レーザーラピッドプロトタイピング技術の原理

従来の産業成形技術のほとんどは、回転、フライス盤、掘削、研削、滑走などのこの方法に従います。他の人は鋳造やスタンピングなどの成形用の金型を使用しています。しかしながら、レーザーラピッドプロトタイピングは、新しい成形原理層状加工および重ね合わせを用いる。高度な数学を研究した人のために、この原則はなじみがない。明確な積分の適用において、Generatrixは、既知の曲線を有する回転体の体積の計算および既知の並列セクションを有する固体の容積の計算であり、それらの両方が断面であることが言及されている。厚さXIの厚さは、平らなシリンダーまたは湾曲側シリンダーと見なされてから重ね合わされています。

○X→○→Oには、それぞれ回転体の既知の固体または平行部の容積が得られる。

地形は複雑な曲面で構成されています。ただし、様々な高さの輪郭を調査して地図する限り、平板上の異なるサイズや形状の湾曲した平面を切り取ることができます（もちろん、プレートの厚さ、隣接する2つの輪郭線間の高さの差は必要です。地形マップのスケールに適合し、次にそれらをまとめて階層化します。輪郭線が十分に密集している限り、現実的な地形モデルを作ることができます。

現在のところ、この種の積層処理および重ね合わせフォーミングの原理に従って開発された多くの種類のレーザーラピッドプロトタイピング機械が開発されている。これは簡単な紹介のための主なものです：

1.液体感光性ポリマーの選択的硬化（SLA：Strreolithographyparatus三次元リソグラフィー装置）

1902年に、米国特許は、感光性ポリマーを使用してプラスチック部品を製造するという原理を提案した。 1986年に、別の米国特許は、レーザー照射液体感光性樹脂を用いた三次元エンティティの積層生成のための急速なプロトタイピング方式を提案した。 1988年にこれに基づく米国3Dシステム会社は、最初のレーザーラピッドプロトタイピング機SLA-250を作成しました。

このレーザーラピッドプロトタイピング機で使用される構成材料は、紫外線の照射により重合硬化反応を行い、液体から固体に変化する一種の液体感光性ポリマーである。その利点は、プラスチック状の樹脂部品を直接入手できることです。表面粗さは小さい。

短所は次のとおりです。

（1）成形工程の化学的および物理的変化は、寸法精度を保証することを困難であり、クリープが発生する。

（2）断面全体の走査および硬化が必要とされ、成形時間が長くなり、成形後にさらなる硬化が必要とされる。

（3）レーザ光が照射されていない部分は静止液であるため、張り出し部をそれを支持するように予め設計した後、硬化後に除去する必要がある。

（4）硬化後、感光性樹脂は脆く、破壊が容易で、作業性が悪い。作業温度は100℃を超えてはいけません。それは水分を吸収しそして膨張し、耐食性が低く、高価である（140~2404 / kg）。

（5）紫外線レーザーを発生するレーザー管の寿命は約2000時間です。

2.薄肉材料の選択的切断（LOM：層状物の積層ビハ製造製造製造製造）

このレーザーラピッドプロトタイピングで使用される構成材料は、ホットメルト接着剤でプレコートされている紙です。成形工程は、上述した地形モデルを製造する工程と同様である。

利点は次のとおりです。

（1）より高い寸法精度。

（2）等高線のみをカットする必要があり、生産効率が高い。

（3）設計支援は不要です。

（4）完成した試料は木材製品の硬さと同様の硬度を有し、少し処理後200℃以下の環境で使用することができ、ある程度切れる。

（5）使用される二酸化炭素レーザーの寿命は最大20,000時間です。

（6）構造材料は安い（8 / kg）。

短所は次のとおりです。

（1）プラスチック部品を直接することはできません。

（2）表面粗さが高く、ワークの表面は明らかな段差パターンを有し、これは成形後に研磨されるべきである。

（3）水分を吸収して膨張させやすく、成形後できるだけ早く耐湿性で処理する必要があります。

（4）工作物は柔軟性を欠いている。

3.糸状材料の選択的融解（FDM：溶融堆積デリング）

このラピッドプロトタイピング機で使用されている構成材料は糸状の熱可塑性材料であり、その作業原理はラベルケーキを作るのと同様である。繊維状材料は、ワイヤ供給機構によってノズルに供給され、ワー​​クベンチ上に被覆された断面形状に従ってノズル内の溶融状態に加熱され、迅速に冷却され凝固する。 1層が完了した後、ノズルは1つの層の高さを上昇させ、次いで次の層を被覆する。利点は次のとおりです。

（1）ABSプラスチックを直接作ることができます。

（2）より高い寸法精度。

（3）材料利用率が高い。

欠点は次のとおりです

（1）表面粗さが高く、後処理が必要です。

（2）長い成形時間。

（3）材料は高価である（250-458°/ kg）。

（4）カンチレバー構造で支持を提供する必要がありますが、新しいFDMラピッドプロトタイピング機は2つのノズルを備えていますが、その一方は成形材料をスプレーし、他方は支持材料を吸い込み、支持材料を水で除去し、還元することができます。後処理時間

4.粉末材料の選択的焼結（SLS：選択された除草）

このラピッドプロトタイピング機の動作原理はSLAと同様であるが、使用される成形材料は液体感光性樹脂ではなく、粉末状ポリマー材料、金属またはセラミックと結合剤の混合物などである。粒径は50である。 -125†成形する場合は、最初に加工可能な粉末材料の層を溶融温度よりわずかに低くするように加熱した後、断面形状に応じてレーザービームを走査し、材料の走査部分を溶融して溶融させる。フォームに結合し、走査されていない粉末材料は依然としてワークピースの支持体として粉末および粒状の形である。第1層を形成した後、ワークテーブルを1層の高さで下げ、次いで次の層を敷設し焼成する。その利点は次のとおりです。

（1）良好な作業性で、プラスチック、セラミックまたは金属部品を直接入手できます。 

（2）設計支援が不要です。

短所は次のとおりです。

（1）成形部の構造は緩い、多孔質であり、表面粗さは比較的高い。

（2）成形効率は高くない。

（3）得られたプラスチック、セラミックまたは金属部品は、伝統的な成形方法によって得られた同じ材料の加工物よりはるかに劣っており、銅浸潤などの後処理が必要となるが、その寸法精度を確保することは困難である。後処理の部品

上記4種類のラピッドプロトタイピング機の導入を通じて、レーザーラピッドプロトタイピング技術がさまざまな高度な製造技術の統合であることがわかります。

異なるラピッドプロトタイピングマシンは異なる特性を有するので、さまざまな使用要件に従って適切な選択をする必要があります。この選択は、形成された部分の大きさ、形成された部分の精度要求、形成された部分の形状、形成部の形状、および形成された部品の材料要求などを包括的に考えるべきである。たとえば次のように秤量する必要があります

LOM生産には大部分とエンティティが適しています。

小部品と薄肉部品はSLA、FDM、SLSの生産に適しています。

プラスチック部品はSLAとFDMで直接行うことができますが、LOMはシリコーン型と反応性射出成形を通して行われなければなりません。†

金属部品はSLSによって直接作ることができ、その他の方法は鋳造によって再通している必要があります。

SLAとLOMは高い表面粗さの要件で作ることができます。

高温環境などで利用可能なLOM生産