Das Prinzip der Laser Rapid Prototyping-Technologie

Die meisten der traditionellen industriellen Bildentechnologien folgen auch dieser Methode, beispielsweise Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen und Hobeln; Andere verwenden Formen zum Umformen, z. B. das Gießen und Stanzen. Laser Rapid Prototyping verwendet jedoch eine neue Formungsprinzipschichtverarbeitung und überlagertes Formieren. Für diejenigen, die fortgeschrittene Mathematik studiert haben, ist dieses Prinzip nicht unbekannt. Bei der Anwendung eines bestimmten Integrals wurde erwähnt, dass die Generatrix die Berechnung des Volumens eines rotierenden Körpers mit einer bekannten Kurve und der Berechnung des Volumens eines Feststoffs mit einem bekannten Parallelabschnitt ist, wobei beide Querschnitte mit Querschnitten sind Eine Dicke von △ xi, die ungefähr als flache Zylinder oder gekrümmte Seitenzylinder betrachtet werden, und dann überlagert:

Wenn ‖ △ x‖ → O., wird das Volumen des bekannten Feststoffs des rotierenden Körpers bzw. des parallelen Abschnitts ermittelt.

Die Topographie besteht aus komplexen gekrümmten Oberflächen. Solange wir jedoch Umfrage und Kartenkonturen unterschiedlicher Höhen haben, können wir gekrümmte Flugzeuge unterschiedlicher Größe und Formen auf der flachen Platte ausschneiden (natürlich die Dicke der Platte und der benachbarten zwei der Höhendifferenz zwischen den Konturleitungen entsprechen der Skala der topographischen Karte) und schicht sie dann zusammen. Solange die Konturlinien dicht genug sind, kann ein realistisches Geländemodell vorgenommen werden.

Gegenwärtig gibt es viele Arten von Laser-Rapid-Prototyping-Maschinen, die nach dem Prinzip dieser Art von geschichteten Verarbeitung und Überlagerung entwickelt wurden. Hier sind die wichtigsten für eine kurze Einführung:

1. Selektive Aushärtung des flüssigen lichtempfindlichen Polymers (SLA: StrreolithraphypParatus dreidimensionale Lithographiegeräte)

Im Jahr 1902 schlugen ein US-Patent das Prinzip der Verwendung von lichtempfindlichen Polymeren vor, um Kunststoffteile herzustellen. 1986 schlug ein anderes US-Patent 1986 ein schnelles Prototyping-Schema zur Schichtproduktion von dreidimensionalen Entitäten mit laserbestrahlter flüssigem flüssigem lichtempfindlichen Harz vor. Das US-amerikanische USD-Unternehmen basierend auf diesem 1988 wurde die erste Laser-Rapid-Prototyping-Maschine SLA-250 hergestellt.

Das in dieser Laser-Rapid-Prototyping-Maschine verwendete Konfigurationsmaterial ist eine Art flüssiges lichtempfindliches Polymer, das unter der Bestrahlung von ultraviolettem Licht Polymerisations- und Härtungsreaktion unterzogen wird, und wechselt von Flüssigkeit zum Feststoff. Sein Vorteil ist, dass es direkt plastischeartigen Harzteile erhalten kann. Und die Oberflächenrauheit ist klein.

Die Nachteile sind:

(1) Die chemischen und physikalischen Änderungen des Umformvorgangs machen es schwierig, die Maßgenauigkeit zu gewährleisten, und Kriechen treten auf;

(2) Abtasten und Aushärten des gesamten Abschnitts ist erforderlich, die Umformzeit ist länger, und nach dem Bilden ist eine weitere Härtung erforderlich;

(3) Da der von dem Laserstrahl nicht bestrahlte Teil noch flüssig ist, muss der überhängende Teil im Voraus konstruiert werden, um ihn zu unterstützen, und dann nach dem Härten entfernt;

(4) Nach dem Härten ist das lichtempfindliche Harz spröde, leicht zu brechen und hat eine schlechte Verarbeitbarkeit. Die Arbeitstemperatur sollte 100 ° C nicht überschreiten. Es setzt Feuchtigkeit auf und expandieren, weist eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf und ist teuer (140-2404 / kg);

(5) Die Lebensdauer des Laserrohrs, der den ultravioletten Laser erzeugt, ist etwa 2000 Stunden.

2. Selektives Schneiden von dünnen Materialien (LOM: Laminiertbjectanufation Herstellung von geschichteten Objekten)

Das in diesem Laser-Rapid-Prototyping verwendete Konfigurationsmaterial ist mit Heißschmelzkleber vorgefertigtes Papier. Das Formungsprozess ähnelt dem Prozess der Herstellung von oben beschriebenen Terrain-Modellen.

Die Vorteile sind:

(1) höhere Dimensionsgenauigkeit;

(2) Nur die Konturlinie muss geschnitten werden, und die Produktionseffizienz ist hoch;

(3) keine Konstruktionsunterstützung erforderlich;

(4) Die fertige Probe hat eine Härte, die dem von Holzprodukten ähnlich ist, und kann nach einer geringen Behandlung in einer Umgebung unter 200 verwendet werden und kann in gewissem Maße geschnitten werden;

(5) Die Lebensdauer des verwendeten Kohlendioxidlasers beträgt bis zu 20.000 Stunden;

(6) Das Strukturmaterial ist billig (8 / kg).

