快速成型技术综述

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1、迅速成型技术的综述纲要：迅速成型技术又称迅速原型制造(RapidPrototypingManufacturing，简称RPM)技术，被以为是近20年来制造 领域的一个重要成就。不停提升RP技术的应用水平是推进RP技术发展的重要方面。并且跟着这一技术自己的发展, 其应用领域将不停拓展。重点词：前言:跟着全世界市场一体化的形成，制造业的竞争十分强烈，产品的开发速度日趋成为主要矛盾。制造业为知足日 趋变化的用户需求，要求制造技术有较强的灵巧性，能够以小批量甚至单件生产而不增添产品的成本。所以，产品 的开发速度和制造技术的柔性就十分重点。从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、资料科学、激光技术的发

2、 展和普及为新的制造技术的产生确立了技术物质基础。一RP技术的定义迅速成型技术是集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、资料科学、激光技术于一身，能够自动、直接、迅速、精准地将设计思想转变成拥有必定功能的原型或直接制造零件， 进而为零件原型制作、新设计思想的 校验等方面供给了一种高效低成本的实现手段。 即，迅速成形技术就是利用三维 CAD的数据，经过迅速成型机，将一层层的资料聚积成实体原型。二RP技术的基来源理迅速成形技术是在计算机控制下，鉴于失散、聚积的原理采纳不一样方法聚积资料，最后达成零件的成形与制造的技术。1、从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。从CAD电子

3、模型中失散获取“点”或“面”的几 何信息，再与成形工艺参数信息联合，控制资料有规律、精准地由点到面，由面到体地聚积零件。2、从制造角度看， 它依据CAD造型生成零件三维几何信息，控制多维系统，经过激光束或其余方法将资料逐层聚积而形成原型或零件。三.特色制造原型所用的资料不限，各样金属和非金属资料均可使用;原型的复制性、交换性高；制造工艺与制造原型的几何形状没关，在加工复杂曲面时更显优胜;加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度没关,般制造花费降低50%，加工周期节俭70%以上;高度技术集成，可实现了设计制造一体化;三.种类3D打印技术是一系列迅速原型成型技术的统称，其基来源理都是叠层制造，由迅速

4、原型机 在X-Y平面内经过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标中断地作层面厚度的位移，最后 形成三维制件。目前市场上的迅速成型技术分为3DP技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型 技术和UV紫外线成型技术等。1. 3DP技术采纳3DP技术的3D打印机使用标准喷墨打印技术，经过将液态连接体铺放在粉末薄层上，以打印横截面数据的方式逐层创立各零件，创立三维实体模型，采纳这类技术打印成型的样品模型与实质产品拥有相同的色彩，还能够将彩色分析结果直接描述在模型上，模型样品所传达的信息较大。2. FDM熔融层积成型技术FDM熔融层积成型技术是将丝状的热熔性

5、资料加热消融，同时三维喷头在计算机的控制下，依据截面轮廓信息，将资料选择性地涂敷在工作台上，迅速冷却后形成一层截面。一层成型达成后，机器工作台降落一个高度（即分层厚度）再成型下一层，直至形成整个实体造型。其成型资料种类多，成型件强度高、精度较高, 主要合用于成型小塑料件。3SLA立体平版印刷技术SLA立体平版印刷技术以光敏树脂为原料，经过计算机控制激光按零件的各分层截面信息在液态的光敏树脂表面进行逐点扫描，被扫描地区的树脂薄层产生光聚合反响而固化，形成零 件的一个薄层。一层固化达成后，工作台下移一个层厚的距离，而后在原来固化好的树脂表面 再敷上一层新的液态树脂，直至获取三维实体模型。该方法成型

6、速度快，自动化程度高，可成 形随意复杂形状，尺寸精度高，主要应用于复杂、高精度的精美工件迅速成型。4. SLS选区激光烧结技术SLS选区激光烧结技术是经过早先在工作台上铺一层粉末资料（金属粉末或非金属粉末），而后让激光在计算机控制下依据界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结，而后不停循环，层层聚积成型。该方法制造工艺简单，资料选择范围广，成本较 低，成型速度快，主要应用于锻造业直接制作迅速模具。5. DLP激光成型技术可是它是使用高分辨DLP激光成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相像，率的数字光办理器（DLP）投影仪来固化液态光聚合物，逐层的进行光固化，因为每层固化时经过幻灯片似的片状固化，所以

