激光快速成型(Laser Rapid Prototyping:LRP)是将CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集成的一种全新制造技术。与传统制造方法相比具有:原型的复制性、互换性高;制造工艺与制造原型的几何形状无关;加工周期短、成本低,一般制造费用降低50%,加工周期缩短70%以上;高度技术集成,实现设计制造一体化。SLA技术又称光固化快速成形技术,其原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描,被扫描区域的树脂薄层(约十分之几毫米)产生光聚合反应而固化,形成零件的一个薄层。工作台下移一个层厚的距离,以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂,进行下一层的扫描加工,如此反复,直到整个原型制造完毕。由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用,故在工作时只需功率较低的激光源。此外,因为没有热扩散,加上链式反应能够很好地控制,能保证聚合反应不发生在激光点之外,因而加工精度高 ),表面质量好,原材料的利用率接近100%,能制造形状复杂、精细的零件,效率高。对于尺寸较大的零件,则可采用先分块成形然后粘接的方法进行制作。
FDM的材料一般是热塑性材料,如蜡、ABS、尼龙等,以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化,喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将熔化的材料挤出,材料迅速固化,并与周围的材料粘结。FDM工艺不用激光,因此使用、维护简单,成本较低。用蜡成形的零件原型,可以直接用于失蜡铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。由于以FDM工艺为代表的熔融材料堆积成型具有一些显著优点,该工艺发展极为迅速。
经过试验,快速成型蜡模的涂挂性很好,完全可以利用原有工艺进行涂料配制,模组涂挂制壳,面层硅溶胶+锆英粉涂料,加强层硅酸乙酯+煤矸石涂料。由于快速成型蜡模的熔化温度高,不能使用蒸气脱蜡工艺。为此设计了专用工艺,首先利用车间现有的坭芯烘烤炉脱去模组中的中温蜡料制作的浇冒口,然后将模壳装入一自制的简易工装,放入井式电阻炉,在开放的环境中对其进行烘烤,脱掉快速成型蜡模。通过脱蜡后的目视检查,同时参考浇注后的铸件表面质量,发现脱模(烘烤)后快速成型蜡模基本能够挥发干净,其残留物对最终铸件没有影响。模壳焙烧、浇注、铸件清理和原精铸工序相同。我公司在引进快速成型技术前,采用传统精铸工艺生产。对于新产品的研制,生产周期相当长,其中压型的设计及生产又占据了较长的时间。例如图4所示的泵体,如果采用设计压型进行生产,其模具的设计、生产周期约需2~3个月,模具投入生产得到铸件还需半个月的时间。而快速成型设备恰好具备这方面的优势,3天内可以得到零件蜡模样件,再花半个月即可得到铸件。
CO2激光器作能源,目前使用的造型材料多为各种粉末材料。在工作台上均匀铺上一层很薄(100μ"200μ,)的粉末,激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结,一层完成后再进行下一层烧结。全部烧结完后去掉多余的粉未,再进行打磨、烘干等处理便获得零件。目前,成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉。用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺也有,但还不成熟。该项技术的特点是比较适合制作铸造用蜡模。因为其精度和表面光洁度较差,不太适合用模型验证和产品制作。






