El principio de la tecnología de prototipos rápidos láser.

La mayoría de las tecnologías de formación industrial tradicionales también siguen este método, como giro, fresado, perforación, molienda y planificación; Otros usan moldes para formar, como fundición y estampado. Sin embargo, el prototipado rápido con láser utiliza un nuevo proceso de formación en comparación con los principios y la formación superpuesta. Para aquellos que han estudiado Matemáticas Avanzadas, este principio no es desconocido. En la aplicación de la integral definitiva, se ha mencionado que el generatriz es el cálculo del volumen de un cuerpo giratorio con una curva conocida y el cálculo del volumen de un sólido con una sección paralela conocida, ambos son secciones transversales con un espesor de △ XI, que se considera aproximadamente como cilindros planos o cilindro lateral curvo, y luego superpuesto:

Cuando ‖ △ x‖ → O, el volumen del sólido conocido del cuerpo giratorio o la sección paralela se obtiene respectivamente.

La topografía se compone de superficies curvas complejas. Sin embargo, siempre y cuando encuestemos y mapamos contornos de diferentes alturas, podemos reducir los planos curvos de diferentes tamaños y formas en la placa plana (por supuesto, el grosor de la placa y los dos adyacentes, la diferencia de altura entre las líneas de contorno debe conforme a la escala del mapa topográfico), y luego colóquelos juntos. Mientras las líneas de contorno sean lo suficientemente densas, se puede hacer un modelo de terreno realista.

En la actualidad, hay muchos tipos de máquinas de prototipos rápidas láser desarrolladas de acuerdo con el principio de este tipo de procesamiento en capas y formación de superposición. Aquí están los principales para una breve introducción:

1. Curado selectivo del polímero fotosensible líquido (SLA: Equipo de litografía tridimensional StrreolithoghPparatus)

En 1902, una patente de EE.UU. propuso el principio de usar polímeros fotosensibles para hacer partes de plástico. En 1986, otra patente de EE.UU. propuso un esquema de prototipos rápidos para la producción en capas de entidades tridimensionales con resina fotosensible líquida irradiada con láser. La compañía de los Estados Unidos 3DSYSTEMS se basa en esto en 1988, se produjo la primera máquina de prototipos rápidas láser SLA-250.

El material de configuración utilizado en esta máquina de prototipos rápidos láser es un tipo de polímero fotosensible líquido, que sufrirá polimerización y reacción de curado bajo la irradiación de la luz ultravioleta, y cambiará de líquido a sólido. Su ventaja es que puede obtener directamente piezas de resina de plástico. , Y la rugosidad de la superficie es pequeña.

Las desventajas son:

(1) Los cambios químicos y físicos en el proceso de formación dificultan la garantía de la precisión dimensional, y se producirá un fluencia;

(2) Se requiere el escaneo y el curado de toda la sección, el tiempo de formación es más largo y se requiere un curado adicional después de formarse;

(3) Dado que la parte que no está irradiada por el haz láser sigue siendo líquido, la parte sobresaliente debe diseñarse de antemano para respaldarla y luego se retira después de curar;

(4) Después de curar, la resina fotosensible es frágil, fácil de romper y tiene una mala capacidad. La temperatura de trabajo no debe exceder los 100 ° C. Absorberá la humedad y se expandirá, tiene una baja resistencia a la corrosión, y es costosa (140-2404 / kg);

(5) La vida útil del tubo láser que genera el láser ultravioleta es de aproximadamente 2000 horas.

2. Corte selectivo de materiales delgados (LOM: LaminadoBjeetArefacture Fabricación de objetos en capas)

El material de configuración utilizado en este prototipado rápido con láser es de papel pre-recubierto con pegamento fundido en caliente. El proceso de formación es similar al proceso de hacer que los modelos de terreno se describen anteriormente.

Las ventajas son:

(1) precisión dimensional superior;

(2) Solo la línea de contorno debe cortarse, y la eficiencia de producción es alta;

(3) No hay necesidad de soporte de diseño;

(4) La muestra terminada tiene una dureza similar a la de los productos de madera, y se puede usar en un entorno por debajo de 200 después de un poco de tratamiento, y se puede reducir en cierta medida;

(5) La vida útil del láser de dióxido de carbono utilizado es de hasta 20,000 horas;

(6) El material de la estructura es barato (8 / kg).