7、速度比同种类的SLA立体平版印刷技术速度更快。该技术成型精度高，在资料属性、细节和表面光洁度方面可匹敌注 塑成型的耐用塑料零件。6. UV紫外线成型技术UV紫外线成型技术和SLA立体平版印刷技术比较相像近似，不一样的是它利用UV紫外线照耀液态光敏树脂，一层一层由下而上货仓成型，成型的过程中没有噪音产生， 在同类技术中成型的精度最高，往常应用于精度要求高的珠宝和手机外壳等行业。四RP技术在各领域的应用（1）在新产品造型设计过程中的应用迅速成形技术为工业产品的设计开发人员成立了一种崭新的产品开发模式。运用RP技术能够迅速、直接、精准地将设计思想转变成拥有必定功能的实物模型（样件），这不单缩短了开发

8、周期，并且降 低了开发花费，也使公司在强烈的市场竞争中据有先机。比如：RP&M技术使用互联网能够进一步提升设计和制造效率、速度和经济，以及分享RP机器。鉴于RP&M系统开发并实现远程服务和迅速原型制造，增强RP&M设备的可用性，提升大批的 中小型公司迅速产品开发的能力。(2) 在机械制造领域的应用因为RP技术自己的特色，使得其在机械制造领域内，获取宽泛的应用，多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特别复杂制件，因为只要单件生产，或少于50件的小批量，一般均可用RP技术直接进行成型，成本低，周期短。(3) 迅速模具制造传统的模具生产时间长，成本高。将迅速成型技术与传统的模具制造技术相联合，能

9、够大大缩短模具制造的开发周期，提升生产率，是解决模具设计与制造单薄环节的 有效门路。迅速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采纳RP技术直接聚 积制造出模具，间接制模是先制出迅速成型零件，再由零件复制获取所需要的模具。比如，迅速原型制造PMMA凸轮轴。凸轮轴组件中,一组摄像头成为不行切割的一部分轴搁置在各自的地点和方向的应用程序特定的凸轮轴。使用这些凸轮轴在很多行业特别是汽车、航空航天和大海家产。它们用于任何汽车的 引擎。(4) 在医学领域的应用近几年来，人们对RP技术在医学领域的应用研究许多。以医学影像数据为基础，利用RP 技术制作人体器官模型，对外科手术有

10、极大的应用价值。(5) 在文化艺术领域的应用在文化艺术领域，迅速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。(6) 在航空航天技术领域的应用在航空航天领域中，空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地来回系统(即航天飞机)所必不行少的重要环节。该实验中所用的模型形 状复杂、精度要求高、又拥有流线型特征，采纳RP技术，依据CAD模型，由RP设备自动达成实体模型，能够很好的保证模型质量。比如：自适应切片在迅速原型制造(RPM)同意选择的层厚度依据所需的最后产品的质量。使用开发计算平台，切 片IGES文件依据用户定义的允许偏差要素和表面层厚度范围的RP机器。总表面偏差计算与发达的

11、错误函数来考证 切片效率与成本,生产时间和正确性。在家电行业的应用目前，迅速成形系统在国内的家电行业上获取了很大程度的普及与应用，使很多家电公司 走在了国内前列。如：广东的美的、华宝、科龙；江苏的春兰、小天鹅；青岛的海尔等，都先后采纳迅速成形系统 来开发新产品，收到了很好的成效。迅速成形技术的应用很宽泛，能够相信，跟着迅速成形制造技术的不停成熟和 完美，它将会在愈来愈多的领域获取推行和应用。五发展方向从目前RP技术的研究和应用现状来看，迅速成型技术的进一步研究和开发工作主要有 以下几个方面：(1)开发性能好的迅速成型资料，如成本低、易成形、变形小、强度高、持久及无污染 的成形资料。提升RP系统

12、的加工速度和开辟并行制造的工艺方法。(3) 改良迅速成形系统的靠谱性，提升其生产率和制作大件能力，优化设备构造，特别 是提升成形件的精度、表面质量、力学和物理性能，为进一步进行模具加工和功能实验供给 基础。(4) 开发迅速成形的高性能RPM软件。提升数据办理速度和精度，研究开发利用CAD原 始数据直接切片的方法，减少由STL格式变换和切片办理过程所产生精度损失。(5) 开发新的成形能源。(6) 迅速成形方法和工艺的改良和创新。直接金属成形技术将会成为此后研究与应用的又一个热门。(7) 进行迅速成形技术与CAD、CAE、RT、CAPP、CAM以及高精度自动丈量、逆向工程的集成研究。(8) 提升网

