金年会|金年会官方网站

    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。金年会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

    何谓逆向工程 [ Reverse engineering / R.E. ]

    分解和分析现有产品的软件、硬件等,明确工作原理、技术要素等信息。
    在制造中,大多指测量粘土模型以及有实物的产品形状,形成数据,并以此为基础,制作(转换成)CAD数据。近年来,3D CAD和3D扫描仪开始普及,逆向工程在以欧美为中心的国家中正在快速得到应用。

    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

    金年会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)