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快速成型技術的新進展
（作者未知） 2009/10/6
快速成型技術是集機械、電子、光學、材料等學科為一體的先進制造技術之一。論述了快速成型技術的起源，介紹了快速成型技術的應用領域及其市場分布情況。在闡述了各成型工藝在國內外新進展的基礎上，討論了該技術的發(fā)展趨勢。
20世紀80年代末、90年代初發(fā)展起來的快速成型（Rapid Prototyping&Manu facturing：RP）技術，突破了傳統(tǒng)的加工模式，是近20年制造技術領域的一次重大突破。它與科學計算可視化和虛擬現(xiàn)實等技術相結合，為設計者、制造者與用戶之間提供了一種可測量、可觸摸的新手段。快速成型技術可以自動、快速、直接、精確地將設計思想轉化為具有一定功能的原型或直接制造零件（模具），有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，是提高產(chǎn)品質量、縮減產(chǎn)品成本的有力工具。它的核心是基于數(shù)字化的新型成型技術。快速成型技術對制造企業(yè)的模型、原型及成型件制造方式正產(chǎn)生深遠的影響。
RP系統(tǒng)可分為兩大類：基于激光或其它光源的成型技術，如：立體光造型（Stereo lithography：SL）、迭層實體制造（Laminated Object Manufacturing：LOM）、選擇性激光燒結（Selected Laser Sintering：SLS）、形狀沉積制造（Shape Deposition Manufacturing：SDM）等；基于噴射的成型技術，如：熔融沉積制造（Fused Deposition Modeling：FDM）、三維打印制造（Three Dimensional Printing：3DP）等。
1 RP起源
1979年，東京大學的中川威雄教授利用分層技術制造了金屬沖裁模、成型模和注塑模。20世紀70年代末到80年代初，美國3M公司的AlanJ. Hebert（1978年）、日本的小玉秀男（1980年）、美國UVP公司的Charles W. Hull（1982年）和日本的丸谷洋二（1983年），各自獨立地首次提出了RP的概念，即利用連續(xù)層的選區(qū)固化制作三維實體的新思想。 Charles W. Hull在UVP的資助下，完成了第1個RP系統(tǒng)Stereo lithography Apparatus（SLA），并于1986年獲得專利，這是RP發(fā)展的一個里程碑。隨后許多快速成型概念、技術及相應的成型機也相繼出現(xiàn)。
2 RP技術應用及其市場
快速成型術已經(jīng)廣泛應用于家電、汽車、航空航天、船舶、工業(yè)設計、醫(yī)療等領域。藝術、建筑等領域的工作者也已開始使用RP設備。根據(jù)14個RP設備供應商和43個RP服務商的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，所有RP模型的近41%用于裝配和功能型零件；約27%用于工程、工具制造、報價和投標；約23%用于原型模具、金屬鑄造及模芯制造。隨著RP技術本身的發(fā)展和完善，其應用領域在不斷拓展。
截至2001年7月，全球共有355家RP服務機構，30家設備制造商，12家材料供應商，35家咨詢機構，14家專門的軟件供應商，67個教育及研究機構。分布于全球58個國家的RP系統(tǒng)有6755臺套。根據(jù)其中6521個系統(tǒng)的分布情況統(tǒng)計出：北美（主要是美國）占45.3%，亞洲/環(huán)太平洋地區(qū)占28.6%，歐洲占24.6%，其它地區(qū)只占1.5%。近年來，采用RP設備最積極的地區(qū)是東亞（尤其是韓國、香港、新加坡）。
3 快速成型技術的國外發(fā)展現(xiàn)狀
美國是世界上最重要的RP設備生產(chǎn)國，1999年美國生產(chǎn)的RP設備占全世界的8l.5%，美國的RP發(fā)展水平及其趨勢基本代表了世界的RP發(fā)展水平及趨勢。
3.1 立體光造型
1999年3DSystems公司推出SLA27000機型，掃描速度可達9.52m/s，層厚最小可達0.025mm。AUTOSTRADE公司（日本）開發(fā)了以680nm左右波長半導體激光器為光源的RP系統(tǒng)，及針對該波長的可見光樹脂。提供光固化樹脂的有瑞士Ciba公司、日本旭電化公司、美國Dupont公司等。
3.2 迭層實體制造
Helisys公司研制出多種LOM工藝用的成型材料，可制造用金屬薄板制作的成型件。該公司還與Dayton大學合作開發(fā)基于陶瓷復合材料的LOM工藝。蘇格蘭的Dundee大學使用CO2激光器切割薄鋼板，使用焊料或粘接劑制作成型。日本Kira公司PLT2A4成型機采用超硬質刀具切割和選擇性粘接的方法制作成型件。澳大利亞的Swinburn工業(yè)大學開發(fā)了用于LOM工藝的金屬2塑料復合材料。
3.3 選擇性激光燒結
DTM公司推出了系列Sinterstation成型及多種成型材料，其中Somos材料具有橡膠特性，耐熱、抗化學（未完，下一頁）
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