Rapid prototype 快速成型技术大全
Rapid prototype
1. Common techniques
Keywords : CNC, EDM, SLA, SLS,LOM, FDM, 3D-printing, polyjet, RIM, Injection Mould Tooling , Vacuum Casting
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Format -STL
Subtractive 减少型
1. Milling / CNC high speed milling /HSM 高速切削
- final graduation project (car)
- Materials -Foam(usually)
- 5-Axes/ 3-Axes
- Accessibility problems
2. EDM /ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING 电火花加工 过时了
模具的复杂型面、深窄小型腔、尖角、窄缝、沟槽、深坑等处的加工，EDM有其无可比拟的优点
Additive 添加型
- Polymerization Curing 聚合烧结
- Laser sintering 以下为两种激光烧结快速成型技术
3. Stereo Lithography / Stereolithography Apparatus / SLA / 激光烧结
用途：电子及通讯类产品等精细产品
材料:光敏树脂resin
SLA的工艺主要是利用激光一层一层的烧结光敏树脂， 照到的地方固化， 堆积成一个产品，因此对于一些筋位，螺丝柱等都做得比较准确， 比起CNC有很大的优势。
优缺点是：
- 表面质量较好；
- 成型精度较高，精度在0.1mm（国内SLA精度在0.1—0.3mm之间，并且存在很大的波动性）；
- 系统分辨率较高。
- 结构不能受理
- 材料比较软，随着时间增加， 一般SLA件都会越来越软， 而且一般尺寸都发生比较大会偏差。
- 圆会不像圆
4. Selective Laser Sintering /Laser Sintering SLS 粉末成型
适用性
- 机械、交通类结构部件 ,
- 对材料的物理特性有特定的要求，如强度、耐温性、密封性、透光性等。可以通过组合应用不同的RP 工艺、快速制模工艺和成形材料来实现。
优点是：
- 与其他工艺相比，能生产较硬的模具。 强度非常高, 尼龙粉末层烧结
- 可以采用多种原料，包括类工程塑料、蜡、金属、陶瓷等。
- 零件的构建时间较短，可达到1in/h高度。
- 无需设计和构造支撑。
缺点是：
- 有激光损耗，并需要专门实验室环境，使用及维护费用高昂。
- 需要预热和冷却，后处理麻烦；
- 精度不高。成型表面粗糙多孔，并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。 一般都要人手打磨修正部分尺寸， 喷玻璃珠，喷灰，喷油等后加工， 经过这些加工后， 产品的外观也OK了
- 需要对加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性，加工成本高。
- 成型过程产生有毒气体和粉尘，污染环境。
5. Filament Extrusion /Fused Deposition Modeling 细丝挤出
优点：
1、 制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。
2、 工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
3、 可快速构建瓶状或中空零件。
4、 原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。
5、 原材料费用低，一般零件均低于20美元。
6、 可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS、PC、PPSF等。
缺点：
1、 精度低。精度相对国外SLA工艺较低，最高精度0.127mm。
2、 速度较慢。
尽管SLA技术可以建造小到0.08 (Viper si2机种)或0.25 mm (所有机种)，以及PolyJet技术可以建造小到0.04mm，几乎很少原型会用到这些极小值的优势来作最小的细节。考虑到材料属性，通常发现SLA技术与PolyJet技术的原型常用最小特征尺寸为0.5mm。FDM技术的最小特征尺寸相等于或是优于SLS技术的0.6到 0.8 mm。由于材料属性相似于注塑成型的ABS或是polycarbonate，FDM技术可以给予功能性特征尺寸在0.4到 0.6 mm范围中。
6. 3D Printing 3D打印
- 3D printing uses standard inkjet printing technology to create parts layer-by-layer by depositing a liquid binder onto thin layers of powder.
- This 3D printing system produces high-definition, full-colour prototypes quickly and affordably.
