典型的快速成形工艺优化方案

（1）立体光刻工艺

1988年，美国3D SystenG公司推出了商品化样机SLA-1，这是世界上第一台快速原型成形机。SLA系列成形机占据着RP设备市场较大的份额。

如图3.26所示，立体光刻（Stereo Lithography，SL）工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。SL工艺的成形材料称为光固化树脂（或称光敏树脂），这种液态材料在一定波长（λ＝325 nm）和功率（P＝30 mW）的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变成固态。工作时，首先在液槽中盛满液态光敏树脂，激光束在偏转镜的作用下，能在液体表面上扫描，扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制，光点扫描到的地方，液体就固化。成形开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，液面始终处于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成形的层面上又布满一层树脂，刮平器将黏度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复，最终得到一个三维实体原型。

图3.26　SL工艺原理示意图

图3.27　LOM工艺原理示意图

（2）分层实体制造工艺

分层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）工艺又称叠层实体制造或分层实体制造，由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功，并推出商品化的机器。

如图3.27所示，LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆一层热熔胶。加工时，用CO2激光器（或激光刀）在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对开的网格：激光切割完成后，工作台带动已成形的工件下降，与带状片材（料带）分离；供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面；热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚；再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面切割、粘接完，得到三维的实体零件。(www.xing528.com)

（3）熔融沉积制造工艺

熔融沉积制造（Fused Deposition Modeling，FDM）工艺由美国学者Dr.Stott Crump于1988年研制成功。并由美国Stratasys公司推出商品化的机器。

如图3.28所示，FDM工艺是利用热塑性材料的热熔性、黏结性，在计算机控制下层层堆积成形。加工时，先将材料抽成丝状，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料黏结，层层堆积成形。该工艺不用激光，因此使用、维护简单，成本较低。用石蜡成形的零件原型可以直接用于石蜡铸造。用ABS工程塑料制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。由于以FDM工艺为代表的熔融材料堆积成形工艺具有一些显著优点，所以得到了极为迅速的工艺发展。

图3.28　FDM工艺原理示意图

图3.29　SLS工艺原理示意图

（4）选择性激光烧结工艺

由美国得克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功的选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）工艺（又称为选区激光烧结），已被美国DTM公司商品化。

如图3.29所示，SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成形。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面：材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；当一层截面烧结完后，再铺上新的一层材料粉末，再选择烧结新一层截面。如此循环反复，直至得到最终的三维实体零件。