【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 兩部分組成。 ? 薄片材料可分為：紙片材、金屬片材、陶瓷片材、塑料薄膜和復(fù)合材料片材。 ? 薄片材料性能：①抗?jié)裥裕ūＷC原料不會(huì)因時(shí)間長(zhǎng)而吸水，可用紙的施膠度表示）；②良好的浸潤(rùn)性（保證良好的涂膠性能）；③抗拉強(qiáng)度（保證在加工過(guò)程中不被拉斷）；④收縮率?。ūＷC熱壓過(guò)程中不會(huì)因部分水分損失而導(dǎo)致變形，可用伸縮率表示）；⑤剝離性能好，表面光滑并有較好的穩(wěn)定性 ? 熱熔膠按基體樹(shù)脂劃分：乙烯 醋酸乙烯酯共聚物型熱熔膠、聚酯類熱熔膠、尼龍類熱熔膠或其混合物。 ? 熱熔膠要求有如下性能：①良好的熱熔冷固性能（室溫下固化）；②在反復(fù)“熔融 固化”條件下其物理化學(xué)性能穩(wěn)定；③熔融狀態(tài)下與薄片材料有較好的涂掛性和涂勻性；④足夠的粘接強(qiáng)度；⑤良好的廢料分離性能。 . LOM工藝特點(diǎn) 與其他快速成形工藝方法相比，分層實(shí)體成形方法具有以下優(yōu)點(diǎn)： ? 制件精度高（＜０ .15 mm）。這是因?yàn)樵诒⌒尾牧线x擇性切割成形時(shí)，在原材料中，只有極薄的一層膠發(fā)生狀態(tài)變化，即由固態(tài)變?yōu)槿廴趹B(tài)，而主要的基底材料仍保持固態(tài)不變，因此翹曲變形較小，無(wú)內(nèi)應(yīng)力。 ? 分層實(shí)體制造中激光束只需按照分層信息提供的截面輪廓線切割而無(wú)需對(duì)整個(gè)截面進(jìn)行掃描，且無(wú)需設(shè)計(jì)和制作支撐，所以制作效率高、成本低。結(jié)構(gòu)制件能承受高達(dá) 200℃ 的溫度，有較高的硬度和較好的機(jī)械性能，可進(jìn)行各種切削加工。 . LOM工藝特點(diǎn) 而其存在的缺點(diǎn)是： ? 由于材料質(zhì)地原因，加工的原型件抗拉性能和彈性不高； ? 易吸濕膨脹，需進(jìn)行表面防潮處理； ? 薄壁件、細(xì)柱狀件的廢料剝離比較困難； ? 工件表面有臺(tái)階紋，需進(jìn)行打磨處理。 . LOM的應(yīng)用 LOM成形件主要用于： ? 直接制作紙質(zhì)功能制件，用作新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中工業(yè)造型的外觀評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證。 ? 利用材料的粘接性能，可制作尺寸較大的制件，也可制作復(fù)雜薄壁件。 ? 通過(guò)真空注塑機(jī)制造硅橡膠模具，試制少量新產(chǎn)品。 ? 快速制模：①采用薄材疊層制件與轉(zhuǎn)移涂料技術(shù)制作鑄件和鑄造用金屬模具；②采用薄材疊層方法制作鑄造用消失模；③制造石蠟件的蠟?zāi)?、熔模精密鑄造中的消失模（用環(huán)氧樹(shù)脂和金屬粉末制作出鑄造用石蠟鑄型的模具，這種模具能夠承受 60℃ 以上的溫度，適于批量加工石蠟?zāi)Ｐ停? . 三維打印 ? 三維打印（ 3DP— Three Dimension Printing）或稱為三維印刷、粉末材料選擇性粘結(jié)。前述的 FDM工藝也可制作三維打印機(jī)。 3DP與 SLS工藝類似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過(guò)燒結(jié)連接起來(lái)的，而是通過(guò)噴頭用粘結(jié)劑（如硅膠）將零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘結(jié)劑粘接的零件強(qiáng)度較低，還須后處理。先燒掉粘結(jié)劑，然后在高溫下滲入金屬，使零件致密化，提高強(qiáng)度。 . 掩膜光刻 ? 掩膜光刻技術(shù)是立體光刻成形技術(shù)的擴(kuò)展。它據(jù)棄了立體光刻成形技術(shù)中以激光束直接在樹(shù)脂液面掃描成形的方法，而是使激光束或 X射線通過(guò)一個(gè)可編程的光掩膜，照射樹(shù)脂成形。光掩膜上的圖形是掩膜機(jī)在模型片層參數(shù)的控制下，利用電傳照相技術(shù)在平板玻璃上調(diào)色或靜電噴涂制成的原型零件截面圖形。掩膜表面可透過(guò)激光或 X射線。最終制成零件的對(duì)應(yīng)光刻膠實(shí)體，再經(jīng)過(guò)電鑄處理形成零件的反模，然后經(jīng)過(guò)充模、脫模處理形成零件的模具，最后經(jīng)電鑄制成相應(yīng)的零件。掩膜光刻技術(shù)采用 2 000W高能紫外激光器，成形速度快，可以省去支撐結(jié)構(gòu)。 ? 無(wú)模鑄型制造（ Patternless Casting Manufacturing， PCM）工藝，將快速成形技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的樹(shù)脂砂鑄造工藝中。 