3d打印在快速制造塑料件中的应用
(1) 单件(或数件)塑料件。
a. 低成本塑料功能零件的快速制造工艺。 对于拉伸强度小于15MPa的单件(或数件)塑料功能件,可以采用高分子粉末→SLS烧结→塑料原形件→渗树脂增强→塑料功能件的工艺路线制造,其中低成本高分子粉末和增强树脂由华中科技大学快速制造中心开发。汽车发动机缸头即为用这种工艺制造的低成本塑料功能零件。
b. 高强度塑料功能零件的快速制造工艺。 对于拉伸强度大于15MPa的单件(或数件)塑料功能件,可采用华中 科技大学快速制造中心开发的尼龙(PA)基粉末,用SLS方法直接制造。
c. 精密铸造熔模用塑料件的快速制造工艺。对于单件(或数件)精密铸造熔模用塑料件,可以采用华中科技大学快速制造中心开发的低成本高分子粉末材料制作SLS原形,然后经过浸蜡处理,渗蜡件的拉伸强度为6.4MPa,可满足熔模铸造的要求。
(2)数十件塑料件。
数十件塑料制品的快速制造工艺,可采用以下技术路线:三维CAD→快速成形制作原形件→制作硅胶模(常称“软模”)→采用双组分高分子材料真空注型法制成塑料件。
3d打印 在快速制造金属件中的应用
(1) 与铸造技术结合的工艺。
主要有基于SLS的覆膜砂型(芯) 铸造工艺、基于SLS的石膏型精密铸造工艺(如摩托车发动机缸体及铝合 金铸件)、基于SLS的内嵌其他材料的石膏型精密铸造工艺(如内嵌钢圈的摩 托车箱体铝合金零件)等。
(2)基于SLS的金属零件快速制造工艺。
采用填加高分子粘结剂的金属粉末→SLS绕结→脱出分子粘结剂→渗低熔点金属→金属零件。
3d打印 在快速制造金属
模具中的应用在现代制造业中模具起着越来越重要的作用。从1997年起,我国模具工业的 产值**过了机床工业产值。但传统的模具制造成本高,周期长,无法加工结构复杂的模具。如在制作模具冷却流道时,传统方法采用在模具内部钻孔来实现,当模具的形状复杂时,这种方法无法使冷却流道随模腔的形状变化而随形分布,导致零件冷却不均匀产 生变形,影响质量和成品率,特别是当采用精密注塑工艺时问题更加**。虽然采用铸造方法可以制作随型冷却流道的模具,但生产效率很低。采用本技术就可以解决上述问题。
波兰的辆**级跑车,阿里纳拉胡萨里亚,是波兰汽车工业复兴和复兴的象征。正如我们已经看到的,**级跑车的发展是一个严格的过程,主要是采用新的制造技术,如3D扫描和3D打印。
三维扫描打印技术在阿里纳拉胡萨里**级跑车开发中的应用
与大多数当代波兰汽车项目不同,ArrineraHussarya是从头开始建造的。也就是说,**级跑车的车身、发动机和内饰都经过了重新设计,既满足了高性能汽车的要求,又体现了**级跑车的美感。
逆向工程有助于降低生产成本
可以想象,重新设计**级汽车是耗时且昂贵的,并且Arrinera工程师一直在寻找加快汽车开发周期并降低成本的方法。通过这项工作,团队决定。
3d打印模具的条件
1 设备
(1) SLS设备包括主机和控制系统。
SLS系统主机由自动送粉装置、升降台、预热装置、激光扫描装置、检测装置等组成。针对目前国内外直接用SLS系统制造大尺寸零件的困难,华中科技大学从预热装置、预热温度控制、激光扫描等方面解决了大尺寸SLS零件易变形的问题,开发了目前世界上较*作台(500 mm×500 mm)的SLS系统。系统主要性能参数为:激光器,CO 250W;激光定位精度0.02mm;激光较大扫描速度5m/s。SLS控制系统的硬件由控制系统、传感器检测装置和驱动单元组成。为了实现高性能、高可靠性和低成本,提出了一种基于软件芯片的控制系统结构。控制系统由接口模板、驱动单元、检测装置等组成。该软件用于实现硬件完成的多个功能。在保证系统可靠性和技术指标要求的前提下,大大降低了控制系统的硬件成本。
(2) 真空注型设备。
