4種家具快速成型技術，漲知識了！

發(fā)布時間：2019-06-29 10:27:53    分享到：

快速成型技術作為一種迅猛發(fā)展的先進技術,，在多個領域的生產(chǎn)環(huán)節(jié)具有廣泛應用，而這種技術在家具生產(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,，看一看它的技術特點,，并以此展望下未來的家具生產(chǎn)。

快速成型技術又稱快速原型制造技術,，誕生于20世紀80年代后期,，，被認為是近20年來制造領域的一個重大成果,。它集機械工程,、CAD,、逆向工程技術、分層制造技術,、數(shù)控技術,、材料科學、激光技術于一身,。

可以自動,、直接、快速,、精確地將設計思想轉變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現(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，目前在家具設計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）工藝利用了光敏樹脂的材料特性，即在一定波長和強度的紫外光束照射下可以實現(xiàn)從液態(tài)到固態(tài)的相變,。紫外光束的運動軌跡通過成型數(shù)據(jù)來控制,，在光敏樹脂表面進行選擇性的掃描，實現(xiàn)逐點固化成型,。

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成型,。在工作平臺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，實現(xiàn)了粉末的黏合成型,。

4,、選擇性激光燒結工藝?

選擇性激光燒結（SLS）工藝的原理為粉末狀材料在激光燒結下的熔化結合。在工作平臺上先鋪一層接近熔點的粉末狀材料,，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， 熔化后燒結成型,。

?二,、古典家具模型制作工藝篩選?

1、工藝要求?

中國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件,。因此,，模型的制作對于整體形態(tài)的呈現(xiàn)要力求精確。同時,，?模型表面要盡量光滑,，體現(xiàn)制作工藝的美感。

中國古典家具模型的展示不光是“形態(tài)美”,，更有其“結構美”,。作為中國古典家具精髓的榫卯結構需要特別展示，模型設計要求為包含榫卯結構的可拆裝形式,?？刹鹧b的榫卯結構對構件的機械性能提出較高的要求。

2,、四種快速成型工藝的對比?

根據(jù)中國古典家具模型的制作工藝要求,，對4 種主要快速成型工藝進行試驗，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,，通過對背板的試制，對比制作效果,、制作時間,、制作成本、表面質量和機械性能等5 個要素,，對比結果如下圖所示,。

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階效應,，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快速成型工藝在機械性能表現(xiàn)方面最優(yōu)。而且后續(xù)的拉伸試驗分析,，F(xiàn)DM 工藝制作的試件機械性能也更好,。

三,、熔融沉積工藝(FDM)制作家具模型?

通過篩選，選取FDM 工藝制作中國古典家具模型,。本次模型制作使用的是Stratasys Fotus 450 快速成型機,，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,，通過測繪及參考二維尺寸圖等手段進行建模,。模型一共32個零件，各零件分開建立,，通過裝配模塊進行裝配,。

將圈椅模型的STL 文件導入Fotus 450?快速成型設備中，對模型大小進行設置,。本次制作過程中明式圈椅模型與實物的比例設置為1∶9,，該比例下模型尺寸剛好適宜。

設置Fotus 450?快速成型設備的參數(shù),，設置加工層厚為0.1 mm,，材料擠出速度為50 mm/min，其余參數(shù)一般默認由系統(tǒng)進行設置,。

參數(shù)設置完成后,，快速成型控制軟件自動切片，生成機代碼,，并開始加工過程,。

模型加工完成后，進行后處理工藝,。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,。進行后續(xù)處理后，完成古典家具模型的制作,。

得益于先進制造技術的發(fā)展,，通過快速成型技術制作中國古典家具模型,，不僅能提高制作效率,、降低制作成本，而且實現(xiàn)了科技和文化的融合,，凝聚了深刻而豐富的內涵,，具有較高的市場推廣價值,，同時也促進了文化的傳播。

我們以此來展望未來的家具生產(chǎn),，快速成型技術早日能夠實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn),。?