看一看基于木粉的快速成型方法

在自动化、信息化高度发展的现代社会，人们对产品的需求日趋多样化房屋被强拆找谁申诉，产品争取市场的竞争越来越剧烈，要求更新的周期也越来越短，这就要求设计者不但能根据市场的要求设计新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出原型，以便进行必要的性能测试，同时在征求用户意见的基础上做出相应的修改，最后构成能投放市场的定型产品。这样就在剧烈的市场竞争中占有先机，捉住机遇，赢得客户。传统的制造方法是采取材料去除的思想生产原件，经过1系列的车、铣、刨、磨等加工进程完成，这样生产出来的原件本钱高、周期长，已不能适应日新月异的市场的变化。而快速成型技术在本质上改变了这1传统的制造思想，采取添加材料的加工方法，在制造思想上得到了解放，是1种新型的3维模型制造方法，只需用3维CAD系统建模，生成产品的3维计算机图形，再进行分层处理，通过对成型机的控制即可精确地制造出极为复杂的工件，是1门具有强大生命力的新技术。1 快速成型技术目前存在的不足快速成型具有快速性、设计制造1体化、自由成形制造、高度柔性、材料的广泛性、技术的高度集成等优点。像任何1项新技术的产生1样，都要经历逐渐完善的进程，快速成型技术目前正处于这1关键阶段，存在着1些不足。主要集中在下述几点上：1．1材料本钱高就日前已有的几种快速成型技术来看，普遍存在材料本钱高的问题，其中分层物体制造(LOM)的材料最便宜，9.63—17.08美元／kg，材料价格最贵的是立体平板印刷设备(SLA)和熔积成型(FDM)，250⑷58美元／kg，选择性激光烧结(SLS)的材料价格居中。清华大学开发研制的低温冰型快速成型方法，以水为原料，价格低廉，成型原件的精度也好，但同时遭到低温的限制，还不能在各领域广泛地使用。1．2 设备价格和系统运行本钱高目前1台快速成型设备需30—50万美元，还不包括系统运行时所需的保护气体、水电动力、房屋、备件和保护费用，和设备折旧费等。对采取激光作成型源的RP系统，必须侧重考虑激光器的保证使用寿命和维修价格。例如：紫外激光器的保证使用寿命为2000h，紫外激光管的价格达上万美元。另外，由于成型原件在其强度、表面质量等性能在有些情况下还满足不了利用的要求。为了弥补直接成型零件的1些不足的地方，我们常常投入大量的人力、物力进行必要的后处理，提高成型件的强度和表面光洁程度。基于目前快速成型设备和材料存在的以上问题，我们提出1种新的快速成型方法——基于木粉的快速成型方法。在设备方面不采取价格昂贵且使用寿命短的激光器，而是采取价格低廉使用寿命长的机械喷头。材料采取的是木粉，取材广泛，与其它快速成型材料相比本钱更低，更环保，更容易降解。成型原件外观与木材类似，具有硬木的特点，强度高、不容易变形、后处理简单，完全可以在某些场合替换现有的塑料和树脂模型，作为概念原型、功能测试的原型、模具和功能零件使用。2 基于木粉的快速成型方法2．1 基于木粉的快速成型机原理图1 基于木粉的快速成型机原理

RP各种技术的成型都是本着离散和堆积的基本思想。以下结合图1说明基于木粉的快速成型的成型原理。喷嘴在微机控制下按加工零件各分层截面的形状运动并在工作台上喷液态胶，在左侧有1送粉的小车，将有胶的表面铺上木粉、压实，从而构成1个固化的层面。当1层完成后违建拆除属于哪个部门，未被喷胶的地方还是粉末状的木粉。然后，升降台带动基板再降落1层高度，接着进行第2层喷胶。新固化的1层牢固地粘在前1层上，如此重复直到全部零件制造终了。2．2 基于木粉的快速成型机的工作进程首先由CAD软件生成曲面或实体模型，然后将CAD模型转化成STL文件格式，利用预处理软件，由STL模型获得1层1层的平面信息，分层厚度可以调理，利用层片信息驱动喷嘴，完成胶的喷涂，记下来由快速成型机的供粉和铺粉系统完成铺粉、压实等动作。如此循环制作出原型件。最后，为了满足实际情况和技术要求，我们要对原型件进行2次固化及进行必要的修整等。基于木粉的快速成型系统的工作进程如图2所示。图2 基于木粉的快速成型系统的工作进程

2．3 基于木粉的快速成型机的供粉及铺粉系统在完成了原形的概念设计，计算机CAD建模，经过切片程序离散，转化为快速成型即可实行的信息的基础上，就是成型机要完成的动作，开始送粉和铺粉。2．3．1供粉及铺粉系统的组成供粉和铺粉系统由床身、供粉缸、成型缸、铺粉辊筒等组成。由供粉缸的步进电机带动丝杠使供粉缸的活塞上下移动，调理木粉层厚以实现高度方向的定值进给，进给量由分层的厚度决定，每完成1层成型，成型缸便降落1层高度。同时送粉缸活塞提高1层高度。图3是供粉及铺粉的工作进程。2．3．2铺粉辊筒的运动(b) 木粉送至成型缸 (a)供粉缸活塞上升(c)铺覆木粉图3

铺粉辊筒有3个运动，1个是在水平方向自右向左的平动，1个是本身的转动和振动。其中辊筒的平动速度和本身的转动速度对终究原件的密度都有很大的影响，我们要根据实际情况，木粉的粒度进行调解。辊筒本身的振动是辊筒在垂直于粉末层表面的方向，沿径向振动。是为了破坏木粉颗粒的拱桥效应，提高粉末层的密度。基于木粉的快速成型方法，具有本钱低廉，绿色环保的优点。在1定程度上弥补了现有快速成型设备和材料的价格高问题，具有良好的发展前景，它会被广泛地利用到在社会主义现代化建设的各个领域，为加速我国家电、信息技术、军工、机械、生物医药制造等行业新产品开发发挥了积极的作用。参考文献[1] Kruth．J．P．Material Increase Manufacturing by Rapid Prototyping Techniques．CIRP ANNALS，1991，40(2)．[2] Jacobs P． Rapid Prototyping & Manufacturing．Society of Manufacturing Engineers，Califomia，1992．[3]罗辑等．试论快速成型技术及其发展策略．重庆工学院．煤矿机械．[4]杨占尧等．论快速成型技术的发展方向．西安交通大学先进制造技术研究所．工程塑料利用．2002⑴．[5]王冰快速成型技术发展新趋势．温州科技情报所，中国科技信息，2005⑼．[6]谭永生．FDM 快速成型枝术及其利用．北京航空工艺研究所．航空制造技术。2000⑴．[7]王西建等．快速成型制造技术的利用厦开发重点．辽宁工程技术大学机械工程学院．辽宁工程技术大学学报，2005—4．[8]孔凡让等．1种新型的石蜡喷射凝结快速成型工艺研究 中国科学技术大学．工艺与检测，2003⑺[9]吴晓鸣．1种新的快速成型方法激光分层固化灰浆．洛阳电光设备研究所 航空制造技术，2000⑵[10]孙梁等．3种快速成型制作的聚酯钙磷盐人工骨修复兔桡骨缺损的实验研究南京军区福州总医院 中华外科杂志，2005⑷．(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章