Subtractive & Additive
7. Layered Object Manufacturing /Laminated Object Manufacturing 箔材叠层实体制作 LOM
LOM快速原型技术的优点是：
- 成型速度较快，由于只需要使激光束沿着物体的轮廓进行切割，无需扫描整个断面，所以成型速度很快，因而常用于加工内部结构简单的大型零件。
- 无需设计和构建支撑结构。
LOM快速原型技术的缺点是：
- 有激光损耗，并需要专门实验室环境，维护费用高昂；
- 可实际应用的原材料种类较少，尽管可选用若干原材料，例如纸、塑料、陶土以及合成材料，但目前常用的只是纸，其他箔材尚在研制开发中；
- 必须进行防潮处理，纸制零件很容易吸湿变形，所以成型后必须立即进行树脂、防潮漆涂覆等后处
- 难以构建形状精细、多曲面的零件，仅限于结构简单的零件。
- 废料去除困难，所以该工艺不宜构建内部结构复杂的零件。
- 当加工室的温度过高时常有火灾发生。因此，工作过程中需要专职人员职守。
8. Deformation
Incremental Forming 增量变形
Laser forming 激光变形
2. 其他快速成型技术
其中IMT，VC， RIM可以用小批量制造
9. Injection Mould Tooling 快速模具
Benefits of low volume injection moulding 小批量快速模具制造， 用于小批量生产， 预生产 pre-production
Aluminium mould: low volume production for EIA Electronics
- Low investment costs
- Short lead-times (from 3 weeks)
- Up to 10, 000 parts from a single mould tool
- Parts in real engineering plastics
10. PolyJet
Objet’s patented PolyJet inkjet technology works by jetting state of the art photopolymer materials in ultra-thin layers (16µ) onto a build tray layer by layer until the part is completed.
Some good reasons to choose PolyJet:
- Visual models with fine details & smooth surfaces
- Rubber-like prototypes
- Multi-material parts
- Parts to match specific Shore A values
- Masters for copying techniques (vacuum casting)
- SLA同样精度的技术
11. Vacuum Casting
- additive techniques
- manufacture of components and small series in silicone moulds
- Products made in silicone moulds have a quality comparable to the final product, which makes them especially suitable for fit and function testing and marketing purposes.
- Vacuum casting is a copying technique typically used for the production of small series (10 to 20) of functional plastic prototypes.
小批量的复膜（10～20） 需要一个master模型，然后制作复膜， 然后就可以小批量制作需要的模型， 材料限制硅胶
12. Reaction Injection Moulding RIM
- We have developed extensive knowledge in automotive products, especially in interior trim.汽车内饰
- when they are in need of a small number of copies in polyurethane or large complex parts.小数量的大复杂件的拷贝
- the low cost and the fast availability of the parts, R.I.M. is a flexible solution for re-ordering.低价速度快
- low weight 材料轻
这种方法所用原料不是聚合物，而是将两种或两种以上液态单体或预聚物，以一定比例分别加到混合头中。由于所用原料是液体，用较小压力即能快速充满模腔，所以降低了合模力和模具造价，特别适用于生产大面积制件。
因而同注射成型法相比，具有如下特点：
- 真空状态加料，加工工艺清洁；
- 成型温度低，节省能原消耗；
- 成型压力低，低于1.0Mpa，成型设备和模局具的造价低，可大批量生产；适合小批量生产
- 可先加予埋件，成型品的边脚余料少，节省资源；
- 模具制造容易，特型、大型、复杂型部件可随意成型；
- 应用领域非常广泛，如汽车制造业的汽车外覆盖件等大型塑件、各种零部件；电器制造业的电视机、计算机、控制台外壳等；民用建筑方面用来成型家具、仿木制品以及管道、冷藏器、热水锅炉、冰箱等的隔热材料。
- 设计自由，壁厚悬殊的产品可整体成型
- 大大降低开模成本和开模周期
- 产品表面质量高，涂装性能好且可模内漆涂装
- 可成型发泡或弹性的零件
- 可预埋镶嵌件
- 大型壁厚和有壁厚悬殊的产品时，几乎没有表面缩痕，其用在生产外壳类和面板类的产品时非常有优势
缺点：能用于注射反应成型（RIM）的原料有限。因为是合成反应的材料
模具制造一半然后镜像
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Comparison
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SERVICES
EUROPE
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- TUD - CNC, 3D-Printing
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work flows
其他链接
- Stereolithography SLA
- Mammoth Stereolithography for big one
- NextDay Stereolithography for fast speed
- Laser Sintering SLS
- 3D Printing
- Fused Deposition Modelling FDM
- High Speed Milling HSM/CNC
