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3D扫描仪在增材制造中的应用

3D扫描仪在增材制造中的应用

3D打印机ℱ一词在日本被广泛使用,然而它在ASTM标准中有个正式的名称,即增材制造技术(Additive Manufacturing Technology)。下面将介绍增材制造的概要以及高精度三维扫描测量仪“VL系列”的应用。

何谓增材制造

以ඣ切削加工为代表的减材制造(Subtractive Manufacturing)是将材料切削成型,与此相对,增材制造(Additive Manufacturing)则是使用3D打印机将材料层叠成型。

目标形状
减材制造
切削圆棒、块状材料等材料进行制作
增材制造
层叠树脂、粉末等材料进行制作

增材制造的优点

可制造复杂形状:

可制造切削工具无法进入的中空形状以及形状外伸的产品。
可制作复杂形状或使其轻量化。

目标形状
减材制造
无法加工中空形状(A),
难以加工外伸部分(B)
增材制造
既可加工中空形状(A),
又可加工外伸部分(B)
适用于短交期、多品种、少量生产:
无需模具和工夹具,只要有3D数据即可成型,因此适用于多品种、少量生产。此外,还具有在短交期内完成制造的优点。
削减部件点数:
减材制造等需要对多个部件实施熔焊或钎焊,而增材制造可整体成型,因此削减了部件点数。此外,将材料层叠成型可节省材料费用。
自动化:
只要有3D CAD数据,即使不具备专业知识,仍可自动生产。
此外,只需有3D打印机,即可在全世界的各种场所进行生产。

ASTM标准增材制造的7种方式

面向个人销售的市售3D打印机采用材料挤出沉积方式,但在增材制造中,根据成型材质不同,各种各样的方式得到应用。K8凯发采用材料喷射沉积方式。

材料挤出沉积(material extrusion):
从喷嘴挤出具有流动性的材料,使其选择性地固化沉积。
原料:热塑性树脂
薄材叠层(sheet lamination) :
将薄片状材料叠层并粘合。
原料:纸、树脂、金属箔
材料喷射沉积(material jetting):
喷射液滴状材料,使其选择性地固化沉积。
原料:光固化树脂、蜡
粘合剂喷射(binder jetting) :
向粉末材料喷射液体粘合剂,使其选择性地固化沉积。
原料:石膏、塑料
定向能量沉积(directed energy deposition) :
在供应材料的同时,控制聚光热能的位置,将材料选择性地熔融并固化沉积。
原料:金属
液槽光聚合(vat photopolymerization) :
通过光(光聚合反应)将容器内的液态光固化树脂(感光性树脂)选择性地固化。
原料:光固化树脂
粉末床熔融结合(powder bed fusion) :
利用热能使粉末床区域选择性地熔融结合。
原料:金属、树脂、陶瓷

3D扫描仪在增材制造中的应用

使用3D扫描仪,使没有图纸的物件也能描绘出图纸。
这被称为逆向工程,可用于以下情况。

  • 无法从委托设计部件的采购方取得图纸
  • 希望使用组装在产品内的实物本身形状进行设计
  • 客户只提供实物,不存在图纸
  • 与图纸有差异,希望制作具有与实际好用的部件相同形状的部件
  • 只留下纸质图纸的旧部件

制造流程

  • CAD数据设计书
  • 分析
  • 试作
  • 生产
  • 产品

逆向工程

  • CAD数据设计书
  • 分析、数据处理
  • 形状测量
  • 产品

逆向工程的课题

测量精度:测量误差更大/人为产生偏差
为了根据实物制作图纸,必须准确测量,但如果使用游标卡尺、高度尺规等工具测量,就容易发生误差变大或按测量人偏差等问题。
测量时间:测量费时
形状越复杂,测量位置越多,因此测量相当耗时。
数据质量:无法准确重现形状
虽然有使用3D扫描仪扫描整体形状后制作图纸的方法,但出于数据质量差、分辨率低等原因,存在无法准确重现形状等问题。

通过高精度三维扫描测量仪“VL系列”解决课题

K8凯发的高精度三维扫描测量仪“VL系列"可解决困扰,轻松完成逆向工程。

测量精度:可实现高精度测量
确保在XYZ的空间内测量精度±10 μm、重复精度2 μm。可实现没有人为偏差的高精度测量。
测量时间:一键约30秒
一键即可在约30秒内完成扫描。即使是复杂的形状,仍可轻松快速地测量想要测量的位置。
数据质量:可根据样品设定扫描模式

可根据样品的形状和大小设定扫描模式。
对于细微形状选择高精度模式,对于小尺寸样品选择高倍率相机,各种样品均可保持高质量数据重现形状。

3D数据化
扫描数据
STL数据
* 如需转换至CAD数据,需要利用专业软件或外部服务。
2D数据化
平面测量
截面测量(DXF输出)