PCM工藝也是基于快速成形技術(shù)的離散 /堆積成形原理，但它是一種完全不同于傳統(tǒng)鑄型制造工藝的造型方法。 ? 快速成形技術(shù)中數(shù)據(jù)處理的主要任務(wù)是從產(chǎn)品 CAD模型或其它模型經(jīng)過(guò)分層、填充，產(chǎn)生工藝加工信息的層片文件，數(shù)據(jù)流程如圖所示。這個(gè)層片文件可以通過(guò)轉(zhuǎn)換生成可供數(shù)控加工的 NC代碼文件。加工路徑既可以直接從三維數(shù)據(jù)獲得，也可以經(jīng)三維數(shù)據(jù)網(wǎng)格化得到 STL模型之后獲得。 三維數(shù)據(jù)源 ST L 模型 加工路徑 加工制造 快速成形的三維數(shù)據(jù)主要來(lái)源： ? 三維 CAD系統(tǒng) ? 反求工程。 CAD ? 這是一種最重要也是應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)來(lái)源。由三維 CAD軟件生成產(chǎn)品的曲面模型或?qū)嶓w模型，將 CAD模型轉(zhuǎn)化為三角網(wǎng)格模型（ STL模型），然后分層得到加工路徑?；蛘邔?duì)模型直接分層得到精確的截面輪廓，再生成加工路徑 。 CAD 三維模型的形體表達(dá)方法，常見(jiàn)的有以下四種： ? 構(gòu)造實(shí)體幾何法（ Constructive Solid Geometry，簡(jiǎn)稱 CSG） 又稱為積木塊幾何法（ BuildingBlock Geometry），這種方法用布爾運(yùn)算法則（并、交、減）將一些較簡(jiǎn)單的體元（如立方體、圓柱體、環(huán)錐體）進(jìn)行組合，得到復(fù)雜形狀的三維模型實(shí)體。 ? 邊界表達(dá)法（ Boundary Representation，簡(jiǎn)稱 BRep法） 邊界表達(dá)法根據(jù)頂點(diǎn)、邊和面構(gòu)成的表面來(lái)精確地描述三維模型實(shí)體。 CAD ? 參數(shù)表達(dá)法（ Parametric Representation） 對(duì)于自由曲面，難以用傳統(tǒng)的體元來(lái)進(jìn)行描述，可用參量表達(dá)法。 ? 單元表達(dá)法（ Cell Representation） 單元表達(dá)法起源于分析（如有限元分析）軟件，在這些軟件中，要求將表面離散成單元。典型的單元有三角形、正方形和多邊形。 用于構(gòu)造三維模型的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件應(yīng)有較強(qiáng)的三維造型功能，主要是實(shí)體造型（ Solid Modeling）和表面造型（ Surface Modeling）功能，后者對(duì)構(gòu)造復(fù)雜的自由曲面有重要作用?？焖俪尚涡袠I(yè)中常用的三維 CAD軟件系統(tǒng)，主要有 UG， Pro/E， CADDS5， IDEAS等，這些軟件系統(tǒng)在產(chǎn)品幾何造型、運(yùn)動(dòng)分析、計(jì)算分析、數(shù)控編程及繪圖方面的功能都很強(qiáng)。 ? 傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程是一種正向的順序模式，即從市場(chǎng)需求抽象出產(chǎn)品的功能描述（規(guī)格及預(yù)期指標(biāo)），然后進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行總體及詳細(xì)的零部件設(shè)計(jì)，制定工藝流程，設(shè)計(jì)工裝夾具，完成加工及裝配，通過(guò)檢驗(yàn)及性能測(cè)試。這種模式的前提是已完成了產(chǎn)品的藍(lán)圖設(shè)計(jì)或其 CAD造型。 ? 而反求工程（ Reverse Engineering， RE）。卻是對(duì)實(shí)物進(jìn)行三維數(shù)字化處理，數(shù)字化手段包括傳統(tǒng)測(cè)繪及各種先進(jìn)測(cè)量方法。 ? 反求工程中，準(zhǔn)確、快速、完備地獲取實(shí)物的三維幾何數(shù)據(jù)，即對(duì)物體的三維幾何形面進(jìn)行三維離散數(shù)字化處理，是實(shí)現(xiàn)反求工程的重要步驟之一。物體三維幾何形狀的測(cè)量方法基本可分為接觸式和非接觸式兩大類，而測(cè)量系統(tǒng)與物體的作用不外乎光、聲、機(jī)、電等方式。常用的掃描機(jī)有傳統(tǒng)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（ Coordinate Measurement Machine，簡(jiǎn)稱CMM）、激光掃描機(jī)（ Laser Scanner，簡(jiǎn)稱 LS）、零件斷層掃描機(jī)（ Cross Section Scanner，簡(jiǎn)稱 CSS）等。