快速成型技術(shù)原理及應(yīng)用

快速成型技術(shù)又稱快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing筛璧,簡稱RPM)技術(shù)玖翅,誕生于20世紀(jì)80年代后期园细,是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)各吨,被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一個(gè)重大成果叛甫。


成型原理:基于離散-疊加原理而實(shí)現(xiàn)快速加工原型或零件

特點(diǎn):不需機(jī)加工設(shè)備或者模具即可快速制造形狀極為復(fù)雜的工件

簡介:

(Rapid Prototyping&Manufacturing, 縮寫為RP)是二十世紀(jì)八十年代末九十年代初興起并迅速發(fā)展起來的新的先進(jìn)制造技術(shù). 其特點(diǎn)是可以不需機(jī)加工設(shè)備或者模具即可快速制造形狀極為復(fù)雜的工件, 從而在小批量產(chǎn)品生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制時(shí)節(jié)省時(shí)間和初始投資.

   這里所說的快速加工原型是指能代表一切性質(zhì)和功能的實(shí)驗(yàn)件,一般數(shù)量較少,常用來在新產(chǎn)品試制時(shí)作評價(jià)之用. 而這里所說的快速成型零件是指最終產(chǎn)品,已經(jīng)具有最佳的特性,功能和經(jīng)濟(jì)性.

  快速成型技術(shù)(RP)的成型過程: 首先建立目標(biāo)件的三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD 3D)模型, 然后對該實(shí)體模型在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行模擬切片分層,沿同一方向(比如Z軸)將CAD實(shí)體模型離散為一片片很薄的平行平面; 把這些薄平面的數(shù)據(jù)信息傳輸給快速成型系統(tǒng)中的工作執(zhí)行部件,將控制成型系統(tǒng)所用的成型原材料有規(guī)律地一層層復(fù)現(xiàn)原來的薄平面, 并層層堆積形成實(shí)際的三維實(shí)體,最后經(jīng)過處理成為實(shí)際零件.

  經(jīng)過20多年的發(fā)展, 快速成型技術(shù)(RP)有較大發(fā)展, 應(yīng)用非常廣泛,尤其在汽車制造,航天航空,建筑,家電,衛(wèi)生醫(yī)療及娛樂等領(lǐng)域有強(qiáng)大的應(yīng)用.

  目前基于快速成型技術(shù)(RP)開發(fā)的工藝種類較多, 可以分別按所用材料劃分, 成型方法劃分等.

1) 利用激光或其它光源的成型工藝的成型:

? ? ? ? ---光固化成型技術(shù)(SL)

? ? ? ? ---疊層實(shí)體制造技術(shù)(簡稱LOM)

? ? ? ? ---選擇性激光燒結(jié)技術(shù)(簡稱SLS)

? ? ? ? ---形狀層積技術(shù)(簡稱SDM);

  2) 利用原材料噴射工藝的成型:

  ---熔融沉積技術(shù)(簡稱FDM)

  ---三維印刷技術(shù)(簡稱3DP)

  其它類型工藝有:

  ---樹脂熱固化成型 (LTP)

  ---實(shí)體掩模成型 (SGC)

  ---彈射顆粒成型 (BFM)

  ---空間成型 (SF)

  ---實(shí)體薄片成型 (SFP)

應(yīng)用:

RPM技術(shù)的發(fā)展水平而言肛真,在國內(nèi)主要是應(yīng)用于新產(chǎn)品(包括產(chǎn)品的更新?lián)Q代)開發(fā)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證和模擬樣品的試制上谐丢,即完成從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)(或改型設(shè)計(jì))——造型設(shè)計(jì)——結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——基本功能評估——模擬樣件試制這段開發(fā)過程。對某些以塑料結(jié)構(gòu)為主的產(chǎn)品還可以進(jìn)行小批量試制蚓让,或進(jìn)行一些物理方面的功能測試乾忱、裝配驗(yàn)證、實(shí)際外觀效果審視历极,甚至將產(chǎn)品小批量組裝先行投放市場窄瘟,達(dá)到投石問路的目的。

  快速成型的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

  √诵丁(1)新產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計(jì)驗(yàn)證與功能驗(yàn)證蹄葱。RP技術(shù)可快速地將產(chǎn)品設(shè)計(jì)的CAD模型轉(zhuǎn)換成物理實(shí)物模型氏义,這樣可以方便地驗(yàn)證設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)思想和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性、可裝配性图云、美觀性惯悠,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題可及時(shí)修改。如果用傳統(tǒng)方法竣况,需要完成繪圖克婶、工藝設(shè)計(jì)、工裝模具制造等多個(gè)環(huán)節(jié)丹泉,周期長鸠补、費(fèi)用高。如果不進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證而直接投產(chǎn)嘀掸,則一旦存在設(shè)計(jì)失誤,將會造成極大的損失规惰。

  〔撬(2)可制造性、可裝配性檢驗(yàn)和供貨詢價(jià)歇万、市場宣傳揩晴,對有限空間的復(fù)雜系統(tǒng),如汽車贪磺、衛(wèi)星硫兰、導(dǎo)彈的可制造性和可裝配性用RP方法進(jìn)行檢驗(yàn)和設(shè)計(jì),將大大降低此類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造難度寒锚。對于難以確定的復(fù)雜零件劫映,可以用RP,技術(shù)進(jìn)行試生產(chǎn)以確定最佳的合理的工藝刹前。此外泳赋,RP原型還是產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到商品化各個(gè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行交流的有效手段。比如為客戶提供產(chǎn)品樣件喇喉,進(jìn)行市場宣傳等蔫劣,快速成型技術(shù)已成為并行工程和敏捷制造的一種技術(shù)途徑砰逻。

   (3)單件、小批量和特殊復(fù)雜零件的直接生產(chǎn)液走。對于高分子材料的零部件,可用高強(qiáng)度的工程塑料直接快速成型彻舰,滿足使用要求;對于復(fù)雜金屬零件中剩,可通過快速鑄造或直接金屬件成型獲得。該項(xiàng)應(yīng)用對航空掸绞、航天及國防工業(yè)有特殊意義泵三。

  「獭(4)快速模具制造。通過各種轉(zhuǎn)換技術(shù)將RP原型轉(zhuǎn)換成各種快速模具烫幕,如低熔點(diǎn)合金模俺抽、硅膠模、金屬冷噴模较曼、陶瓷模等磷斧,進(jìn)行中小批量零件的生產(chǎn),滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代快捷犹、批量越來越小的發(fā)展趨勢弛饭。快速成型應(yīng)用的領(lǐng)域幾乎包括了制造領(lǐng)域的各個(gè)行業(yè)萍歉,在醫(yī)療侣颂、人體工程、文物保護(hù)等行業(yè)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用枪孩。

  快速成型技術(shù)的主要應(yīng)用各行業(yè)的應(yīng)用狀況如下:

   汽車憔晒、摩托車:外形及內(nèi)飾件的設(shè)計(jì)、改型蔑舞、裝配試驗(yàn)拒担,發(fā)動機(jī)、汽缸頭試制攻询。

   家電:各種家電產(chǎn)品的外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)从撼,裝配試驗(yàn)與功能驗(yàn)證,市場宣傳钧栖,模具制造低零。

   通訊產(chǎn)品:產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),裝配試驗(yàn)桐经,功能驗(yàn)證毁兆,模具制造。

   航空阴挣、航天:特殊零件的直接制造气堕,葉輪、渦輪畔咧、葉片的試制茎芭,發(fā)動機(jī)的試制、裝配試驗(yàn)誓沸。

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