快速成型与快速模具制造技术及其应用考试重点总结

1.1 1988年，3Dsystems公司将SLA-250光固化设备系统运送给三个用户，标志着快速成型设备的商业化正式开始。

1.3 快速成型技术的特点：1自由成型制造2制造过程快速3添加式和数字化驱动成型方式4技术高度集成5突出的经济效益6广泛的应用领域

1.4 快速成型技术的优越性：1设计者受益2制造者受益3推销者受益4用户受益

2.1 快速成型工艺基本原理：基于离散堆积原理的累加式成型，从成型原理上提出了一种全新的思维模式，即将计算机上设计的零件三维模型，表面三角化处理，存储成STL文件格式，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，在控制系统的控制下，选择性的固化或烧结或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维实体，然后进行实体的后处理，形成原型。 快速成型：1液态（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄层材料（LOM）

2.2.1 光固化成型工艺的基本原理及过程：

光固化成型工艺的特点：优点：1成型过程自动化程度提高2尺寸精度高3优良的表面质量4可以制造结构十分复杂，尺寸比较精细的模型5可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型6制作的原型可以再一定程度上替代塑件

缺点:成型过程中伴随着物理和化学变化，制件易弯曲，需要支撑2液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料3设备运转及维护成本较高4使用的材料种类较少5液态树脂有一定的气味和毒性，而且要避光保护6光固化后的原型树脂并未完全被激光固化，为提高使用性能和尺寸稳定性，通常需要二次固化。 2.2.2 光固化成型的工艺过程

1 前处理：1 CAD三维造型2数据转换3确定摆放方位4施加支撑5切片分层 2原型制作

3后处理

2.2.4 光固化成型的支撑结构

必须设计一些细圆柱状或肋状支撑结构，以便确保制件的每一结构部分都能可靠固定，同时也有助于减少制件的翘曲变形。

2.2.5 光固化成型的收缩变形：1树脂收缩原因2零件成型过程中树脂收缩产生的变形3零件后固化收缩产生的变形 光固化成型误差分析：

影响制作时间的因素

t=Σtci+Ntp

2.3 叠层实体制造工艺的基本原理和特点 工艺过程 误差分析

表面涂覆的具体工艺过程：1将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打磨2按规定比例配备环氧树脂3在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度较低，材料会很容易侵入原型中4再次涂覆同样的混合后的环氧树脂材料，以填充表面的沟痕并长时间固化5对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次用砂纸进行打磨，打磨之前和过程中注意测量原型的尺寸，以确保尺寸在公差之内。6对原型表面进行抛光。

2.3.6 叠层实体快速原型的应用 1汽车车灯2铸铁手柄3LOM原型在制鞋业的应用 2.4.1 选择性激光烧结工艺的基本原理

2.4.2 选择性激光烧结工艺的特点:优点：1可采用多种材料2制造工艺比较简单3高精度4无需支撑结构5材料利用率高

缺点：1表面粗糙2烧结过程挥发异味3有时需要比较复杂的辅助工艺

2.4.4 高分子粉末烧结件的后处理：1收缩精度的影响2力学性能的影响 2.4.6 选择性激光烧结工艺的应用：1直接制作快速模具2复杂金属零件的快速无模具铸造3内燃机进气管模型

2.5.1 熔融沉积成型工艺的基本原理：

2.5.2 熔融沉积成型工艺的特点：优点1系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全2使用无毒的原材料3用蜡成型的零件原型，可以直接用于失蜡铸造4可以成型任意复杂的零件5原材料在成型中无化学变化，制件的翘曲变形小6原材料利用率高，寿命长7支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易8可直接制作彩色原型

缺点：1成型表面有比较明显的条纹2沿成型轴垂直的方向强度较弱3需要设计支撑结构4需要对整个截面进行涂覆，成型时间长5原材料价格昂贵

2.5.3 熔融沉积工艺成型影响因素1材料性能的影响（热收缩）2喷头温度和成型室温度的影响...2.6.1 三位喷涂粘接工艺的原理

2.7 快速成型技术发展方向：1金属零件的直接快速成型2概念创新与工艺改进3数据优化处理及分层方式的演变4快速成型设备的专用化和大型化5开发性能优越的成型材料6成型材料系列化，标准化7喷射成型技术的广泛应用8梯度功能材料的应用9组织工程材料快速成型10开发新的成型能源11拓展新的应用领域12集成化 3.2.1 光固化快速成型制造设备 3.2.5 三维喷涂粘接设备

