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標(biāo)題: 快速成型--持續(xù)發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)的重大創(chuàng)造力 [打印本頁]
作者: 504622521 時間: 2012-2-1 08:54
標(biāo)題: 快速成型--持續(xù)發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)的重大創(chuàng)造力
在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中,，60％～90％的工業(yè)產(chǎn)品需要使用模具加工,，模具工業(yè)已經(jīng)成為制造業(yè)中的一項基礎(chǔ)工業(yè),，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的手段,，同時又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域,，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家被成為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)”,。我國模具權(quán)威人士稱之為“模具是印鈔機”,�,？梢娔＞吖I(yè)在世界各國經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的顯著地位,。
當(dāng)前,，產(chǎn)品制造業(yè)呈現(xiàn)如下發(fā)展趨勢：1生產(chǎn)、經(jīng)營及市場全球化,；2用戶需求個性化,、多樣化；3產(chǎn)品生命周期短,，更新?lián)Q代加速,；4產(chǎn)品技術(shù)高科技化；5市場競爭激烈化,。據(jù)統(tǒng)計,，我國新產(chǎn)品的平均開發(fā)周期為18個月，產(chǎn)品的生命周期為10.5年,。而美國1990年已實現(xiàn)“3個3”,，即產(chǎn)品的生命周期為3年,，產(chǎn)品的試制周期為3個月，產(chǎn)品的設(shè)計周期為3周,。因此,，制造企業(yè)要想在21世紀(jì)求得生存和發(fā)展，就必須面對這一新的形勢,，不斷研究或引進(jìn)新的技術(shù),。
過去，傳統(tǒng)的零件成型方法是采用多種機械加工機床,，以及刀具和模具,，還要有高水平的技工，成本高,，制造周期往往長達(dá)幾星期,，甚至幾個月，不能適應(yīng)新產(chǎn)品的更新,。為克服上述問題,，近幾年來開發(fā)成功了快速成型制造技術(shù)和相應(yīng)的快速成型機。它是利用激光等物理方法,，向用戶提供物理模型和快速修改設(shè)計方案,，從而大大減少了新產(chǎn)品開發(fā)前期的時間和費用�,？焖俪尚图夹g(shù)不受零件幾何形狀的限制,，能夠制造出常規(guī)加工技術(shù)無法實現(xiàn)的復(fù)雜幾何形狀零件的建模。它能幫助設(shè)計者快速實現(xiàn)設(shè)計方案并尋找出原設(shè)計方案的不足或疏漏之處,，及時修改使之完善,，節(jié)省了大量的試模時間；同時,，它還能使生產(chǎn)銷售與用戶之間的距離縮短,，這是因為快速成型技術(shù)能及時按用戶的要求建立產(chǎn)品模型,，使設(shè)計出的產(chǎn)品更直觀更具有可加工性和更能為客戶所接受,，從而提升了企業(yè)的市場競爭能力。因此,，快速成型技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空航天,、汽車、電子,、通訊,、醫(yī)療、建筑,、家電,、玩具,、家具、日用五金及工藝品制作等眾多領(lǐng)域,。
近期發(fā)展的快速成型技術(shù)主要有：熔融堆積成型,、疊層實體成型、光固化立體成型,、選擇性激光燒結(jié)成型等,。
1 新舊兩種成型方法
