快速原型與傳統(tǒng)機(jī)械加工

1、精選文檔一、 “快速原型”與“機(jī)械加工”相比，有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：優(yōu)點(diǎn)：1、 自由成型制造，在短時(shí)間內(nèi)直接制造產(chǎn)品模型或樣品，無需傳統(tǒng)機(jī)床和模具。可以制造任意復(fù)雜形狀、不同材料復(fù)合的零部件，材料理論利用率可達(dá)100% 。2、 制造過程快速，設(shè)計(jì)師具有直觀方式體會設(shè)計(jì)的感覺，感性而迅速地驗(yàn)證和檢查說設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)夠和外形，改善了設(shè)計(jì)過程中的人機(jī)交流，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期加快了產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度，降低了企業(yè)投資的新產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)。3、 改變了傳統(tǒng)的去除式加工方式，添加式和數(shù)字化驅(qū)動成型方式，采用逐點(diǎn)、 逐層累計(jì)添加的加工方式， 通過 CAD 數(shù)字模型直接或間接地驅(qū)動快速成型設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行原型制造。4、 具有

2、技術(shù)高度集成的優(yōu)點(diǎn)。新材料、激光運(yùn)用技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及數(shù)控技術(shù)等高度集中，共同支撐了快速原型技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。5、 它的運(yùn)用領(lǐng)域十分廣泛，該技術(shù)特別適合用于新產(chǎn)品的開發(fā)、不規(guī)則復(fù)雜零件制造、模具設(shè)計(jì)制作快速反求與復(fù)制等。除了制造業(yè)的運(yùn)用，在材料科學(xué)與工程。醫(yī)學(xué)等也有廣闊的應(yīng)用前景。6、 與傳統(tǒng)機(jī)械加工相比，其原型或零件本身制作過程的成本顯著下降，以及縮短的時(shí)間周期也帶來了明顯的時(shí)間效益，從而產(chǎn)生了突出的經(jīng)濟(jì)效益。7、 能量在成型物理過程中是一個(gè)極為關(guān)鍵的因素，在以往的去除成般無須對加工能量進(jìn)形和受迫成形中，能量是被動地供給的，一般無須對加工能量進(jìn)行精確的預(yù)測與控制， 而在離散、

3、堆積類型的 RP 中， 單元體制造中能量是主動供給的，需要準(zhǔn)確地預(yù)測與控制，對成型中的能量形式、強(qiáng)度、分布、供給方式以及變化等進(jìn)行有效的控制，從而經(jīng)由單元體的制造而完成成型。8、 原型是通過堆積不斷增大， 其力學(xué)性能不但取決于成型材料本身，而且與成型中所施加的能量大小及施加方式有密切關(guān)系，故在成型工藝控制方面，需要對多個(gè)坐標(biāo)進(jìn)行精確的動態(tài)控制9、 無污染：在制造過程中不會產(chǎn)生廢棄物造成環(huán)境污染，所以也是一種綠色制造技術(shù)。以上優(yōu)點(diǎn)使得廣大群眾得到很大益處，不僅是設(shè)計(jì)者、制造者還是推銷者、消費(fèi)者都得到了巨大好處。缺點(diǎn)：快速原型的幾種主要工藝方法中都或多或少的存在不同的缺點(diǎn)， 但主要缺點(diǎn)在于系統(tǒng)的開

4、發(fā)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)， 導(dǎo)致對系統(tǒng)的開發(fā)缺乏有效的控制。1 、光固化成型缺陷（ SLA ）（ 1 ） 尺寸的穩(wěn)定性差。 成型過程中伴隨著物理和化學(xué)變化， 導(dǎo)致軟薄部分易產(chǎn)生翹曲變形，因而極大地影響成型件的整體尺寸精度。（ 2 ） 需要設(shè)計(jì)成型件的支撐結(jié)構(gòu)， 否則會引起成型件的變形。 支撐結(jié)構(gòu)需在成型件未完全固化時(shí)手工去除，容易破壞成形性。（ 3 ） 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本高。 由于液態(tài)樹脂材料和激光器的價(jià)格較高， 并且為了使光學(xué)元件處于理想的工作狀態(tài)， 需要進(jìn)行定期的調(diào)整和維護(hù)，費(fèi)用較高。（ 4 ） 可使用的材料種類較小。 目前可使用材料主要為感光性液態(tài)樹脂材料，并且在太多情況下，不能對成型件進(jìn)行

