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3D 打印技术在快速铸造中的应用
一、快速成型技术及工艺方法
快速成型技术(Rapid Prototyping Technology,简称 RPT)也称快速原型技术、快速原
型制造(Rapid Prototyping &Manufacturing,简称 RPM)是 1980 年代末国外发展起来的一
种新技术,它是顺应快速开发产品的客观需要而产生的,它集计算机 CAD/CAM 技术、数
控技术、激光加工技术及新材料技术于一体,采用软件离散化和材料堆积的原理实现实
体的成型。目前,其成型方式已从激光层析扫描使液态热固性塑料固化成实体样件,发展
到直接由丝状成型材料经层析融积成实体样件。快速成型所用的成型材料,也由过去的
液态热固性塑料,发展为采用粉丝状、丝状、片状的塑料、塑脂、石腊、纸等,为特种铸
造和铸造模具的快速成型制造提供了有利条件。
快速成型技术的工艺方法很多,目前世界上比较成熟并已投入使用的 RPT 主要有
SLA、LOM、SLS、FDM、TDP 等原理的快速造型系统。
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1. 立体光照成型(SLA)
SLA 采用紫外激光束或半导体激光器作为光源使光敏树脂硬化生成三维物体。该成
型方法是在液槽中盛满液态光敏树脂,树脂可在紫外光照射下进行聚合反应并发生相变,
由液态变成固态。成型开始时,工作平台置于液面下一个层高的距离,控制一束能产生紫
外线的激光。按计算机所确定的轨迹,对液态树脂逐点扫描,使被扫描区域固化,从而形
成一个固态薄截面,然后升降机构带动工作台下降一层高度,其上覆盖另一层液态树脂,
以便进行第二层扫描固化新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复直到整个模型制
造完毕。工作台上升到容器上部,排掉剩余树脂,从 SLA 机取走工作台和工件,用溶剂清
除多余树脂,经过一定时间紫外曝光后,工件完全固化。SLA 法工艺稳定,成型件有较好
的尺寸精度和较光洁的表面,很适合用作母模。
2. 分层实体制造(LOM)
物体分层制造技术是通过对原料纸进行激光切割与粘合的方式来形成零件的。薄片
叠层制造系统是由计算机、原材料存储及送进机构、热压机构、激光切割系统、升降工
作台和数控装置等组成的。原材料存储及送进机构将存于其中的底面有热熔胶及添加剂
的纸或其它薄片材料(金属箔、塑料薄膜等),逐步送到工作台的上方。激光切割系统按
照计算机提取的横截面轮廓线,对纸进行切割,热压机构将一层层纸粘合在一起。该方