快速成型（Rapid Prototyping，簡稱RP）是80年代末期出現(xiàn)的一種高新技術(shù),。它以增材制造法一次成型復(fù)雜的零部件或模具,，堪稱制造領(lǐng)域人類思維的一次飛躍，也被稱為自數(shù)控技術(shù)以來的又一次革命,，尤其對模具工業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動作用,。快速成型是匯集了計算機輔助設(shè)計,、計算機輔助制造,、計算機數(shù)字控制、精密伺服驅(qū)動和新材料等諸多工程領(lǐng)域的先進(jìn)成果,，根據(jù)計算機上構(gòu)成的產(chǎn)品三維設(shè)計模型,，對其進(jìn)行分層切片，得到各層截面的輪廓,。按照這些輪廓,，激光束選擇地切割一層層的紙，形成各截面輪廓并逐步疊加成三維產(chǎn)品,。解決了傳統(tǒng)加工方法中的許多問題,，它的出現(xiàn)代表著生產(chǎn)工程的又一突破。 9 S/ S; s+ D, ^- L4 q
快速成型制造技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)的“去除”加工方法（部分去除大于工件的毛坯上的材料,，而得到工件）,，采用全新的“增大”加工方法（用一層層的小毛坯逐步疊加成大工件），將復(fù)雜的三維加工分解成簡單二維加工的組合,。因此,，它不必采用傳統(tǒng)的加工機床和工模具，只需傳統(tǒng)加工方法30％～50％的工時和25％～35％的成本,，就能直接制造產(chǎn)品樣品或模具,。 圖1表示新舊兩種成型方法的流程圖。
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2 常用的四種方法
隨著CAD建模和光,、機,、電一體化技術(shù)的發(fā)展，快速成型技術(shù)的工藝方法發(fā)展很快,，已商品化的快速成型系統(tǒng)主要有以下四種,。
2.1 熔融堆積成型（Fused Deposition Modeling,，FDM）
將CAD模型分為一層層極薄的截面，生成控制熔融堆積成型噴嘴移動軌跡的二維幾何信息,。加熱頭把熱熔性材料（ABS,、尼龍、石蠟等材料）加熱到臨界半流動狀態(tài),，在計算機控制下,，噴嘴頭沿CAD確定的二維幾何信息運動軌跡擠出半流動的材料，沉積固化成精確的零件薄層,，通過垂直升降系統(tǒng)降下新形成層,，進(jìn)行固化。這樣層層堆積粘結(jié),，自下而上形成一個零件的三維實體,。
2.2 疊層實體制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）
它是將單面涂有熱溶膠的箔材（涂覆紙－涂有粘接劑覆層的紙,、涂覆陶瓷箔,、金屬箔等）通過熱輥加熱粘接在一起，使激光束在片材平面內(nèi)沿確定軌跡掃描而形成平面模型,。平面模型逐層堆疊在并在滾壓輥的滾壓下粘接逐步形成整體物理模型,，去除廢料后即成型。廢料部分切成網(wǎng)絡(luò)是為了便于消除,。
2.3 立體光固化成型（Stereo Lithography Apparatus,，SLA）
它是利用激光束在液態(tài)光敏樹脂內(nèi)沿確定的平面運動軌跡掃描，由點到線到面,，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng),，從而形成零件的一個薄層截面。當(dāng)一層固化完畢,，升降工作臺移動一個層片厚度的距離,，在原先固化好的樹脂表面再覆蓋一層新的液態(tài)樹脂以便進(jìn)行新一層掃描固化。新固化的一層牢固地粘合在前一層上,，如此重復(fù)直到整個零件原型制造完畢,。
立體光固化成型是第一個投入工業(yè)應(yīng)用的快速成型技術(shù)，其特點是精度高,、表面質(zhì)量好,、原材料利用率將接近100％,，可以制造形狀特別的復(fù)雜（如空心零件）,、外觀特別精細(xì)（如首飾、工藝品等）的零件,。
2.4 選擇性激光燒結(jié)（Selective Laser Sintering,，SLS）
該技術(shù)以CO2激光器為能量源,，通過紅外激光束使塑料、石蠟,、陶瓷和金屬（或復(fù)合物）的粉末材料均勻地?zé)Y(jié)在加工面上,。激光束在計算機的控制下，通過掃描器以一定的速度和能量密度按分層面的二維數(shù)據(jù)掃描,。激光束掃描之處,，粉末燒結(jié)成一定厚度的實體分層，未掃描的地方仍然保持松散的粉末狀,。根據(jù)物體截層厚度而升降工作臺,，鋪粉滾筒再次將粉末鋪平臺，開始新一層的掃描,。如此反復(fù),，直至掃描完所有層面。去除多余粉末,，經(jīng)修磨,、烘干等處理后獲得零件。表1列出四種快速成型方法的特點及常用材料,。
四種快速成型方法的特點及常用材料