利用SLS原型(或其他原型零件)快速制作硅橡胶模具,利用该模具,可以在真空铸造设备中快速小批量地将塑料制品浇注出来。真空注射设备是华中科技大学研制开发的。较大浇注尺寸为680 mm×480 mm×540 mm。
2 材料
(1) 低成本SLS粉末材料。
国外SLS粉体材料的价格非常昂贵,只卖给购买SLS系统的用户。材料的配方和制备方法是严格保密的。因此,在分析和比较国外同类材料的基础上,以国内原料为研究对象,在对粉末烧结材料的吸热、导热、收缩、熔点、玻璃化转变温度、熔体粘度和流动性等物理性能进行了大量研究和实验的基础上,研制了适合不同用途的八种具有自主知识产权的SLS粉末材料。即聚苯乙烯(PS)基体、高冲击聚苯乙烯(HIPS)基体、PS/碳纳米管复合材料、聚酰胺(PA)/玻璃微珠复合材料四种高分子粉末材料、铁基、不锈钢基体、自热三种金属粉末材料、1种涂层砂SLS粉末材料,其综合指标均达到了国内外同类材料的水平。
(2) 真空浇注材料。
聚氨酯弹性体以其高强度、高硬度、高模量等优良的综合性能广泛应用于汽车、建筑、轻工、航天等领域。但是,由于普通聚氨酯树脂的透光性和耐热性较差,其应用范围受到限制。因此,提高聚氨酯树脂的耐热性,生产高透明、高强度、高硬度、高模量的树脂,已成为聚氨酯材料研究的热点。华中科技大学快速制造中心成功开发了一系列真空浇注用透明聚氨酯树脂材料。
3 软件
软件包括在线实时区域自适应切片软件、直接切片软件系统、工艺规划智能系统、二维中空软件等。
4 工艺
(1) 塑料功能零件的制造。
对于强度要求较低(小于15 MPa)的塑料功能件,为了克服国外尼龙基结晶聚合物粉末材料塑料功能件的缺陷,建议先用非晶态聚合物粉末材料制造塑料零件,再渗透树脂增强。针对高强度(大于15 MPa)的塑料功能件,采用SLS法直接制备了华中科技大学快速制造中心研制的尼龙基粉末材料。
(2)结合传统铸造工艺。
利用SLS技术提高传统铸造工艺的水平,主要方法是利用SLS技术制造模具和砂模(芯)。目前国外熔模铸造用SLS材料价格昂贵,汽化温度高(1000℃以上),不适合我国现有的传统铸造工艺。为此,我们提出了开发低成本SLS材料的技术方案,并与我国传统的精密铸造技术相结合。
(3)金属零件/模具的快速制造工艺。
在自行研制的低成本SLS金属粉末材料的基础上,探索了一套具有后续冷却通道的复杂金属零件和模具快速制造的工艺路线。
增材制造,3d打印技术原理
1.光聚合成型技术增材制造
立体光刻是较早实用的快速成型技术。具体的原理是选择性地将光固化材料(如液体光敏树脂)的表面用特定波长和强度激光聚焦,使其聚合,然后从点到线固化,从线条到表面,完成一层的拉伸操作,然后使一层的高度垂直移动,然后固化另一层。通过这种方式,层叠加形成一个三维实体。
2.以烧结和熔化为基本原理
SLS:选择性激光烧结(选择性激光烧结工艺由粉末材料形成)。将材料粉末喷涂在成形件的上表面上,刮平;在刚铺好的新层上用高强度CO2激光扫描零件的截面;在高强度激光照射下将材料粉末烧结在一起,得到零件的截面。与下面形成的部分粘合;当部分的部分烧结时,铺设层。增加了一层新的材料粉末,并选择性地烧结了下部。SLS工艺较大的优点是材料选择范围广。
3.以粉末-粘合剂为基本原理
三维打印:三维打印与平面打印非常相似,甚至打印头都是用平面打印机直接打印的。类似于SLS,这种技术的原材料是粉末化的。与SLS不同,材料粉末不是通过烧结连接的,而是通过在喷嘴上使用粘合剂“打印”材料粉末上零件的部分。
