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模具培训-快速成形技术及特点
已阅[695]次　[2012/7/1]
快速成形（Rapid Prototyping，RP）技术突破了传统的加工模式，是近20年制造技术领域的一次重大突破。快速成形技术与科学计算可视化和虚拟现实等技术相结合，为设计者、制造者与用户之间提供了一种可测量、可触摸的新手段。快速成形技术可以自动、快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的原型或直接制造零件（模具），有效地缩短了产品的研发周期，是提高产品质量、缩减产品成本的有力工具。它的核心是基于数字化的新型成形技术。快速成形技术对制造企业的模型、原型及成形件制造方式正产生深远的影响。
　　快速成形技术及特点
　　RP系统可分为两大类：基于激光或其他光源的成形技术，如立体光造型（Stereo Lithography，SL）、迭层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）、选择性激光烧结（Selected Laser Sintering，SLS）、形状沉积制造（Shape Deposition Manufacturing，SDM）等；基于喷射的成形技术，如熔融沉积制造（Fused Deposition Modeling，FDM）、三维打印制造（Three Dimensional Printing，3DP）等。RP的特点是技术集成度高和生产柔性度高[2]。
　　国内外快速成形技术现状
　　美国是世界上最重要的RP设备生产国，其RP发展水平及趋势基本代表了世界的RP发展水平及趋势。
　　1.1立体光造型
　　3DSystems公司推出的SLA27000机型扫描速度可达9.52m/s，层厚最小可达0.025mm。AUTOSTRADE公司（日本）开发了以680nm左右波长半导体激光器为光源的RP系统及针对该波长的可见光树脂。提供光固化树脂的有瑞士Ciba公司、日本旭电化公司、美国Dupont公司等。
　　1.2迭层实体制造
　　Helisys公司研制出多种LOM工艺用的成形材料，可制造用金属薄板制作的成形件。该公司还与Dayton大学合作开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。苏格兰的Dundee大学使用CO2激光器切割薄钢板，使用焊料或粘接剂制作成形。日本Kira公司PLT2A4成形机采用超硬质刀具切割和选择性粘接的方法制作成形件。澳大利亚的Swinburn工业大学开发了用于LOM工艺的金属-塑料复合材料。
　　1.3选择性激光烧结
　　DTM公司推出系列Sinterstation成形及多种成形材料，其中Somos材料具有橡胶特性，耐热、抗化学腐蚀，用该材料制造出了汽车上的蛇形管、密封垫等柔性零件。EOS公司研制了PA3200GF尼龙粉末材料，用其制作的零件具有较高的精度和表面粗糙度。
　　1.4熔融沉积制造
　　Stratasys公司推出FDM系列成形机，可使用2个喷头同时造形，制作速度快。该公司推出的使用热塑性塑料的Genisys成形并开发出水溶性支撑材料，解决了复杂及小型孔洞中的支撑材料难以去除的问题。
　　1.5三维打印
　　美国的Z Corp与日本的Riken Institute研制出基于喷墨打印技术的、能制作出彩色原型件的RP设备。该系统采用4种不同的颜色，能产生8种不同的色调，原型件可表现出三维空间内的热应力分布情况，切割开原型即可发现原型内的温度和应力变化情况，这对于原型的有限元分析尤其实用。荷兰的TNO和德国的BMT也在研究RP彩色制造技术。
　　美国Sanders Prototype Inc基于热熔金属喷射技术的Pattern Master是制作速度最快的RP设备之一。制作范围为300mm×150mm×220mm，用户可实时制作原型、验证设计，随后即可得到成形件。成形件的表面精度为0.08~0.16mm。
　　三维打印（Three Dimensional Printing，3DP）快速成形技术是一种基于微喷射原理，从喷嘴喷射出液态微滴，按一定路径逐层打印（堆积）成形的 RP技术。3DP被认为是RP行业中最有生命力的新技术之一，具有良好的发展潜力和广阔的应用前景。在生物医学工程、制药工程和微型机电制造等领域有着广阔的应用前景。
　　1.6其他RP技术
　　美国Michigan的Precision Optical Manufacturing（POM）公司正在研制直接金属成形（Direct Metal Deposition，DMD）技术，用激光融化金属粉末能一次制作出质地均匀、强度高的金属零件。
　　由美国国家航空航天局（NASA）资助而开发的精密RP设备可用来加工航空、医疗等领域用的精密零件，制造尺寸范围为450mm×300mm×300mm，零件的微细特征可小于12μm，表面精度小于1μm，售价为150000美元左右。
　　德国的研究机构则利用SL与真空注塑相结合制造微陶瓷零件，精度为0.1mm。Oxford大学和Ford Motor公司正研制通过在低成本的陶瓷模具上喷射熔融的合金钢而制作大型零件的RP设备，Ford公司宣称该新型喷射成形工艺将缩短产品研发的工序（从12个工序到5个工序）和时间（从15~25周到3~5周）。
　　1.7RP软件
　　RP软件主要具备CAD模型数据处理及成形机控制功能，它对成形零件的精度、系统的性能等方面都有很大影响。几乎每一套商用RP系统都有自己的RP软件。因此，市场上的RP软件多种多样[3]。
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