第五章 快速成形材料选择

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第五章 快速成形采用的材料5.1 概述材料是快速成形技术的核心， 材料是快速成形技术的核心，一种新材料的出现往往会使 快速成形工艺及其设备结构、成形件品质和成形效益发生巨大 快速成形工艺及其设备结构、 的进步。 的进步。 1988年，当第一种商品化的快速成形机问世时。采用的成形 年 当第一种商品化的快速成形机问世时。 材料为液态光敏聚合物 针对这种材料， 液态光敏聚合物， 材料为液态光敏聚合物，针对这种材料，分层叠加成形的制作 方法是激光选择性固化，因此有了SLA型快速成形机，能得到 型快速成形机， 方法是激光选择性固化，因此有了 型快速成形机 看起来像塑料的成形件。 看起来像塑料的成形件。 然而，随着时间的推移和技术的发展， 了纸、 然而，随着时间的推移和技术的发展，此后出现 了纸、蜡、 塑料丝、塑料粉、陶瓷复合粉和金属复合粉等多种成形材料， 塑料丝、塑料粉、陶瓷复合粉和金属复合粉等多种成形材料， 以及与此相应的一批LOM、FDM、SLS和TDP型快速成形工艺 以及与此相应的一批 、 、 和 型快速成形工艺 和快速成形机，可以得到近似ABS塑料、陶瓷、金属的高性能 塑料、 和快速成形机，可以得到近似 塑料 陶瓷、 样品或模具，成形效率也有较明显的提高。 样品或模具，成形效率也有较明显的提高。

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快速成形技术中采用的材料可分为: 快速成形技术中采用的材料可分为 直接成形用材料 间接复制用材料

5.2 直接成形用材料直接成形用的材料有：聚合物、 直接成形用的材料有：聚合物、纸、金属、砂和陶瓷等， 金属、 陶瓷等 它随采用的快速成形机不同而有所差别。 它随采用的快速成形机不同而有所差别。 对直接成形用材料的基本要求是： 对直接成形用材料的基本要求是： 良好的机械性能(强度、耐温性、耐磨性相抛光性等 ， 良好的机械性能 强度、耐温性、耐磨性相抛光性等),小吸 强度 水率，小收缩率，高稳定性、以及工件与废料易分离 工件与废料易分离等 水率，小收缩率，高稳定性、以及工件与废料易分离等。

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5.2.1 反应型聚合物 SLA型快速成形机采用的液态光敏聚合物，如丙烯酸树脂 型快速成形机采用的液态光敏聚合物， 型快速成形机采用的液态光敏聚合物 和环氧树脂，都属于反应型聚台物 它是一种热固性材料， 反应型聚台物。 和环氧树脂，都属于反应型聚台物。它是一种热固性材料， 在输入能量(如紫外激光 的作用下，能迅速固化。 如紫外激光)的作用下 在输入能量 如紫外激光 的作用下，能迅速固化。上述液态 光敏聚合物的价格为每千克143—190美元。 美元。 光

敏聚合物的价格为每千克 美元

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SLA型快速成形机也采用 些树脂 表5.2)直接制作模具。 型快速成形机也采用—些树脂 直接制作模具。 型快速成形机也采用 些树脂(表 直接制作模具 这些材料在固化后有较高的硬度、耐磨性和制件精度。 这些材料在固化后有较高的硬度、耐磨性和制件精度。其价 格较低。 格较低。

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此外， 型快速成形机还采用一些合成橡胶树脂(表 此外，SLA型快速成形机还采用一些合成橡胶树脂 表5.3) 型快速成形机还采用一些合成橡胶树脂 作原材料。其中的SCcR31在成形时有较小的翘曲变形。 在成形时有较小的翘曲变形。 作原材料。其中的 在成形时有较小的翘曲变形

5.2.2 非反应型聚合物 SLS、FDM和TDP型快速成形机采用非反应型聚合物作原 、 和 型快速成形机采用非反应型聚合物作原 材料(表 材料 表5.4),它们被加热至熔点后能融合，冷却后迅速固化 ，它们被加热至熔点后能融合， 从二次世界大战起， 从二次世界大战起，开始利用上述特性来使粉末状非反应型 聚合材料熔化并再固化成复杂的形状。 聚合材料熔化并再固化成复杂的形状。