工业是3D打印应用的核心区域。如今,工业设计是非常重要的,往往是产品成败的关键。在产品的设计过程中,3D打印技术的参与加速了工业设计的步伐,因为3D打印技术能够快速实现工业设计,特别是汽车等领域的工业设计,使得现在可以打印大的真实对象,实物是设计中的必要步骤,可以让设计者或企业的决策者非常直观地看到产品的形状,然后决定是否产生了生产。当然,由于选择性激光烧结等技术的存在,小批量生产也可以进行,因为这种技术可以形成金属,有时小批量3D打印,在成本上比数字机床切割或压铸、冲压要好。
3d打印抄数又称为3d扫描,就是用手持式3D扫描仪对打印的产品样板进行三维扫描,常见的3D扫描仪有两种,一种是接触式的,一种是非接触式的。目前,非接触式三维扫描仪是市场上的关键产品,它是结构光技术、相位测量技术和计算机视觉技术的结合。其特点是速度快、精度高(0.03mm),可扫描物体体积大。
3D打印机可以方便地取代人工泥塑,翻转模铸造,其优点如下。
优势一:提高效率,降低失误
传统的粘土塑性工艺,完全手工制作。手工作业意味着生产周期长,误差率高,依赖于老工匠。
泥塑的操作步骤更为复杂,如精细的泥塑、粘土的融化、建筑骨架、支撑装置、大型粘土和造型。泥塑必须经常喷水保持不开裂,中途要覆盖塑料薄膜来保湿,直到铜工艺品模具完成,这项工作是由专业的泥雕塑家完成的。
大型泥塑完工后,应通知客户对泥塑进行审查,提出意见或修改意见。不断的深思熟虑、调整和细致的雕塑才能达到**。雕塑全部完成后,用刮刀整体刮取。
精速 三维打印技术在无人机工业中的四大优势
时效性
3D打印技术主要用于无人机领域的原型设计,可以快速、廉价地制造原型。
无人机(UAV)设计需要多次迭代,传统的加工装配过程在迭代过程中会消耗大量的人力、物力、财力和时间。加快了产品设计与实际使用之间的时间间隔,提高了企业的效率。经验证的样机也可用于展示,大大加快了产品市场的速度,提高了企业的竞争力。
2012年,弗吉尼亚大学开发了*三个3D打印平面,团队工程师"大卫-舍弗尔"说:“为以前的灯光设计建造一个塑料涡轮风扇发动机需要两年时间,费用约为250,000美元。但使用3D技术,设计和建造这架飞机只花了四个月,花费了大约2000美元。“生产周期”的缩短是显而易见的。
硅胶模具是一种流动的液体,无论颜色如何,实际上,质量不变。A组分是流动液体,B组分是固化剂。首先将模具或复制品加工好,取一定量的胶体,加入2-3%的固化剂。搅拌后使用均匀,2-3小时即可固化。具有不变形、无收缩、耐高温的优点,成型后可反复使用,为产品提供快速复制,产品收缩率可达两千,主要用于手板模型和小批量复制产品。
用途:
手板模型设计、PVC塑料模具、水泥制品模具、熔点合金模具、合金玩具工艺、塑料玩具工艺品、礼品文具、大型雕像、文物复制、鞋底模具制造、印刷定位、电子设备抗震等。
操作工艺
1.手板型硅胶用于小型产品或精细产品。在模具脱模时,由于制品体积小,模具内部易损坏,因此需要使用软硅胶制作模具,因此必须使用软硅胶制作模具。
2.如果您是大型产品或大型产品,则必须使用具有大硬度的硅胶来制造模具,从而可保持制造。
3D打印技术主要应用于制造业,以控制大规模生产的质量,降低传统制造业的生产成本,提高速度和精度。世界上**艘3D打印*木舟是由3D打印技术创造出来的,并随着**辆3D打印车URL在加拿大的出现而成功推出,3D打印技术通过3D打印技术对传统制造业产生了颠覆性的变革,通过软件将材料堆积和制造出来,不需要材料切割、锻造和装配过程,节省了人力资源,提高了产品的生产效率。
康奈尔大学创意机器人实验室的HodLipson提出使用3D打印技术来打印机器人部件,如电池、电线甚至微处理器。打印机不仅可以一次打印任意形状的机器人,还可以打印机器人的所**械设备和内部零件,并打印出来。当它到来时,它将被完全组装。如果没有组装过程,打印机也可以打印出便携式3克机器人,如图8所示。机器人的刹车翼可以在空中自由飞行90秒。除发动机和蓄电池外,其他部件都打印出来。