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產(chǎn)品創(chuàng)新是我國制造行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),，而快速成型技術(shù)對新產(chǎn)品的開發(fā)速度和質(zhì)量將起到十分重要作用�,？焖俪尚椭圃扉_創(chuàng)了一個嶄新的設(shè)計,、制造概念。它以相對低的成本,、高速造型,、可修改性強的特點，獨特的工藝過程,，為提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量,、降低成本、縮短設(shè)計及制造周期,，為將產(chǎn)品盡快推向市場提供了有效的方法,，尤其對于具有復(fù)雜形狀的零件則更為有利�,？焖俪尚图夹g(shù)給二十一世紀(jì)模具制造業(yè)領(lǐng)域注入了新的生命力和創(chuàng)造力,。
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作者: 非池中 時間: 2012-2-1 09:19
上大學(xué)的時候就有老師提這個東西，還看了一個視頻,，是把石蠟一類的東西一點點的堆出來,，不過這幾年也沒見過實物
作者: 504622521 時間: 2012-2-1 09:35
現(xiàn)在快速成型技術(shù)正在高速的發(fā)展，精度也越來越高,。熔融堆積成型的精度不是很高了,。
作者: 模具小俠 時間: 2012-2-1 10:24
快速成型在中國的出現(xiàn)及發(fā)展已經(jīng)有十多年的歷史了,，的確是一個不錯的東西。但是,，把他比喻為發(fā)展制造業(yè)的重大創(chuàng)造力就有點過了,。早在80，,90 年代香港,，臺灣的塑膠行業(yè),，玩具行業(yè)就一直在開發(fā)產(chǎn)品的過程中用“手辦”的方法把設(shè)計的思路做出樣板，在取得客戶的意見后進(jìn)行改進(jìn)從而進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)生產(chǎn)的,�,？焖俪尚椭徊贿^是利用三D設(shè)計軟件及某種特殊的加工方法使這樣的手辦加工更加快捷有效！其作用在于比較直觀的驗證設(shè)計的合理性及直觀的滿足客戶需求,。主要使用在玩具,，電子產(chǎn)品，家電產(chǎn)品的外觀設(shè)計等領(lǐng)域,。不過,，像汽車產(chǎn)業(yè)也很廣泛應(yīng)用。在汽車展覽上那些新推出的概念車有很多就是使用這樣的技術(shù)做出來的,�,？焖俪尚筒豢梢蕴娲＞叩淖饔茫渲饕囊饬x在于,，可以在模具生產(chǎn)之前驗證設(shè)計的正確性及避免盲目投入模具而產(chǎn)生重大的經(jīng)濟損失,。
作者: 504622521 時間: 2012-2-1 11:01
hbwhzhengdaming 發(fā)表于 2012-2-1 10:24 
. m% F# p) w9 v1 b+ h1 {快速成型在中國的出現(xiàn)及發(fā)展已經(jīng)有十多年的歷史了，的確是一個不錯的東西,。但是,，把他比喻為發(fā)展制造業(yè)的重 ...
6 |$ t+ G/ ?$ c" o3 a我覺得快速成型是發(fā)展制造業(yè)的重大創(chuàng)造力說的挺好的。首先模具是制造業(yè)必不可少的手段,，而快速成型可以直接制作模具,，由于一些快速成形機制作的工件有較好的機械強度和穩(wěn)定性，因此快速成形件可直接用作模具,。第二用快速成型件作母模,。而現(xiàn)在的快速模具也是基于快速成型技術(shù)。并且快速成型技術(shù)是一門新的技術(shù),，它還在高速的發(fā)展,，所以我認(rèn)為這個技術(shù)說它為發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)的重大創(chuàng)造力不為過。（嘿嘿,，我對模具這方面不是很了解,，所有有什么錯誤的觀點請指出，只是討論,并向前輩致敬）
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作者: 模具小俠 時間: 2012-2-1 11:21
504622521 發(fā)表于 2012-2-1 11:01
9 ]( b6 v1 X. \2 \' k4 x @) C/ F8 o; }我覺得快速成型是發(fā)展制造業(yè)的重大創(chuàng)造力說的挺好的。首先模具是制造業(yè)必不可少的手段,，而快速成型可以直 ...