5、抗力和熱量的測試。2 、分層實(shí)體制造缺點(diǎn)（ LOM ）（ 1 ）原型的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好。（ 2 ）原型易吸濕膨脹，因此，成型后應(yīng)盡快進(jìn)行表面防潮處理。（ 3 ）原型表面有臺階紋理，難以構(gòu)建形狀精細(xì)、多曲面的零件，因此，成型后需進(jìn)行表面打磨。3 、選擇性激光燒結(jié)缺點(diǎn)（SLS）（ 1 ）原型結(jié)構(gòu)疏松、多孔，且有內(nèi)應(yīng)力，制作易變性。（ 2 ）生成陶瓷、金屬制件的后處理較難。（ 3 ）需要預(yù)熱和冷卻。（ 4 ）成型表面粗糙多孔，并受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。4 、熔融沉積制造缺點(diǎn)（ FDM ）（ 1 ）原型的表面有較明顯的條紋。（ 2 ）沿著成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較強(qiáng)。（ 3 ）原材料價(jià)格昂貴

6、。二、 目前快速原型技術(shù)的主要研究方向是什么？主要技術(shù)瓶頸又有哪些？答：研究方向：1 、在快速制模領(lǐng)域的應(yīng)用快速原型制造技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用大大促進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的進(jìn)程， 極大地縮短了新產(chǎn)品投放市場的周期， 基于快速原型技術(shù)的快速模具制造新技術(shù)是快速制造的重要發(fā)展方向，具有廣闊的前景，從工藝轉(zhuǎn)化上可以將快速制造工藝分為直接制模和間接制模1 。金屬模具的直接快速制造是指快速成形系統(tǒng)根據(jù)零件的三維造型直接分層堆積形成所需要的金屬零件或模具， 不需另外的工序轉(zhuǎn)換。 金屬模具的間接快速制造是指先用快速成形技術(shù)制造出具有模具實(shí)際形狀的快速原型， 然后采用其他工藝在快速原型的基礎(chǔ)上復(fù)制出所要求的模具。

7、 與快速成形技術(shù)結(jié)合進(jìn)行金屬模具制造的工藝有鑄造、 粉末成形、電加工、粉末噴射等。2、在產(chǎn)品創(chuàng)新領(lǐng)域的應(yīng)用新產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)是一個(gè)不斷驗(yàn)證、修改、重復(fù)的過程。應(yīng)用快速原型技術(shù)能在產(chǎn)品開發(fā)初期就得到產(chǎn)品原型， 因此能對產(chǎn)品進(jìn)行裝配性驗(yàn)證， 在加工之前將一切可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤排除掉， 這不僅降低了制造成本，還可以提高產(chǎn)品合格率。另一方面，快速原型技術(shù)制作模型的速度較傳統(tǒng)方法有很大提高， 尤其是對形狀復(fù)雜的原型縮短時(shí)間和降低成本的潛力更大。3、在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用快速原型技術(shù)與CT 掃描等臨床診斷技術(shù)相結(jié)合，制作人體局部或內(nèi)臟器官的模型， 能顯示該部位病變情況的實(shí)體結(jié)構(gòu)， 用于輔助臨床診斷如外科手術(shù)的安排

8、等此外， 快速原型制造技術(shù)還可用于快速反求、3制作工藝品的設(shè)計(jì)原型和建筑實(shí)物模型等2 。4、其他領(lǐng)域 在考古過程中，時(shí)常會因?yàn)橥诰蛞约氨４鏁r(shí)造成的破損對藝術(shù)品進(jìn)行修復(fù)。建筑行業(yè)也利用3DP技術(shù)制作出小區(qū)建筑模型，這些原型為設(shè)計(jì)人員、建筑商以及客戶提供視覺參考。生物材料快速制造。技術(shù)瓶頸：1、 目前RE和RPM技術(shù)雖能匹配，但不理想,其原因是現(xiàn)有RE中 的一些技術(shù)不能滿足RPM的要求。2、 空間三角網(wǎng)格直接劃分是反求工程領(lǐng)域里研究的瓶頸問題。3、 快速原型件的強(qiáng)度和精度不是很高。4、 CMP互連也是瓶頸之一。5、 軟件處理的精度和速度、對復(fù)雜模型的處理能力就成為應(yīng)用中的一個(gè)主要瓶頸。6、 CAD是實(shí)現(xiàn)RPM的前提，在應(yīng)用上CAD建模往往是RPM推廣應(yīng)用的瓶頸。7、 維CT圖像重建時(shí)間過長。1陳森昌.快速原型