13、络化服务的研究力度，实现远程控制。六面对问题目前RP技术还是面对着好多问题，问题大多来自技术自己的发展水平，此中最突出的表 此刻以下几个方面。1工艺问题迅速成型的基础是分层叠加原理，但是，用什么资料进行分层叠加，以及怎样进行分层叠 加却大有研究价值。所以，除了上述常有的分层叠加成形法以外，正在研究、开发一些新的分层叠加成形法，以便进一步改良制件的性能，提升成形精度和 成形效率。2.资料问题成型资料研究向来都是一个热门问题，迅速成型资料性能要知足：有益于迅速精准的加工出成型；用于迅速成型系统直接制造功能件的资料要靠近零件最后用途对强度、刚度、耐 潮、热稳固性等要求；有益于迅速制模的后续办理。发展

14、崭新的RP资料，特别是复合资料, 比如纳米资料、非均质资料、其余方法难以制作的资料等还是努力的方向。3. 精度问题目前，迅速成形件的精度一般处于土01mm的水平，高度(Z)方向的精度更是这样。迅速 成型技术的基来源理决定了该工艺难于达到与传统机械加工所拥有的表面质量和精度指标，把 迅速成型的基本成形思想与传统机械加工方法集成，优势互补，是改良迅速成型精度的重要方 法之一 3。4. 软件问题目前，迅速成型系统使用的分层切片算法都是鉴于STL文件格式进行变换的，就是用一系 列三角网格来近似表示CAD模型的数据文件，而这类数据表示方法存在许多缺点，如三角网格 会出现一些缝隙而造成数据丢掉，还有因为平

15、面分层所造成的台阶效应，也降低了零件表面质 量和成形精度，目前，应着力开发新的模型切片方法，如鉴于特色的模型直接切片法、曲面分 层法，即:不进行STL格式文件变换，直接对CAD模型进行切片办理，获取模型的各个截面轮或利用反求工程获取的逐层切片数据直接驱动迅速成型系统，进而减少三角面近似产生的偏差，提升成形精度和速度。5. 能源问题目前迅速成型技术所采纳的能源有光能、热能、化学能、机械能等。在能源密度、能源控 制的精美性、成型加工质量等方面均需进一步提升。6. 应用领域问题目前迅速成型现有技术的应用领域主要在于新产品开发，主要作用是缩短开发周期，赶快 获得市场反应的成效。因为迅速成型技术的巨大吸

16、引力，此刻，不单工业界对其十分重视，并且很多其余的行业 都纷繁致力于它的应用和推行，在其技术向更高精度与更优的材质性能方向获得进展后.能够 考虑加入生物医学、考古、文物、艺术设计、建筑成型等多个领域的应用，形成高效率、高质量、高精度的复制工艺系统。 四.结论总而言之，迅速成型技术是一种新式成型方法，固然问世不久，但已宽泛应用于公民经济的很多领域，给很多行业带来了巨大的经济效益。跟着市场一体化竞争的日趋强烈，要求新产品开发 和生产周期愈来愈短，这为迅速成型技术的生产与发展带来了广阔的发展空间。RP技术将会被愈来愈 多的公司所采纳，对公司的发展发挥起到愈来愈重要的作用，并给公司带来丰厚回报，其自己

17、也会获 取更大的发展。98参照文件肖来利，毛进勤，刘同银迅速成型技术的现状及应用概括J 中国矿业，10 2012，(01).11余珞珈，魏著谱，见文，张永泉迅速成型技术与新产品开发J.金属加工(冷加工)，2011,(14).12 王称迅速成型技术的发源与方向J 科技与公司，2011,(13)13 4王朝晖，张玉鲁鉴于迅速成型技术的服饰设计用人台的研制J.纺织导14 报,2011,(08).15 林天清迅速成型技术的应用与发展研究J知识经济,2011,(12).16杨民，王笛，傅振彩光固化迅速成型加工偏差综述J 农家科技，2011,(03) 1817 Pierce,AlanRapidPrototyping&ManufacturingJ Tech 一Directions, 1998朱敏慧迅速成型技术助力“中国创立” J 汽车与配件，2011,(23).