激光快速成型一、引言二、現狀三、歷史發展概況四、激光快速成型技術原理五、與傳統工藝比較它有那些主要優點六、幾種激光快速成型技術介紹七、應用與發展前景激光快速成型一、引言

激光快速成型技術是上個世紀80年代發展起來的一門高新技術。它是利用激光技術、CAX技術、自動控制技術、新材料技術、直接造型、快速制造產品模型的一們多學科綜合技術。目前，激光快速成型技術主要應用在航空航天、汽車、玩具制造等行業。引言引言

從國際市場來看，RP市場正逐漸向RM（快速制）市場發展，RP市場本身已進入成熟的商業化階段。我國已初步形成了RP設備和材料的制造體系。近年來，我國已經建立一批向企業提供RP技術的服務機構，并開始起到了積極的作用,推動了該技術在我國的廣泛應用。現狀現狀1﹑什么是激光快速成型技術快速成型技術是將CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驅動和新材料等先進技術集成的一種全新制造技術。2﹑激光快速成型與傳統工藝比較新舊流程圖如下圖快速成型技術存在的問題快速成型技術存在的問題激光快速成型發展歷史激光快速成型發展歷史快速成型技術存在的問題

激光成型技術原理為離散、堆積理論。通過離散獲得堆積的路徑、限制和方式，通過堆積材料疊加起來形成三維實體。

激光快速成型技術原理激光快速成型技術原理激光快速成型技術的基本原理激光快速成型技術的基本原理與傳統工藝比較它有那些主要優點1﹑快速性2﹑適合成型復雜零件3﹑高度柔性4﹑高度集成化與傳統工藝比較它有那些主要優點1﹑快速性快速性：生產制品的周期較傳統加工工藝短。RP對設計的敏感性很低，制造時幾乎不用考慮制品的外形問題，由此可節約大量時間。適合成型復雜零件：不論零件多復雜，都由計算機分解為二維數據進行成型制作，無簡單復雜之分，因此他特別適合成型形狀復雜，傳統方法難以制造甚至無法制造的零件。快速性：高度柔性：零件在一臺設備上即可快速成型出具有一定精度﹑滿足一定功能的原理及零件（若要修改零件只要修改CAD模型即可）高度集成化：激光快速成型技術將CAD數據轉換成STL格式后，即可開始快速制作（該過程是二維操作在CAD只完成的）。高度柔性：幾種激光快速成型技術介紹1﹑立體光造型技術2﹑選擇性激光燒結技術3﹑激光熔覆成形技術4﹑激光近型制造技術5﹑薄片疊成制造技術幾種激光快速成型技術介紹1﹑立體光造型技術一﹑立體光造型技術

原理：計算機控制激光束對光敏樹脂為原料的表面進行逐點掃描，被掃描區域的樹脂薄層(約十分之幾毫米)產生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層。一﹑立體光造型技術立體光造型技術的原理示意圖立體光造型技術的原理示意圖

1、系統工作穩定。2、尺寸精度較高，可確保工件的尺寸精度在

0.1mm以內。3、表面質量較好，工件的最上層表面很光滑，側面可能有臺階不平及不同層面間的曲面不平；比較適合做小件及較精細件。可直接制造塑料件，產品為透明體。4、系統分辨率較高，因此能構建復雜結構的工件。5、成形速度較快。

優點

優點

1、需要專門實驗室環境，維護費用高昂。

2、成型件需后處理，二次固化，防潮處理等工序。

3、光敏樹脂固化后較脆，易斷裂，可加工性不好；工作溫度不能超過100℃，成形件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強。4、氦-鎘激光管的壽命僅3000小時，價格較昂貴，運行費用高同時需對整個截面進行掃描固化，成型時間較長，因此制作成本相對較高。

5、可選擇的材料種類有限，必須是光敏樹脂。6、需要設計工件的支撐結構，支撐結構需在未完全固化時手工去除，容易破壞成型件。缺點1、需要專門實驗室環境，維護費用高昂。

