快速成型技術現(xiàn)狀---[請教]

DrakeDu

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一劍飄紅

最好也同時介紹一下國外的＂快速成型技術＂現(xiàn)狀,。謝謝！

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快速原型和快速制造領域發(fā)展和應用的趨勢

. t) O, t% i6 C作者：清華大學 顏永年

7 b7 r2 y0 m1 C0 Z7 n9 Z& [縱觀當前快速成形技術發(fā)展現(xiàn)狀,，可明顯看出如下發(fā)展和應用趨勢：
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由于大量的原創(chuàng)性發(fā)明來自于中小企業(yè),，針對他們的需求設計制造快速成形設備成為該領域的一個重要方向。成形空間較小,、價格較低,、可靠性更高、操作簡便甚至無需培訓,、材料和運行費便宜成為適于中小企業(yè)應用的RP設備所必備的條件,。為此，國內(nèi)外主要RP設備制造公司相繼推出新設備,，它們分別是Z Corporation公司的 Z310 plus,、Stratasys 公司的Dimension系列和Prodigy plus、北京太爾時代公司的太爾 Print 3D和太爾mini Print 3D等,。如太爾mini Print 3D,，成形空間為130×130×130mm3，使用材料為ABS塑料,，顏色多種（如白,、紅,、黃等）、強度高,、彈性好,、操作簡便;一鍵打印，無需培訓;耗材僅為國外的1/2;設備小巧美觀,，無噪音和污染,，宜于辦公室使用;智能支撐，支撐易剝離;軟件ModelWizard功能強大,。

特種性能金屬材料關鍵件的直接快速制造是快速成形技術發(fā)展的另一重要趨勢,，其特征：（1）成形材料為特種性能金屬材料（鈦、鎢及高溫合金）,；（2）直接得到功能零件,；（3）主要應用于航天、國防,、醫(yī)療等領域,。成形方法有三種：（1）激光選區(qū)燒結和熔化技術（SLS、SLM）,；（2）激光熔覆快速制造技術（LENS,、DMD、LAM,、DLF等）,；（3）電子束選區(qū)熔化技術（EBSM、EBM）,。激光燒結的成形件強度不夠高,，而激光熔覆則強度高，但功率大（≥2KW）,。電子束選區(qū)熔化技術具有能量利用率高,、可成形材料廣泛、真空環(huán)境無污染,、成形速度快等特點,，正受到更多的關注和研究。
; ~: e% Y& i, r9 E' O- b5 f; [微納米加工正成為快速制造的新領域,，日本大阪大學我國學者將雙光子吸收與光固化RP相結合,，用非線性方法獲得了尺寸小于光學亞衍射限，達到120nm的微結構,，完成了“納米�,！薄Ｃ绹鳸niversity of Illinois將微筆噴射與RP相結合,，成型網(wǎng)狀三維結構,，絲徑為0.5～5.0μm 清華大學利用激光捕獲粒子或者細胞,，與RP相結合，進行微米級結構堆積成型,。

. Z# q$ k& c. v6 Z6 g$ M1 l鑄造工業(yè)是快速制造發(fā)展的老領域,，近幾年成績頗豐。目前主要有基于微滴噴射的RP鑄型制造和基于激光束的RP鑄型制造兩大類,，前者的研究單位有清華大學和佛山峰華公司的無木模鑄型制造技術（PCM）和美國ProMetal公司的快速鑄型制造技術（RST）,；后者主要有我國華中科技大學和北京隆源公司及德國EOS公司的覆膜砂激光選區(qū)燒結技術（Direct Cast）。PCM技術成本低,、無需木模,，型、芯同時成形,、無起模斜度、易于制造含自由曲面的大型鑄型（≈1500mm）,，而Direct Cast易達到較高的精度,，鑄型尺寸小（一般小于500mm）,，成本較高,，能量利用效率低。

