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快速成型技術(shù)的多領(lǐng)域應(yīng)用與發(fā)展
（作者未知） 2009/10/6
摘要：簡(jiǎn)要介紹了快速成型技術(shù)的基本原理、工藝方法和技術(shù)特點(diǎn)。闡述了快速成型技術(shù)在工業(yè)造型、制造、模具、醫(yī)學(xué)、航天等多領(lǐng)域的應(yīng)用，探討了快速成型技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：快速成型技術(shù) 原型 快速制模 應(yīng)用 快速成型技術(shù)RP(Rapid Protot-yping RP)是20世紀(jì)80年代末開始發(fā)展起來的一種基于逐層累加成型的新興制作工藝,它是集多種先進(jìn)科技于一體的能夠迅速將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)。它為零件原型制作、新設(shè)計(jì)思想的校驗(yàn)等方面提供了一種高效低成本的實(shí)現(xiàn)手段�？焖俪尚凸に囀且粋�(gè)涉及CAD/CAM、逆向工程技術(shù)、分層制造技術(shù)、數(shù)據(jù)編程、材料編制、材料制備、工藝參數(shù)設(shè)置及后處理等環(huán)節(jié)的集成制造過程。通俗地說，快速成型技術(shù)就是利用三維CAD的數(shù)據(jù)，通過快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型。近十幾年來，隨著全球市場(chǎng)一體化的形成，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速普遍和CAD/CAM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得RP技術(shù)得到了異乎尋常的高速發(fā)展，表現(xiàn)出很強(qiáng)的生命力和廣闊的應(yīng)用前景�？焖俪尚椭圃旃に� PR技術(shù)是將傳統(tǒng)的“去除”加工方法(由毛坯切去多余材料形成產(chǎn)品)改變?yōu)椤霸黾印奔庸し椒?將材料逐層累積形成產(chǎn)品)，采用離散分層/堆積的原理，由CAD模型直接驅(qū)動(dòng)，快速制作原型或三維實(shí)體零件的一種全新的制造技術(shù)。快速成型技術(shù)發(fā)展至今，以其技術(shù)的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速發(fā)展，目前，快速成型的工藝方法已有幾十種之多，其中主要工藝有四種基本類型: 光固化成型法(Stereo lithography Apparatus, SLA)、疊層實(shí)體制造法(Laminated Object Manufacturing, LOM)、選擇性激光燒結(jié)法(Selective Laser Sintering, SLS) 和熔融沉積制造法(Fused Deposition Manufacturing, FDM)。 1、SLA工藝 SLA工藝也稱光造型或立體光刻，其工藝過程是以液態(tài)光敏樹脂或丙稀酸樹脂為材料充滿液槽，由計(jì)算機(jī)控制激光束跟蹤層狀截面軌跡并照射到液槽中的液體樹脂上而固化一層樹脂，之后升降臺(tái)下降一層高度，已成型的層面上又布滿一層樹脂，刮平器將粘度較大的樹脂液面刮平，然后再進(jìn)行新一層的掃描，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)零件制造完畢，得到一個(gè)三維實(shí)體模型。該工藝的特點(diǎn)是精度高，生產(chǎn)零件強(qiáng)度和硬度好，可制出形狀特別復(fù)雜的空心零件，生產(chǎn)的模型柔性化好，可隨意拆裝，是間接制模的理想方法，缺點(diǎn)是清洗和養(yǎng)護(hù)等后處理工序較費(fèi)時(shí)。 2、LOM工藝 LOM工藝稱疊層實(shí)體制造或分層實(shí)體制造，其工藝過程是由加熱輥筒將薄形材料(如紙片，塑料薄膜，復(fù)合材料或金屬等)加熱聯(lián)結(jié)，待加熱輥筒自動(dòng)離開后，再由激光將薄形材料截切成層面要求形狀(二維切片)，如此重復(fù)一層層疊加生成任意復(fù)雜形狀的實(shí)體。該工藝的特點(diǎn)是工作可靠，模型支撐性好，有類似木質(zhì)外觀，可制作一些SLA法難以制作的大型零件及厚壁零件，且成本低，效率高。缺點(diǎn)是前后處理費(fèi)時(shí)費(fèi)力且不能制造中空結(jié)構(gòu)件。 3、SLS工藝 SLS工藝稱為選擇性激光燒結(jié)，其工藝過程是以金屬、陶瓷、ABS塑料等材料的粉末作為成型材料，利用滾筒層層鋪粉，激光器發(fā)出的光束在計(jì)算機(jī)控制下，對(duì)每層材料粉末進(jìn)行掃描，使之熔化燒結(jié)成型，當(dāng)一層粉末燒結(jié)完成后，滾筒上升一層，在燒結(jié)層上灑上新的一層粉末，供下一次燒結(jié)，直至完成零件的成型。該工藝的特點(diǎn)是材料適應(yīng)面廣，不僅能制造塑料零件，還能制造陶瓷、金屬、蠟等材料的零件。造型精度高，原型強(qiáng)度高，所以可用樣件進(jìn)行功能試驗(yàn)或裝配模擬。 4、FDM工藝 FDM工藝稱為熔融沉積制造，其工藝過程是以熱塑性成型材料絲為材料，材料絲通過加熱器的擠壓頭熔化成液體，由計(jì)算機(jī)控制擠壓頭沿零件的每一截面的輪廓準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)，使熔化的熱塑材料絲通過噴嘴擠出，覆蓋于已建造的零件之上， 并在1/10s內(nèi)迅速凝固，形成一層材料。之后，擠壓頭沿軸向向上運(yùn)動(dòng)一微小距離進(jìn)行下一層材料的建造。這樣逐層由底到頂?shù)囟逊e成一個(gè)實(shí)體模型或零件。該工藝的特點(diǎn)是使用、維護(hù)簡(jiǎn)單，成本較低，速度快，一般復(fù)雜程度原型僅需幾個(gè)小時(shí)即可成型，且無污染。除了上述四種最為成熟的技術(shù)外，還有許多技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化，如三維噴涂粘結(jié)（Three Dimensional Printing and Gluing, 3DPG）、焊接成型（Welding Forming, WF）、光屏蔽工藝（Photo—masking, SGC）、直接殼法（Direct Shell Production Casting, DSPC）、直接燒結(jié)技術(shù)、數(shù)碼累積成型、熱致聚合、全息干涉制造、模型熔、彈道微粒制造光束干涉固化等�？焖俪尚图夹g(shù)的特點(diǎn)快速成型技術(shù)自問世以來，在短短的十幾年時(shí)間里（未完，下一頁）
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