2、成型件需立體光造型制造的蜂窩結構立體光造型制造的蜂窩結構二﹑選擇性激光燒結技術

原理：SLS技術與SLA技術很相似，只是用粉末原料取代了液態光聚合物，并以一定的掃描速度和能量作用于粉末材料。二﹑選擇性激光燒結技術快速成型技術存在的問題1、與其他工藝相比，能生產很硬的模具。有直接金屬型的概念。2、可以采用多種原料，例如絕大多數工程用塑料、蠟、金屬、陶瓷等。3、零件的構建時間短，可達到1in/h高度。4、無需對零件進行后矯正。5、無需設計和構造支撐。優點優點

1、需要專門實驗室環境，維護費用高昂。2、預熱和冷卻時間長，總的成形周期長。3、成形件強度和表面質量較差，精度低。表面粗糙度的高低受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。4、零件的表面一般是多孔性的，為了使表面光滑必須進行滲蠟等較復雜的后處理。在后處理中難于保證制件尺寸精度，后處理工藝復雜，樣件變型大，無法裝配。5、需要對加工室不斷充氮氣以確保燒結過程的安全性，加工的成本高。6、該工藝產生有毒氣體，污染環境。缺點缺點選擇性激光燒結技術的應用

美國DTM公司研制出SLS2000系列第三代產品，該系統能燒結蠟、聚碳酸酯、尼龍、金屬等各種材料。用該系統制造的鋼銅合金注塑模具，可注塑5萬件工件。近年來基于RPM技術模具制造技術已從最初的原型制造，發展到快速工模具制造,成為國內外應用研究開發的重點。選擇性激光燒結技術的應用

粉末燒結激光快速成形系統（SLS）

粉末燒結激光快速成形系統（SLS）快速成型技術存在的問題從美國選購之選擇性激光燒結系統:2500plus從美國選購之選擇性激光燒結系統:2500plus三﹑激光熔覆成形技術LCF

原理：LCF技術的工作原理與其他快速成形技術基本相同，也是通過對工作臺數控，實現激光束對粉末的掃描、熔覆，最終成形出所需形狀的零件。三﹑激光熔覆成形技術LCF1、激光束的能量密度高，作用時間短，使基材熱影響區及熱變形均可降低到最小程度。2、可對基材表面進行改性。3、熔覆層組織致密，微觀缺陷少，結合強度高，性能更優。4、熔覆層的尺寸大小和位置可以精確控制。5、無污染無輻射低噪聲勞動條件得到較大程度的改善。優點優點精度和強度的影響因數：零件切片方式、激光熔覆層厚度、激光器輸出功率、光斑大小、光強分布、掃描速度、掃描間隔、掃描方式、送粉裝置、送粉量及粉末顆粒的大小等因素均對成形零件的精度和強度有影響。

與其他快速成形技術的區別：激光熔覆成形能制成非常致密的金屬零件，其強度達到甚至超過常規鑄造或鍛造方法生產的零件，因而具有良好的應用前景。精度和強度的影響因數：零件切片方式、激光熔覆層厚度、激光器輸激光對瓦楞輥進行熔覆過程激光對瓦楞輥進行熔覆過程風機葉輪軸頸激光熔覆風機葉輪軸頸激光熔覆激光熔覆成型激光熔覆成型四﹑激光近型制造技術LENS

原理：

LENS技術是將SLS技術和LCF技術相結合，并保持了這兩種技術的優點。

系統組成：：計算機、高功率激光器、多坐標數控工作臺、送粉裝置。

四﹑激光近型制造技術LENS優點：

除了有SLS的優點外,還有成型金屬零件非常致密，力學性能優良等優點。選用的金屬粉末形式：

1﹑單一金屬，

2﹑金屬加低熔點金屬粘結劑，

3﹑金屬加有機粘結劑。

優點：五﹑薄片疊成制造技術（LOM）

優點：節約材料，生產周期短。

原理：是利用在一定條件下（如加熱等）可以黏結的帶狀材料（通常使用紙或陶瓷基或金屬材料），運用激光切割出按照

RP軟件離散出的各層形狀，隨后再使各層黏合為一個幾何整體。五﹑薄片疊成制造技術（LOM）快速成型技術存在的問題應用應用1﹑用于制造復雜形狀的零件2﹑快速制造原型3﹑用于制造多種材料或非均勻材料的零件4﹑用于制造活性金屬的零件5﹑用于小批量生產塑料制件6﹑用于制造各種模具或模型應用1﹑用于制造復雜形狀的零件應用1﹑用于制造復雜形狀的零件：