4 [2 ?. [( h9 u* g$ N隱形牙畸正領域正在成為快速制造應用的重要領域,。北京時代天使生物科技有限公司采用CXM-I型牙頜石膏模型層析設備和Auro-350光固化設備（北京殷華公司制造）和牙頜畸形過程計算機輔助診斷與矯治設計系統(tǒng)（OrthoDS,，清華大學激光快速成形中心開發(fā)）完成研發(fā)，并投入運營,。

生物材料快速制造是發(fā)展極快的RP新領域,。清華大學開發(fā)的低溫沉積制造LDM工藝將快速成形的離散-堆積原理與熱致相分離法相結合完成具有精細分級結構的組織工程支架低溫下成形，保持了生物材料的活性,。采用LDM工藝完成了孔隙率達90％的聚酯-磷酸鈣骨支架,，與第四軍醫(yī)大學合作，進行了大段骨的損傷修復和大段人工骨誘導羊腰椎椎體間脊柱融合,。多分支多層血管支架研究的進展也是生物材料RP成形技術的成就之一,。

9 p, r! L. V, p9 c' z( [6 G$ W0 K% d基于RP工藝，清華大學于2003和2005年分別完成第一代和第二代細胞三維受控組裝機,，多種類型的細胞及仿生外基質(zhì)材料在計算機控制下,，按設計的結構被排布成一種特殊的（合適的）空間結構，形成類組織前體,，經(jīng)培養(yǎng)而發(fā)育成具有特定生理,、生化和力學功能的組織。細胞三維受控組裝技術,，是構建復雜組織器官,、生物傳感器和微生理系統(tǒng)的重要前沿技術,。 (end)

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快速成形法(Rapid PrototyPing，又稱為快速出樣件技術或快速原型法)是國外80年代中后期發(fā)展起來的一種新技術,，它與虛擬制造技術(Virtual Manufacturing)一起,，被稱為未來制造業(yè)的兩大支柱技術�,？焖俪尚渭夹g對縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期,，降低開發(fā)費用具有極其重要的意義，有人稱快速成形技術是繼NC技術后制造業(yè)的又一次革命,。目前RP技術已成為各國制造科學研究的前沿學科和研究焦點,。

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: f7 W2 b8 p  B/ W2 Q8 f/ @" Q" X圖1 快速成形法原理
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, ~, Z7 U# Y7 v2 z" C: r圖2 快速成形法與反求工程
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一、快速成形法的基本原理

快速成形技術是綜合利用CAD技術,、數(shù)控技術,、激光加工技術和材料技術實現(xiàn)從零件設計到三維實體原型制造一體化的系統(tǒng)技術。它采用軟件離散一材料堆積的原理實現(xiàn)零件的成形,，如圖2-3-1所示,。 具體過程如下：首先利用高性能的CAD軟件設計出零件的三維曲面或?qū)嶓w模型；再根據(jù)工藝要求,，按照一定的厚度在Z向(或其它方向)對生成的CAD模型進行切面分層,，生成各個棱面的三維平面信息；然后對層面信息進行工藝處理,，選擇加工參數(shù),，系統(tǒng)自動生成刀具移動軌跡和數(shù)控加工代碼；再對加工過程進行仿真,，確認數(shù)控代碼的正確性,；然后利用數(shù)控裝置精確控制激光束或其它工具的運動，在當前工作層(三維)上采用輪廓掃描,，加工出適當?shù)慕孛嫘螤�,；再鋪上一層新的成形材料，進行下一次的加工,，直至整個零件加工完畢,。可以看出,，快速成形技術是個由三維轉換成二維(軟件離散化),，再由二維到三維(材料堆積)的工作過程。

快速原型法不僅可用于原始設計中快速生成零件的實物,，也可用來快速復制實物(包括放大,、縮小、修改和復制)。其工作原理是,，用三維數(shù)字化儀采集三維實物信息,，在計算機中還原生成實物的三維模型，必要時用三維CAD軟件進行修改和縮放,，然后進行三維離散化并送到成型機生成實物,。整個過程如圖2-3-2所示。

