快速成型技術(shù)的應用

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1、第2章快速成型技術(shù)及其在鑄造中的應用2.1引言快速成型（RapidPrototyping-RP）技術(shù)是國際上新開發(fā)的一項高科技成果，簡稱快速成型技術(shù)。它的核心技術(shù)是計算機技術(shù)和材料技術(shù)。快速成型技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的機械加工方法，根據(jù)CAD生成的零件幾何信息，控制三維數(shù)控成型系統(tǒng)，通過激光束或其它方法將材料堆積而形成零件的。用這種方法成型，無需進行費時、耗資的模具或?qū)Ｓ霉ぞ叩脑O計和機械加工，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。從制造原理上講，快速成型（RP）技術(shù)一改“去除”為“堆積”的加工原理，給制造技術(shù)帶來了革命

2、性的飛躍式發(fā)展?；赗P原理的快速制造技術(shù)經(jīng)十幾年的發(fā)展，在創(chuàng)新設計、反求工程、快速制模各方面都有了長足的進步。RP技術(shù)的應用可大大加快產(chǎn)品開發(fā)速度，縮短制造周期，降低開發(fā)成本。現(xiàn)代市場競爭的特點是多品種、小批量、短周期，要求企業(yè)對市場能快速響應并不斷推出新產(chǎn)品占領(lǐng)市場，如新型電話機的市場壽命僅6個月，又如臺灣和日本摩托車行業(yè)，每三個月就推出一種新型摩托車投入市場，摩托車幾萬輛就需改型。二十世紀九十年代以來，在信息互聯(lián)網(wǎng)支持下，由快速設計、反求工程、快速成形、快速制模等構(gòu)成的快速制造技術(shù)取得很大進展。快速

3、成形技術(shù)最早產(chǎn)生于二十世紀70年代末到80年代初，美國3M公司的AlanJ.Hebert(1978)、日本的小玉秀男(1980)、美國UVP公司的CharlesW.Hull(1982)和日本的丸谷洋二(1983)，在不同的地點各自獨立地提出了RP的概念，即用分層制造產(chǎn)生三維實體的思想。CharlesW.Hull在UVP的繼續(xù)支持下，完成了一個能自動建造零件的稱之為StereolithographyApparatus(SLA)的完整系統(tǒng)SLA-1，1986年該系統(tǒng)獲得專利，這是RP發(fā)展的一個里程碑。同年，C

4、harlesW.Hull和UVP的股東們一起建立了3DSystem公司。與此同時，其它的成形原理及相應的成形系統(tǒng)也相繼開發(fā)成功。1984年MichaelFeygin提出了薄材疊層（LaminatedObjectManufacturing，以下簡稱LOM）的方法，并于1985年組建Helisys公司，1992年推出第一臺商業(yè)成形系統(tǒng)LOM-1015。1986年，美國Texas大學的研究生C.Deckard提出了選擇性激光燒結(jié)(SelectiveLaserSintering，簡稱SLS)的思想，稍后組建了DT

5、M公司，于1992年開發(fā)了基于SLS的商業(yè)成形系統(tǒng)Sinterstation。ScottCrump在1988年提出了熔融成形(FusedDepositionModeling，簡稱FDM)的思想，1992年開發(fā)了第一臺商業(yè)機型3D-Modeler。自從80年代中期SLA光成形技術(shù)發(fā)展以來到90年代后期，出現(xiàn)了幾十種不同的RP技術(shù)，除前述幾種外，典型的還有3DP等。但是，SLA、LOM、SLS和FDM四種技術(shù)，目前仍然是RP技術(shù)的主流。目前世界上已投入應用的快速成型裝置所采用的主要方法有以下6種：???（1）

6、SLA（StereoLithography）法--立體平版印刷法；???（2）SLS（SelectiveLaserSintering）--激光分層燒結(jié)法；???（3）LOM（LaminatedObjectManufactu-ring）--激光薄片疊層制造；???（4）SGC（SoldGroundCuring）--光掩膜法；???（5）FDM（FusedDeopositeManufacturing）--熔絲沉積成型法；???（6）DSPC(DirectShellProductionCasting)—直接陶瓷

7、殼法。???以上各種方法的具體工藝各有特點，但工藝的基本過程是相同的。即由設計者首先在計算機上繪制所需生產(chǎn)零件的三維模樣，用切片軟件將立體模樣切成一系列不同高度處截面的二維平面輪廓曲線，然后用快速成型機自動形成每一截面的輪廓，并將各截面逐一疊加，組合成所設計產(chǎn)品的模樣實物。上述整個過程均在一臺機器上完成，能在幾小時或幾十小時內(nèi)制造出高精度的模樣實物。此外，還有一些方法尚處于研究之中。在這6種方法中，SLA法最成熟，也是市場的最大占有者。在鑄造生產(chǎn)中，模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模等的制造往往是靠機械加工的辦法

8、，有時還需要鉗工進行修整，費時耗資，而且精度不高。特別是對于一些形狀復雜的薄壁鑄件，例如飛機發(fā)動機的葉片、船用螺旋漿，汽車、拖拉機的缸體、缸蓋等，模具的制造更是一個老大難的問題。雖然一些大型企業(yè)的鑄造廠也進口了一些數(shù)控機床、仿型銑等高級設備，但除了設備價格昂貴之外，模具加工的周期也很長，而且由于沒有很好的軟件系統(tǒng)支持，機床的編程也很困難。面對今天世界上經(jīng)濟市場的競爭，產(chǎn)品的更新?lián)Q代日益加快，鑄造模具加工的現(xiàn)狀很難適應當前的形勢