特別適用于在航天航空工業中制作大型加強筋的整體薄壁結構。在制造內部型腔時，不需要做芯子和模子，故特別適合制造很小的零件，很薄的壁及雕刻表面。2﹑快速制造原型：可以在極短的時間內制造出原件，進行外觀﹑功能和合運動上的考核，發現錯誤和及時糾正，避免由于設計錯誤而帶來的工裝和模具的浪費。3﹑用于制造多種材料或非均勻材料的零件：再制造多種材料的種類，因此可以生產出各種不同材料、顏色、機械性能、熱性能組合的器件。1﹑用于制造復雜形狀的零件：4﹑用于制造活性金屬的零件：

由于激光快速成型制造能夠提供良好的工作環境，材料浪費少，所以可以用于加工活性金屬（鈦鎢鎳）及其他特殊金屬。另外，它還可以用于大型金屬齡零件的修復5﹑用于小批量生產塑料制件:

從投入與產出角度看，一個塑料制件模具需要生產數千個零件才劃的來，幾十件到幾百件可以用于快速成型法來經濟的生產;特別是在不同的零件生產時，快速成型法優點更加明顯。6﹑用于制造各種模具或模型:

選擇性激光燒結技術在航空工業中最有發展前途的運用，就是制造精密鑄造中的陶瓷模殼和型芯。采用該技術的主要優點是，可以制造殼型的蠟模﹑蠟模澆注系統及蠟模的熔化登一系列復雜的工藝和設備，因此，聲場周期短﹑成本低。4﹑用于制造活性金屬的零件：展望未來展望未來快速成型技術存在的問題

1﹑零件精度不夠高

2﹑材料種類不夠高

3﹑機械性能不夠高

快速成型技術存在的問題1﹑分成方式演變

PR數據處理過程是將CAD數據模型STL文件按一定方式分層片模型數據CLI文件，以便于加工成層片從而堆積成實體。目前傳統的分層已從二維平面分層向空間的曲面分層。2﹑材料功能

具有特定功能的電﹑磁的特殊功能材料（超導體﹑磁存儲介質）采用快速成型技術制造。3﹑組織工程材料

生物醫學工程已成為新的科學研究熱點，其中生命體的人工合成和器官的人工替代是該領域的科學前沿。快速成技術的發展趨勢1﹑分成方式演變快速成技術的發展趨勢快速成型技術存在的問題其它應用

Helisy公司利用LOM工藝切割金屬薄板并層壓成金屬零件；AEROMet公司生產的鈦合金結構件已經獲準在時間飛機上使用，例如F22飛機內龍骨腹板FA18EF飛機的機翼翼根吊環和用于降落的連接桿C17飛機外掛架的儀表板和整流板以及伊拉克戰爭中F15飛機上替換鋁合金使用鈦合金外掛架異肋等。其它應用Helisy公司利用LOM工藝切激光燒結快速成型激光燒結快速成型激光快速成型：電話機殼激光快速成型：電話機殼廣州瑞通與華南理工大學聯合開發的SLM設備外觀廣州瑞通與華南理工大學聯合開發的SLM設備外觀

RP是一種處在發展完善過程的高新技術。目前我國有多家大專院校和科研機構從事RP技術及相關技術的研究，但是其普及程度和應用開發研究遠遠不能滿足國民經濟發展和科學技術進步的要求，但經過科技人員的不懈努力，我國在RP及相關技術研究方面必將取得長足進步。

21世紀將是以知識經濟和信息社會為特征的時代，在制造業日趨國際化的狀況下，縮短產品開發周期和減少開發新產品投資風險，成為企業賴以生存的關鍵。因此，快速成型、制模、制造技術將會得到進一步發展。

結束語結束語參考文獻

左鐵釧等編著.《21世紀的先進制造—激光技術與