2 j& l! S( J2 t, k; ]快速成型是不可以替代模具的,，因為其使用的材料基本上都是一些非金屬材料,，材質(zhì),，硬度都很難符合產(chǎn)品的使用要求。只可以僅僅用來做樣板,。也就是現(xiàn)在很普遍的名詞：逆向工程,。其作用再強調(diào)一遍：快速成型的作用在于很直觀的，快速的,，經(jīng)濟的驗證設(shè)計圖紙的正確性,，同時能夠很經(jīng)濟的向客戶展示新產(chǎn)品的直觀效果，除了玩具產(chǎn)品外,，快速成型的東東不可以有直接的使用功能,。只具備展示功能！所以,，快速成型目前應(yīng)用的領(lǐng)域大多數(shù)在塑料行業(yè),，家電行業(yè)，玩具行業(yè),。而在制造業(yè)中,，快速成型就只能夠作為概念產(chǎn)品的外觀展示作用！
作者: 504622521 時間: 2012-2-1 11:42
hbwhzhengdaming 發(fā)表于 2012-2-1 11:21
# f R5 ^2 P+ B" s/ @- \& C快速成型是不可以替代模具的,，因為其使用的材料基本上都是一些非金屬材料,，材質(zhì)，硬度都很難符合產(chǎn)品的使 ...
6 |& l/ g) |% K' `我想可能是我表述的有問題,，很抱歉,。我明白您的意思，我也承認(rèn)快速成型件因為材料的問題是不能直接做模具,，但是根據(jù)快速成型件可以快速的復(fù)制出其他材料的模具,。{:soso_e149:}不知道您覺得這個理由站得住腳不？
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作者: 模具小俠 時間: 2012-2-1 11:58
呵呵,，一般來說是不可以的,！通常塑料模具的工作環(huán)境是很高的。像注射模具每平方厘米的注射成型壓力是200KG--350KG/平方厘米,。一般的鋼材都承受不了,。所以，做什么別憑借想象,，數(shù)據(jù),，是唯一能夠幫助你的東東！
作者: 模具小俠 時間: 2012-2-1 12:04
504622521 發(fā)表于 2012-2-1 11:42 8 _, y+ l4 h% a- v- Y9 W; E4 l
我想可能是我表述的有問題，很抱歉,。我明白您的意思,，我也承認(rèn)快速成型件因為材料的問題是不能直接做模具 ...
1 a& p( X& q2 j) z+ Q/ |% l1 j/ j7 p想必樓主是受了那些做快速成型機的廠家的廣告的當(dāng)了！一頓猛吹,，以為是天神下凡,，人間之事無堅不摧！呵呵,，于是,，花掉大把銀子買一臺價值不菲的成型機。不僅是機器哦,，告訴你,，那些后續(xù)的材料也是專用的，會搞死你的,！呵呵,！目前市場上做手版的還是以CNC為主，因為很經(jīng)濟,！
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作者: 504622521 時間: 2012-2-1 12:59
hbwhzhengdaming 發(fā)表于 2012-2-1 12:04
H8 @! C2 ^( [- @% _/ j0 `想必樓主是受了那些做快速成型機的廠家的廣告的當(dāng)了,！一頓猛吹，以為是天神下凡,，人間之事無堅不摧,！呵呵 ...
% K3 E$ R( b3 y6 k4 A# r0 p也不是，謝謝您的指教,。收益了,，因為我是剛接觸到這個技術(shù)，學(xué)習(xí)了一下,，都是一些理論知識,，在實際中并不清楚太多。所以發(fā)個帖子跟前輩們討論下,。關(guān)鍵是我后期想做個機器的銷售工作,，能不能再指點指點我哦。先在這謝謝了,。(您在上個帖子對我的點評我很感謝,，能不能再具體一點。我想知道它的優(yōu)點,，也同時想了解它的不足,。）
作者: 模具小俠 時間: 2012-2-1 13:20
實際上，這樣的成型機真正的在市場上使用的不多,，問題主要在于其加工的產(chǎn)品尺寸有很大的限制,。目前的大多數(shù)的成型機都是指能夠做小規(guī)格的產(chǎn)品，所以，在實際運用的時候,，其作用就有很大的局限性,。第二：投入和產(chǎn)出的比例不當(dāng)。一般的成型機價格比較高,，而且成型的材料也需要專用,。實際運用的時候，成本比較高,。真正到市場上去做,，什么時候可以收回投資有一定的難度,，這是其難以發(fā)揮作用的瓶頸,。第三：由于成型機大多數(shù)是作用再產(chǎn)品的外觀設(shè)計，所以,，必須要進(jìn)行后續(xù)的色彩處理,，由于，材質(zhì)的關(guān)系,，后續(xù)的常規(guī)作色處理比其他的成型方法要困難,。其優(yōu)點在于概念性的新穎！目前實用性不大,！目前階段,，從市場的角度來看，與其他的成型方法（如CNC加工）比較,，不具備很大的優(yōu)勢,！所以，建議你要謹(jǐn)慎,！