Die Nachteile sind:

(1) Kunststoffteile können nicht direkt gemacht werden;

(2) Die Oberflächenrauheit ist hoch und die Oberfläche des Werkstücks hat offensichtliche Stufenmuster, die nach der Umformung poliert werden sollten;

(3) Es ist leicht, Feuchtigkeit aufzunehmen und zu dehnen, und die Oberfläche sollte so schnell wie möglich nach dem Bilden mit feuchtigkeitsdichten behandelt werden;

(4) Das Werkstück fehlt Flexibilität.

3. Selektives Schmelzen von filamentösen Materialien (FDM: Fused Depot Deling)

Das in dieser schnelle Prototyping-Maschine verwendete Konfigurationsmaterial ist ein filamentöses thermoplastisches Material, und sein Arbeitsprinzip ähnelt dem der Erstellung eines Etikettenkuchens. Das filamentöse Material wird durch den Kabelzuführmechanismus in die Düse eingespeist und in einem geschmolzenen Zustand in der Düse, entsprechend der auf der Werkbank beschichteten Querschnittsform, erhitzt und schnell abgekühlt und verfestigt. Nachdem eine Schicht abgeschlossen ist, steigt die Düse eine Schichthöhe an und dann wird die nächste Schicht beschichtet. Die Vorteile sind:

(1) kann direkt von ABS-Kunststoff herstellen;

(2) höhere Dimensionsgenauigkeit;

(3) Die Materialauslastungsrate ist hoch.

Die Nachteile sind: 

(1) Die Oberflächenrauheit ist hoch und die Nachbehandlung ist erforderlich;

(2) lange Umformzeit;

(3) Das Material ist teuer (250-458 / kg);

(4) Die Träger sollten an der Cantilever-Struktur bereitgestellt werden, aber die neue FDM-Rapid-Prototyping-Maschine ist mit zwei Düsen ausgestattet, einer sprüstet das Bildenmaterial, und der andere sprüstet das Trägermaterial, und das Trägermaterial kann durch Wasser entfernt werden, wodurch Nachbearbeitungszeit.

4. Selektives Sintern von Pulvermaterialien (SLS: ausgewähltes Asertering)

Das Arbeitsprinzip dieser schnellen Prototyping-Maschine ist ähnlich der von SLA, aber das verwendete Formmaterial ist jedoch kein flüssiges lichtempfindliches Harz, sondern ein pulverförmiges Polymermaterial, ein Gemisch aus Metall oder Keramik und einem Bindemittel usw. Der Partikeldurchmesser beträgt 50 -125 靘 Beim Umformen legen Sie zunächst eine Schicht aus Pulvermaterial auf die Arbeitstemperatur und erhitzen Sie ihn etwas niedriger als die Schmelztemperatur, dann scannt der Laserstrahl entsprechend der Querschnittsform, und der gescannte Teil des Materials wird geschmolzen und Bindung an die Form, und das nicht gescannte Pulvermaterial ist noch in Form von Pulver und Granulat als Träger des Werkstücks. Nachdem die erste Schicht gebildet ist, wird der Arbeitstisch um eine Schichthöhe abgesenkt, und dann wird die nächste Schicht gelegt und gesintert. Seine Vorteile sind:

(1) Kunststoff, Keramik- oder Metallteile können direkt erhalten werden, wobei eine gute Verarbeitbarkeit verwendet wird; .

(2) Es ist keine Entwurfsunterstützung erforderlich.

Die Nachteile sind:

(1) Die Struktur des geformten Teils ist locker und porös, und die Oberflächenrauheit ist relativ hoch;

(2) Die Umformeffizienz ist nicht hoch;

(3) Die erhaltenen Kunststoff-, Keramik- oder Metallteile sind den Werkstücke desselben Materials weit unterlegen, das durch das herkömmliche Umformverfahren erhalten wird, und die Nachbearbeitung wie Kupferinfiltration ist erforderlich, es ist jedoch schwierig, die Dimensionsgenauigkeit der Teile in der Nachbearbeitung.

Durch die Einführung der oben genannten vier Arten von Rapid-Prototyping-Maschinen können wir sehen, dass die Laser Rapid Prototyping-Technologie eine Integration einer Vielzahl von fortschrittlichen Fertigungstechnologien ist.

Da unterschiedliche schnelle Prototyping-Maschinen unterschiedliche Eigenschaften haben, ist es erforderlich, entsprechend den unterschiedlichen Nutzungsanforderungen geeignete Auswahlen vorzunehmen. Die Auswahl sollte umfassend die Größe des gebildeten Teils, den Genauigkeitsanforderungen des geformten Teils, den Zweck des gebildeten Teils, der Form des Formteils, und die Materialanforderungen der gebildeten Teile usw. und den Produktionskosten umfassen muss zum Beispiel gewogen werden: 

Große Teile und Entitäten eignen sich für LOM-Produktion; 

Kleine Teile und dünne Wandteile eignen sich für SLA, FDM, SLS-Produktion; 

Kunststoffteile können direkt mit SLA und FDM hergestellt werden, während LOM durch Silikonformen und reaktives Spritzgießen erfolgen muss; 

Metallteile können direkt von SLS hergestellt werden, und andere Methoden müssen durch Casting recast sein; 

SLA und LOM können mit hohen Oberflächenrauhigkeitsanforderungen hergestellt werden; 

Verfügbare LOM-Produktion in der Umwelt mit höherer Temperatur usw.