4種家具快速成型技術(shù),,漲知識(shí)了!
發(fā)布時(shí)間:2019-06-29 10:27:53 分享到:
快速成型技術(shù)作為一種迅猛發(fā)展的先進(jìn)技術(shù),,在多個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)環(huán)節(jié)具有廣泛應(yīng)用,,而這種技術(shù)在家具生產(chǎn)中最為人樂道的成果莫過于3D打印家具了。為了讓大家更好的了解快速成型的種類和原理,,我們以古典家具模型制作為例,看一看它的技術(shù)特點(diǎn),,并以此展望下未來的家具生產(chǎn),。
快速成型技術(shù)又稱快速原型制造技術(shù),誕生于20世紀(jì)80年代后期,,,,被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果。它集機(jī)械工程,、CAD、逆向工程技術(shù),、分層制造技術(shù),、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué),、激光技術(shù)于一身,。
可以自動(dòng)、直接,、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?,從而為零件原型制作,、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段。
一,、快速成型的工藝分類?
根據(jù)成型原理和成型材料的不同,,目前在家具設(shè)計(jì)與制造過程中使用的快速成型工藝可以分為以下4 種類型:
1、熔融沉積工藝?
熔融沉積(FDM)工藝是將絲狀的熱塑性材料按特定溫度融化,,使材料始終保持液體狀態(tài),通過擠出頭勻速擠出。在成型數(shù)據(jù)的控制下,,有選擇的沉積在工作平臺(tái)上,,沉積后立即冷卻并固化成型。
2,、立體光固化工藝?
立體光固化(SLA)工藝?yán)昧斯饷魳渲牟牧咸匦?,即在一定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的紫外光束照射下可以實(shí)現(xiàn)從液態(tài)到固態(tài)的相變,。紫外光束的運(yùn)動(dòng)軌跡通過成型數(shù)據(jù)來控制,在光敏樹脂表面進(jìn)行選擇性的掃描,,實(shí)現(xiàn)逐點(diǎn)固化成型,。
3、三維印刷工藝
三維印刷(3DP)工藝的原理為粉末狀材料在黏合劑的作用下的黏結(jié)成型,。在工作平臺(tái)上先鋪一層粉末狀材料,,再使用噴嘴將黏合劑分布于需要成型的粉末區(qū)域,實(shí)現(xiàn)了粉末的黏合成型,。
4,、選擇性激光燒結(jié)工藝?
選擇性激光燒結(jié)(SLS)工藝的原理為粉末狀材料在激光燒結(jié)下的熔化結(jié)合。在工作平臺(tái)上先鋪一層接近熔點(diǎn)的粉末狀材料,,再使用激光在該層粉末上選擇性的掃描,,被掃描區(qū)域的粉末溫度升高,, 熔化后燒結(jié)成型,。
?二,、古典家具模型制作工藝篩選?
1,、工藝要求?
中國(guó)古典家具模型由于需要呈現(xiàn)經(jīng)典家具器型的形態(tài),有大量的曲面或者異形構(gòu)件,。因此,模型的制作對(duì)于整體形態(tài)的呈現(xiàn)要力求精確,。同時(shí),,?模型表面要盡量光滑,體現(xiàn)制作工藝的美感,。
中國(guó)古典家具模型的展示不光是“形態(tài)美”,,更有其“結(jié)構(gòu)美”。作為中國(guó)古典家具精髓的榫卯結(jié)構(gòu)需要特別展示,,模型設(shè)計(jì)要求為包含榫卯結(jié)構(gòu)的可拆裝形式,。可拆裝的榫卯結(jié)構(gòu)對(duì)構(gòu)件的機(jī)械性能提出較高的要求。
2,、四種快速成型工藝的對(duì)比?
根據(jù)中國(guó)古典家具模型的制作工藝要求,對(duì)4 種主要快速成型工藝進(jìn)行試驗(yàn),,初步篩選適合本次模型制作的快速成型工藝,。
選取明式圈椅模型中的背板作為試件,通過對(duì)背板的試制,,對(duì)比制作效果,、制作時(shí)間、制作成本,、表面質(zhì)量和機(jī)械性能等5 個(gè)要素,,對(duì)比結(jié)果如下圖所示,。
觀察過程中發(fā)現(xiàn),,SLA 工藝制作的試件表面光滑,,F(xiàn)DM 工藝制作的試件表面有臺(tái)階效應(yīng),,3DP工藝制作的試件表面有顆粒狀的感覺,,SLS 工藝制作的試件表面有分層狀感覺,。?
手掰過程中發(fā)現(xiàn), 3DP 工藝制作的試件輕輕用力就被掰斷,,且有粉末狀碎屑,。加大力量后,SLA 工藝和SLS 工藝制作的試件相繼出現(xiàn)斷裂,,而FDM 工藝制作的試件最不容易掰斷,。因此,F(xiàn)DM快速成型工藝在機(jī)械性能表現(xiàn)方面最優(yōu),。而且后續(xù)的拉伸試驗(yàn)分析,F(xiàn)DM 工藝制作的試件機(jī)械性能也更好,。
三,、熔融沉積工藝(FDM)制作家具模型?
通過篩選,選取FDM 工藝制作中國(guó)古典家具模型,。本次模型制作使用的是Stratasys Fotus 450 快速成型機(jī),,選取的模型為明式圈椅模型,制作過程如下:?
使用UG 軟件建立明式圈椅模型,,通過測(cè)繪及參考二維尺寸圖等手段進(jìn)行建模,。模型一共32個(gè)零件,各零件分開建立,,通過裝配模塊進(jìn)行裝配,。
將圈椅模型的STL 文件導(dǎo)入Fotus 450?快速成型設(shè)備中,對(duì)模型大小進(jìn)行設(shè)置,。本次制作過程中明式圈椅模型與實(shí)物的比例設(shè)置為1∶9,,該比例下模型尺寸剛好適宜,。
設(shè)置Fotus 450?快速成型設(shè)備的參數(shù),,設(shè)置加工層厚為0.1 mm,,材料擠出速度為50 mm/min,,其余參數(shù)一般默認(rèn)由系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。
參數(shù)設(shè)置完成后,,快速成型控制軟件自動(dòng)切片,生成機(jī)代碼,,并開始加工過程,。
模型加工完成后,進(jìn)行后處理工藝,。后處理工藝的第一步是去除支撐材料,,通過手工剝離的方法。支撐剝離過程中產(chǎn)生的毛刺和凹槽,,通過打磨拋光去除,。主要使用的工具為砂紙、紗綢布,、羊絨輪等,。進(jìn)行后續(xù)處理后,完成古典家具模型的制作,。
得益于先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,通過快速成型技術(shù)制作中國(guó)古典家具模型,,不僅能提高制作效率,、降低制作成本,而且實(shí)現(xiàn)了科技和文化的融合,,凝聚了深刻而豐富的內(nèi)涵,,具有較高的市場(chǎng)推廣價(jià)值,,同時(shí)也促進(jìn)了文化的傳播,。
我們以此來展望未來的家具生產(chǎn),快速成型技術(shù)早日能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),。?