作者: 504622521 時間: 2012-2-1 13:27
hbwhzhengdaming 發(fā)表于 2012-2-1 13:20
6 T" c, B8 t4 T& O* Z3 T實際上,，這樣的成型機真正的在市場上使用的不多，問題主要在于其加工的產(chǎn)品尺寸有很大的限制,。目前的大多數(shù) ...
/ V# o3 h% v( K( Z很感謝您的指點,。那么您認(rèn)為在企業(yè)的研發(fā)部門試制部門有什么突破點沒？
作者: 模具小俠 時間: 2012-2-1 13:42
504622521 發(fā)表于 2012-2-1 13:27
2 N! ~. l/ I/ T7 Q很感謝您的指點,。那么您認(rèn)為在企業(yè)的研發(fā)部門試制部門有什么突破點沒,？
樓主這個題目就很大了！呵呵,！一般來說,，企業(yè)研發(fā)部門在中國的民營企業(yè)都不怎么樣！除了極個別的企業(yè),，絕大多數(shù)的企業(yè)忙于低價競爭,，利潤就那么幾個點，哪有什么銀子搞研發(fā)?按照常規(guī)的企業(yè)發(fā)展理念，國際上的知名企業(yè)研發(fā)的費用一般都在產(chǎn)值的5%上下,。不清楚樓主所在企業(yè)的情況,，所以，一般泛泛而談的研發(fā)在中國也就是如何山寨的更巧妙而已,！用本山大叔的話：悲哀,！
作者: 504622521 時間: 2012-2-1 14:41
hbwhzhengdaming 發(fā)表于 2012-2-1 13:42
" \" a, ^1 \, z+ b# t& w6 W樓主這個題目就很大了！呵呵,！一般來說,，企業(yè)研發(fā)部門在中國的民營企業(yè)都不怎么樣！除了極個別的企業(yè),，絕 ...
% Y2 h8 z* S+ d! Q2 _: Q6 a額,，沒有這么悲觀吧。我可是還沒邁出第一步呢,，被您這樣一說,，我都感覺前途很黑暗啊。{:soso_e105:}
作者: 模具小俠 時間: 2012-2-1 15:22
504622521 發(fā)表于 2012-2-1 14:41 , i- ^( i$ w7 g7 i- r
額,，沒有這么悲觀吧,。我可是還沒邁出第一步呢，被您這樣一說,，我都感覺前途很黑暗啊,。
呵呵，那倒不必�,�,！你們還年輕得很，以后的路很長,，要學(xué)習(xí)的東西很多,！只不過是在遇見這樣類似的新東西的時候，別被那些表面的宣傳所迷惑,。年輕就是最大的本錢,！嚴(yán)格的說，產(chǎn)品開發(fā)是一個系統(tǒng)性很強的過程,，不同的行業(yè)或者企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時候應(yīng)該是不同學(xué)科,，不同思路的集合！我們國家在產(chǎn)品研發(fā)上最大的短板,，（我的看法）就是太缺少真正的具備MBA素質(zhì)的管理人員,，也就是系統(tǒng)策劃及系統(tǒng)管理的人才。
作者: 504622521 時間: 2012-2-1 15:32
hbwhzhengdaming 發(fā)表于 2012-2-1 15:22 . B( W( C) d7 _- y7 O1 ^
呵呵,，那倒不必�,�,！你們還年輕得很，以后的路很長,，要學(xué)習(xí)的東西很多,！只不過是在遇見這樣類似的新東西的 ...
恩，謝謝您對我的指點和幫助,。我還是會努力把這個技術(shù)和設(shè)備推廣出去,。畢竟這是一個新技術(shù)，也有它一定的市場,。并且對新產(chǎn)品的設(shè)計和開放有很大的幫助,。再次感謝您。{:soso_e179:}
作者: qinqin001 時間: 2012-9-21 11:51
三維掃描儀有需要的嗎,？對快速造型有很大的主力作用,！
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