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圖3 LSL快速成形技術工作原理

二,、快速成形技術的主要工藝方法

  u' {/ c5 G0 u  i7 l( ZLSL(Laser Stero Lithography)法 LSL法是以各類樹脂為成形材料,，以氦-鎘激光器為能源，以樹脂受熱固化為特征的快速成形方法,。具體做法是,，由CAD系統(tǒng)設計出零件的三維模型，然后分屬設定工藝參數(shù),，由數(shù)控裝置控制激光束的掃描軌跡,。當激光束照射到液態(tài)樹脂時，被照射的液態(tài)樹脂固化,。當一層加工完畢后,，就生成零件的一個截面，然后移動工作臺,。加上一層新的樹脂，進行第二層掃描,，第二層就牢固地粘貼到第一層上,，就這樣一層一層加工直至整個零件加工完畢。圖3表示了LSL快速成形技術工作原理,。

) k1 G% n5 [7 ~! b" FLOM(Laminated Object Manufacturing)法 LOM法的特點是以片材(如紙片,、塑料薄膜或復合材料)為材料，利用CO2激光器為能源,，用激光束切割片材的邊界線,，形成某一層的輪廓。各層間的粘接利用加熱,、加壓的方法,，最后形成零件的形狀。該方法的特點是材料廣泛,，成本低,。
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SLS(Selective Laser Sintering)法 SLS法采用各種粉末(金屬、陶瓷,、蠟粉,、塑料等)為材料，利用滾子鋪粉，用CO2高功率激光器對粉末進行加熱,，直至燒結成塊,。利用該方法可以加工出能直接使用的金屬件。

FDM(Fused Deposition Modeling)法 該方法使用蠟絲為原料,，利用電加熱方式將蠟絲熔化成蠟液,，蠟液由噴嘴噴到指定的位置固化,。一層層地加工出零件，該方法污染小，材料可以回收,。

* @. [* D. P1 u. D4 I三、快速成形法的特點和適用范圍
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4 d: O7 G% e! k% \/ j5 T' p- ]快速成形法具有下列特點和優(yōu)點：

更適合于形狀復雜的,、不規(guī)則零件的加工,；

6 ^& ~" J7 \, a3 o" B3 z8 N, K減少了對熟練技術工人的需求；
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2 X7 w7 G9 D* N( E/ ]2 c沒有或極少廢棄材料,，是一種環(huán)保型制造技術,；
* C8 \1 q4 z0 o. K, {
  X4 @9 I& p% V% j成功的解決了計算機輔助設計中三維造型“看得見，摸不著”的問題,；

系統(tǒng)柔性高,，只需修改CAD模型就可生成各種不同形狀的零件；

' a+ Z& b/ B# |* A技術集成,，設計制造一體化,；
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具有廣泛的材料適應性；

不需要專用的工裝夾具和模具,，大大縮短新產(chǎn)品試制時間,；

( {( S+ z' {. n( N零件的復雜程度與制造成本關系不大。
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以上特點決定了快速成形法主要適合于新產(chǎn)品開發(fā),，快速單件及小批量零件制造,，復雜形狀零件的制造，模具設計與制造,，也適合于難加工材料的制造,，外形設計檢查，裝配檢驗和快速反求工程等,。 (end)

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幫你下了點,，壓縮了,，包含的內(nèi)容見圖片，希望你能對你有所幫助

天氣

真郁悶，剛剛壓縮軟件壞了，還好又下了個好用的,。,。

chenanok

個人不喜歡FDM,做出來的東西太粗糙,后續(xù)的加工太麻煩.特別是小件更加難.

憨老馬

天氣大蝦真是一位稱職的斑竹�,。∠蚰鷮W習,。

zjs19802002

目前國內(nèi)的激光快速成型技術還在摸索階段,。

rijintech

唉，我99年的畢業(yè)論文就是快速成型技術,，并設計了原型機呢,，不爭氣啊，
現(xiàn)在好像除了軟件處理方面稍有一點進步,，還是老樣子,。
想想心痛。
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中國人很多項目熱衷關注,，缺少專注,。