltration de cuivre est nécessaire, mais il est difficile d'assurer la précision dimensionnelle de la pièces dans le post-traitement.

Grâce à l'introduction de ce qui précède quatre types de machines de prototypage rapide, nous pouvons voir que la technologie de prototypage rapide laser est une intégration d'une variété de technologies de fabrication de pointe.

Étant donné que différentes machines de prototypage rapides ont des caractéristiques différentes, il est nécessaire de faire des sélections appropriées en fonction de différentes exigences d'utilisation. La sélection devrait globalement tenir compte de la taille de la faisait partie, aux exigences de précision de la pièce formée, dans le but de la partie formée, la forme de la pièce formée, et les exigences matérielles des pièces formées, etc., et le coût de production doit être mis en balance, par exemple: 

De grandes parties et entités conviennent à la production LOM; 

Les petites pièces et des pièces à parois minces sont adaptés pour SLA, FDM, la production de SLS; 

Les pièces en plastique peuvent être faites directement avec SLA et FDM, tandis que LOM doit être faite à travers des moules en silicone et le moulage par injection réactive; 

Les parties métalliques peuvent être réalisées directement par SLS, et d'autres procédés doivent être refondus par coulée; 

SLA et LOM peuvent être faites avec les exigences de rugosité de surface élevée; 

production LOM Disponible dans un environnement de haute température, etc.