反求工程軟件有 CopyCAD，Surface， Imageware， GeoMagic等。 除了上述兩類數(shù)據(jù)之外， RP數(shù)據(jù)還可以來(lái)自于數(shù)學(xué)幾何數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)體素?cái)?shù)據(jù)以及直接的分層數(shù)據(jù)（例如地形學(xué)上的等高線等）。數(shù)學(xué)幾何數(shù)據(jù)源自一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或數(shù)學(xué)幾何數(shù)據(jù)，用快速成形制造把那些用數(shù)學(xué)公式或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)表達(dá)的曲面制作成看得見(jiàn)、摸得著的物理實(shí)體。醫(yī)學(xué)體素?cái)?shù)據(jù)指人體斷層掃描獲得的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都是真三維的，即物體的內(nèi)部和表面都有數(shù)據(jù)，是通過(guò)人體斷層掃描（ Computed Tomography， CT）和核磁共振 (Nuclear Magic Resonance，NMR)獲得的。醫(yī)學(xué)體素?cái)?shù)據(jù)也可以引用反求工程方法獲得，一般要經(jīng)過(guò)三維重建才能進(jìn)行加工。 STL文件是將三維模型表面進(jìn)行三角網(wǎng)格化獲得的，這種三角網(wǎng)格化算法經(jīng)常在有限元分析中使用。三角形的網(wǎng)格化就是用小三角形面片去逼近自由曲面，逼近的精度通常由曲面到三角形面的距離誤差或者是曲面到三角形邊的弦高差控制，如圖所示。誤差越小，曲面越不規(guī)則，所需要的三角形面片的數(shù)目就越多， STL文件就越大。三角形面片數(shù)量越多，則近似程度越好，精度越高。用同一 CAD模型生成兩個(gè)不同的 STL文件，精度高者可能要包含多達(dá) 10萬(wàn)個(gè)三角形面片，文件達(dá)數(shù)兆，而精度低者可能只用幾百個(gè)三角形面片。 STL文件有兩種數(shù)據(jù)格式，一種是 ASCII格式，另一種是二進(jìn)制格式。 STL文件具有如下優(yōu)點(diǎn)： ? 數(shù)據(jù)格式簡(jiǎn)單，處理方便，與具體的 CAD系統(tǒng)無(wú)關(guān)。 ? 對(duì)原 CAD模型的近似度高。 ? 幾乎任何三維幾何模型都可以通過(guò)表面的三角化生成 STL文件。 ? 具有簡(jiǎn)單的分層算法。 ? 模型易于分割。 STL文件的缺點(diǎn)： ? 近似性。 ? 數(shù)據(jù)冗余。 ? 易產(chǎn)生裂縫、空洞、懸面、重疊面和交叉面等錯(cuò)誤。 ? 缺乏 CAD設(shè)計(jì)的拓?fù)湫畔ⅰ? 用 STL文件正確描述三維模型，必須遵守一定的規(guī)范： ? 共頂點(diǎn)規(guī)則 ? 取向規(guī)則 ? 充滿規(guī)則 ? 取值規(guī)則 STL文件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的要求，缺少幾何拓?fù)渖弦蟮慕研裕瑫r(shí)，由于一些三維 CAD軟件在三角形網(wǎng)格算法上存在缺陷，STL文件常會(huì)發(fā)生如下錯(cuò)誤： ? 間隙 ? 法向量錯(cuò)誤 ? 頂點(diǎn)錯(cuò)誤 ? 重疊或分離錯(cuò)誤 ? 面片退化 ? 拓?fù)湫畔⒌奈蓙y 間隙 法向量錯(cuò)誤 重疊或分離錯(cuò)誤 面片退化 拓?fù)湫畔⒌奈蓙y 快速成形技術(shù)都是采用分層累積成形，其中每一層的加工都是根據(jù) CAD模型切片后得到的截面輪廓數(shù)據(jù)形成加工軌跡。在所有的快速成形工藝中，零件模型無(wú)論是在 CAD造型軟件中生成還是由反求工程獲得，都必須經(jīng)過(guò)分層處理才能將數(shù)據(jù)輸入到快速成形設(shè)備中。分層處理的效率、速度以及所得到的截面輪廓的精度對(duì)于快速成形制造技術(shù)至關(guān)重要。 分層算法按照使用的數(shù)據(jù)格式可分為 CAD模型的直接分層和基于 STL模型的分層。按照分層厚度是否變化可分為等層厚切片和適應(yīng)性切片。 在分層處理之前，一般都要選擇一個(gè)優(yōu)化的分層方向（或稱成形方向）。將工件的三維 STL格式文件輸入快速成形機(jī)后，可以用快速成形機(jī)中的 STL格式文件顯示軟件，使模型旋轉(zhuǎn)，