4.1 CAD三维模型的构建方法 1概念设计，根据产品的要求或直接根据CAD软件平台上设计产品三维模型

2反求工程 在仿制产品时用扫描机对已有的产品实体进行扫描，得到三维模型

反求的主要方法有三坐标测量法，投影光栅法，激光三角形法，核磁共振和CT法一级自动断层扫描法。常用的扫描机有传统的坐标测量机，激光扫描机，零件断层扫描机，以及CT和MRI。

4.2.1 STL文件的格式

二进制和文本文件ASCII两种格式。

ASCII是二进制的六倍内存。 二进制文件采用IEEE类型整数和浮动型小数。文件用84字节的头文件和50字节的后述文件来描述一个三角形。

4.2.3 STL文件的基本规则 1取向规则2点点规则3取值规则4合法实体规则 常见的STL文件错误：1遗漏2退化面3模型错误

4.3.1 切片方法 1 STL切片（1直接STL切片2容错切片3定层厚切片）2直接切片

4.4 Magics RP软件是比利时Materialise公司推出的面向快速成型技术数据处理的大型STL数据编辑处理平台。

Magics软件施加支撑及切片过程：1STL文件载入2STL文件纠错3模型摆放4自动施加支撑5人工修改支撑6切片处理

5.2.1 硅橡胶模具的特点：良好的仿真性，强度和极低的收缩率

工艺流程：1原型表面处理2制作型框和固定型框3硅橡胶计量，混合并真空脱泡4硅橡胶浇注及固化5拆除型框，刀剖并取出原型。 5.2.3 硅橡胶模具制作的若干问题

4.2.5 采用硅橡胶模具进行树脂材料真空注型的工艺流程：1清理硅橡胶，预热模具2喷洒离型剂，组合硅胶模具3计量树脂4脱泡混合，真空注型5温室硬化，去出原型6原型后处理

5.3.1 电弧喷涂是将两根待喷涂金属丝作为自耗性电极，利用两根金属丝端部短路产生的电弧使丝材熔化，用压缩空气把已融化的金属雾化成微滴，并使其加速，以很高的速度沉积到基体表面形成涂层。 电弧喷涂制模的工序：1模型准备2在模型上喷涂金属3制作模具框架4浇注模具的填充材料5脱模，后序加工处理

电弧喷涂模具结构

合理利用各种性能材料，从外到内，材料呈梯度分布。 表面防护剂一般选用聚乙烯醇。 6.1.1 Keltool法的工艺过程：用快速成型机制作模具型腔 以模具型腔为母模制作硅橡胶模具 向硅橡胶模具浇注混有树脂粘结剂的金属粉浆 粉浆固化后从硅胶模具中取出模具型腔坯 低温烧结模具型腔坯烧除树脂粘结剂 高温烧结模具型腔坯并渗铜 模具型腔表面抛光 加入浇注系统和冷却系统 模具型腔与模架安装

6.3.2 德国快速成型设备开发商EOS公司开发的SLS设备 6.5.1 设置共形冷却道

6.6.4 直接金属三位打印制模技术

7.2 快速成型制造技术在产品设计中的应用：1概念模型可视化2涉及评价3装配校核4性能和功能测试

7.4.1熔模铸造过程 1浇注法制作熔模制造的消失型-蜡型2将蜡质的标准浇注系统和蜡型组装3将组装后的蜡型与浇注系统浸入到陶瓷浆中，反复挂砂和干燥形成硬壳4想硬型壳中通入热水或蒸汽，使蜡型熔化并排出，得到空型壳5硬型壳高温焙烧，进一步除去残留的蜡，得到可进行浇注融化后金属的高强度陶瓷硬型壳6将陶瓷硬型壳预热到一定温度后，注入熔化金属7冷却后，除去陶瓷壳，得到工件和浇注系统，再除去浇注系统，得到金属制件。 8.2 系统软硬件资源1造型软件2结构分析软件3工艺仿真软件4反求系统与数据拟合软件5快速成型设备6快速模具制造设备7计算机工作站

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