Las desventajas son:

(1) Las piezas de plástico no se pueden hacer directamente;

(2) la rugosidad de la superficie es alta, y la superficie de la pieza de trabajo tiene patrones de paso obvios, que deben pulirse después de formarse;

(3) es fácil absorber la humedad y expandir, y la superficie debe tratarse con a prueba de humedad lo antes posible después de formarse;

(4) La pieza de trabajo carece de flexibilidad.

3. Fusión selectiva de materiales filamentosos (FDM: Deposición fusionada deling)

El material de configuración utilizado en esta máquina prototipadora rápida es un material termoplástico filamentoso, y su principio de funcionamiento es similar al de hacer un pastel de etiqueta. El material filamentoso se alimenta a la boquilla por el mecanismo de alimentación de alambre, y se calienta a un estado fundido en la boquilla, de acuerdo con la forma de la sección transversal recubierta en el banco de trabajo y se enfría y solidificó rápidamente. Después de completar una capa, la boquilla aumenta una altura de una capa, y luego la siguiente capa está recubierta. Las ventajas son:

(1) puede hacer directamente el plástico ABS;

(2) precisión dimensional superior;

(3) La tasa de utilización del material es alta.

Las desventajas son: 

(1) La rugosidad de la superficie es alta, y se requiere postratamiento;

(2) tiempo de formación de largo;

(3) El material es caro (250-458 / kg);

(4) Los soportes deben proporcionarse en la estructura de voladizo, pero la nueva máquina de prototipos rápidas FDM está equipada con dos boquillas, se pulveriza el material de conformación y el otro enrosque el material de soporte, y el material de soporte se puede eliminar con agua, reduciendo el Tiempo de post-procesamiento.

4. Sinterización selectiva de materiales en polvo (SLS: SELECCIONADO ASERIENTRO)

El principio de funcionamiento de esta máquina de prototipos rápidas es similar a la de SLA, pero el material de moldeo utilizado no es una resina fotosensible líquida, sino un material de polímero en polvo, una mezcla de metal o cerámica y un aglutinante, etc. El diámetro de partículas es 50. -125 靘 Al formar, primero coloca una capa de material de polvo en la mesa de trabajo y caliéntala a ligeramente inferior a la temperatura de fusión, luego el haz láser se escanea de acuerdo con la forma de la sección transversal, y la parte escaneada del material se derrite y Unido a la forma, y ​​el material en polvo que no está escaneado, todavía está en forma de polvo y granular como el soporte de la pieza de trabajo. Después de formarse la primera capa, la mesa de trabajo se reduce por una altura de una capa, y luego la siguiente capa se coloca y se sinteriza. Sus ventajas son:

(1) Piezas de plástico, cerámica o metal se pueden obtener directamente, con buena trabajabilidad; 

(2) No se requiere soporte de diseño.

Las desventajas son:

(1) La estructura de la parte formada es suelta y porosa, y la rugosidad de la superficie es relativamente alta;

(2) La eficiencia de formación no es alta;

(3) Las piezas de plástico, cerámica o metal obtenidos son muy inferiores a las piezas de las piezas del mismo material obtenidas por el método de formación tradicional, y se requiere posprocesamiento, como la infiltración de cobre, pero es difícil garantizar la precisión dimensional de la Piezas en el post-procesamiento.

A través de la introducción de los cuatro tipos de máquinas de prototipos rápidas, podemos ver que la tecnología de prototipos rápidas láser es una integración de una variedad de tecnologías de fabricación avanzadas.

Dado que las diferentes máquinas de prototipos rápidas tienen características diferentes, es necesario hacer selecciones apropiadas de acuerdo con los diferentes requisitos de uso. La selección debe considerar exhaustivamente el tamaño de la pieza formada, los requisitos de precisión de la parte formada, el propósito de la parte formada, la forma de la pieza formada y los requisitos de material de las partes formadas, etc., y el costo de producción. debe ser pesado, por ejemplo: 

Las partes y entidades grandes son adecuadas para la producción de LOM; 

Las piezas pequeñas y las piezas de pared delgada son adecuadas para la producción SLA, FDM, SLS; 

Las piezas de plástico se pueden hacer directamente con SLA y FDM, mientras que LOM debe realizarse a través de moldes de silicona y moldeo por inyección reactiva; 

Las piezas metálicas se pueden hacer directamente por SLS, y otros métodos deben ser refundidos mediante la fundición; 

SLA y LOM se pueden hacer con requisitos de alta rugosidad superficial; 

Producción de LOM disponible en entorno de temperatura superior, etc.