快速成型制造

1、快速成型制造快速成型制造 1.1.引言引言 當今制造業(yè)面臨著兩個重要的挑戰(zhàn)性任務:產(chǎn)品開發(fā)時間的根本性減少;靈活機動地 開發(fā)制造小批量、多品種的產(chǎn)品。計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）已經(jīng) 顯著地改進了傳統(tǒng)的設計和制造。然而，在實際地綜合運用計算機輔助設計與計算機輔助 制造來進行新產(chǎn)品的快速開發(fā)時，仍然存在諸多困難。雖然計算機輔助設計與計算機輔助 制造的相互結合在過去已經(jīng)有了實質性的研究，例如在特征識別、CNC編程和加工計劃 等方面，但CAD和CAM之間的差距在下列兩個方面仍未得到填補: （1）三維模型和原型的快速創(chuàng)建。 （2）具有復雜表面的圖樣和模具的低成本制造。 2.RP&

2、amp;M2.RP&M能做什么能做什么 為了有效地縮短開發(fā)圖樣、模具和原型的時間，一些制造企業(yè)已經(jīng)開始使用快速成型 （RP）方法進行復雜圖樣的加工和零件成型。在過去的幾年里，已經(jīng)出現(xiàn)了許多新的快速 制造技術，通常叫做快速成型制造（RP&M）技術，已開發(fā)的技術包括立體光刻裝置（SLA）、 選擇性激光燒結（SLS）、熔融沉積成型（FDM）、分層實體造型（LOM）和三維印刷法（3 -D Printing）。這些技術能夠直接地利用CAD數(shù)據(jù)產(chǎn)生實體。它們有一個共同的重要特征:用 增加材料，而不是去除材料來生產(chǎn)原型零件。這種將三維零件的制造簡化為二維疊層加工 的制造方法，使得零件可以從它

3、的計算機模型中直接被生產(chǎn)出來。 3.RP&M3.RP&M的基本方法的基本方法零件首先被模擬成一個幾何模型如實體模型，然后通過數(shù)學方法將模型精確地切成一系列平行的橫截面（切成薄片）。對于每一片，都將產(chǎn)生塑化或凝固的路徑。這些塑化或凝固的路徑直接用來指示機器通過固化或凝固一層材料的方法生產(chǎn)零件。在一層被建造之后，新的一層以同樣的方法建造在先前的層上。由此，模型被從低到高地一層一層地建造起來。概括地說，快速成型工藝由兩部分組成:數(shù)據(jù)的準備和模型的生產(chǎn)。 4.SLA4.SLA（立體光刻裝置，見圖（立體光刻裝置，見圖4 -74 -7） SLA快速成型工藝使用激光沿著零件斷面幾何軌跡對光敏

4、樹脂進行逐層掃描固化， 形成三維的實體原型。 圖4 -7 立體光刻裝置 SLA快速成型工藝在20世紀80年代期間首先進入快速成型領域，并且依然是目前應用最廣泛的技術。SLA方法使用激光凝固液態(tài)光敏樹脂來生產(chǎn)零件。SLA裝置由下面幾部分組成:工作臺、樹脂桶、刮板、紫外線激光和掃描裝置。工作臺可以上下調節(jié)，懸掛在樹脂桶中。工作臺放置在樹脂液面一個層高之下。當激光光束與液體表面接觸時，使樹脂變硬。 掃描裝置控制激光光束掃描原型的第一層切片。激光掃描零件并且使它移動過樹脂的表面形成一層固態(tài)薄截面。一旦第一層截面區(qū)域加工完成，工作臺往樹脂桶內降低一層厚度。刮板用來刮帶液態(tài)樹脂覆滿橫截面區(qū)域。一旦第一層截面被完全覆蓋，接下來的一個層截面就被掃描。這個過程如此重復直到零件被加工完成。一旦零件加工完成，工作臺升起，多余的樹 脂流出。根據(jù)材料的不同，有時需要有后續(xù)塑化操作來獲得所需的材料性能。完成最終塑化之后，將用來 避免零件下陷的支承結構移開。 SLA快速成型工藝是一種將速度、準確性和表面質量完美組合的技術。其主要的缺點是制作特種功能模型的材料選擇很有限。SLA工藝只限于使用光敏樹脂材料。雖然SLA（立體光刻裝置）被認為是一種創(chuàng)新的技術，但與傳統(tǒng)的加工方法相比，由于其尺寸精度不高而仍然不能被廣泛地實際應用。 5.問題和研究問題和研究 快速成型制造仍然處于起始階段。用快速成型制造系統(tǒng)