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Mode1 Maker TDP型快速成形机采用非反应型聚合物 树脂 聚氨脂、氨 型快速成形机采用非反应型聚合物—树脂 聚氨脂、 型快速成形机采用非反应型聚合物 树脂(聚氨脂 基树脂、环氧树脂和天然衍生聚合物)作原材料 其熔点为50~ 作原材料， 基树脂、环氧树脂和天然衍生聚合物 作原材料，其熔点为 ~250℃,在 ℃ 熔化状态下可自粘，有较低的收缩率。为了进一步改善它们的性能， 熔化状态下可自粘，有较低的收缩率。为了进一步改善它们的性能，还可 交其中加入抗氧剂、增韧剂、磁性粒子、颜料、增光增白剂和其它添加剂。 交其中加入抗氧剂、增韧剂、磁性粒子、颜料、增光增白剂和其它添加剂。

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5.2.3 纸 LOM型快速成形机采用经过处理的纸作原材料。 型快速成形机采用经过处理的纸作原材料。 型快速成形机采用经过处理的纸作原材料 这种纸由纸质基底和涂覆的粘结剂 改性添加剂组成 基底和涂覆的粘结剂、 组成， 这种纸由纸质基底和涂覆的粘结剂、改性添加剂组成，它的成 本较低，基底在成形(即切割 过程中始终为固态， 即切割)过程中始终为固态 本较低，基底在成形 即切割 过程中始终为固态，没有状态变 化，因此翘曲变形小。 因此翘曲变形小。 主要有：涂有热熔胶的纸基材料 塑料薄膜、金属箔材、 纸基材料、 主要有：涂有热熔胶的纸基材料、塑料薄膜、金属箔材、无机 纤维膜或陶瓷带材等 纤维膜或陶瓷带材等。 最适合于中、大型零件的成形。 最适合于中、大型零件的成

形。 公司生产的纸材中(表 在KINERGY公司生产的纸材中 表5.5),采用了熔化温度较高 公司生产的纸材中 ， 的粘结剂和持殊的改性添加剂。 的粘结剂和持殊的改性添加剂。 所以，用这种材料成形的制件坚如硬木 制件水平面上的硬度 所以，用这种材料成形的制件坚如硬木(制件水平面上的硬度 为HRRl8,垂直面上的硬度为 ，垂直面上的硬度为HRE4100),表而光滑，有的材 ，表而光滑， 料能在200℃下工作。 料能在 ℃下工作。

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制件的最小壁厚可达0.3~ 制件的最小壁厚可达 ~0.5mm,成形过程中只有很小的翘 ， 曲变形，即使间断地进行成形也不会出现不粘结的裂缝， 曲变形，即使间断地进行成形也不会出现不粘结的裂缝，成 形后工件与废料易分离，经表面涂覆处理后不吸水， 形后工件与废料易分离，经表面涂覆处理后不吸水，有良好 的稳定性。 的稳定性。 KINERGY公司已经在新加坡和中国分别建立了两个快速成形 公司已经在新加坡和中国分别建立了两个快速成形 用纸生产基地，能及时满足用户的需要， 用纸生产基地，能及时满足用户的需要，平均每千克的纸价为 8美元。 美元。 美元 由华中科技大学开发的LOM纸基材料黏结可靠，强度高，材 纸基材料黏结可靠，强度高， 由华中科技大学开发的 纸基材料黏结可靠 料剥离容易，制件尺寸稳定，价格低，可制作厚度小于1mm 料剥离容易，制件尺寸稳定，价格低，可制作厚度小于 薄壁复杂制件。后处理后的制件坚如硬木，表而光滑。 薄壁复杂制件。后处理后的制件坚如硬木，表而光滑。 的制件坚如硬木 应用：可代替铸造木模、用于浇注低熔点合金、 应用：可代替铸造木模、用于浇注低熔点合金、铸造腊货作 为消失的模具等。 为消失的模具等。

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5.2.4 金属快速成形技术用以以三种方法制作金属件： 快速成形技术用以以三种方法制作金属件： 1)转换 转换(transfer)法：它用快速成形件作母模，再经铸造或金 转换 法 它用快速成形件作母模， 属喷镀得到金属件。 属喷镀得到金属件。 2)非直接 非直接(indrect)法：又称为低密度基体法。它先用快 …… 此处隐藏：3386字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……