快速制造技術(shù)及其應(yīng)用

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1、快速制造技術(shù)及其應(yīng)用一、引言隨著全球市場一體化的形成，制造業(yè)的競爭從過去的單純質(zhì)量競爭，發(fā)展到要求在全生命周期內(nèi)的全方位競爭-T（及時快速）、Q（高質(zhì)量）、C（低成本）、S（優(yōu)質(zhì)售后服務(wù)）缺一不可。產(chǎn)品的開發(fā)制造速度日益成為競爭的主要矛盾，同時制造業(yè)既需要滿足日益變化的用戶需要，又要求制造技術(shù)有較強的靈活性，所以能夠以小批量甚至單件生產(chǎn)而不增加產(chǎn)品成本的制造技術(shù)變得十分關(guān)鍵。快速制造技術(shù)是一項共性制造技術(shù)，應(yīng)用領(lǐng)域廣，其在美國、歐洲、日本已廣泛應(yīng)用于汽車、模具、電子電器、航空航天、造船、醫(yī)療衛(wèi)生等工業(yè)領(lǐng)域，并對這些行業(yè)起到了顯著的推動作用。在快速制造技術(shù)的支持下，

2、國外機(jī)電產(chǎn)品已實現(xiàn)“三個三”，即三個星期完成設(shè)計、三個月上市、市場壽命為三年。而我國機(jī)電產(chǎn)品的平均開發(fā)周期為12～24個月，大大落后于國外產(chǎn)品，我國必須大力發(fā)展快速制造技術(shù)才能提高國家核心競爭力?？焖僦圃旒夹g(shù)已成為一個爭訂單、搶市場的利器，成為降低產(chǎn)品開發(fā)市場風(fēng)險的有效手段?？焖僦圃旒夹g(shù)最明顯的優(yōu)勢是保證質(zhì)量的情況下，成本低、周期短。新產(chǎn)品開發(fā)中的設(shè)計制造問題，可成熟地通過快速制造技術(shù)解決，在縮短產(chǎn)品開發(fā)周期和節(jié)省大量開發(fā)費用的同時，避免了產(chǎn)品投放市場初期出現(xiàn)質(zhì)量問題而影響新產(chǎn)品聲譽的情況，這就可使企業(yè)集中力量于產(chǎn)品的環(huán)保、節(jié)能和安全等現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計主題研究。有大量

3、應(yīng)用案例表明，快速開發(fā)制造系統(tǒng)技術(shù)將產(chǎn)品開發(fā)周期降為傳統(tǒng)方法的1/5～1/10，開發(fā)費用降為1/3～1/5，它是產(chǎn)品快速開發(fā)的利器。二、快速制造技術(shù)(RM)（1）RM技術(shù)概念快速制造(RM--RapidManufacturing)是基于離散-堆積成形原理的先進(jìn)制造技術(shù)的總稱?；径x為：由產(chǎn)品的三維CAD模型數(shù)據(jù)直接驅(qū)動，組裝(堆積)材料單元而制造出任意復(fù)雜且具有使用功能的零件的科學(xué)技術(shù)。（2）RM技術(shù)分類間接快速制造通過RP完成工、模具制造，再采用工、模具進(jìn)行批量生產(chǎn)直接快速制造通過RM直接完成功能零件（3）RM技術(shù)主要特點：產(chǎn)品三維CAD設(shè)計是RM的前提；無需

4、任何專用工具，產(chǎn)品的設(shè)計數(shù)據(jù)直接驅(qū)動RM設(shè)備堆積材料而進(jìn)行成形制造過程；所完成的是具有使用功能的零件；所完成的功能零件的結(jié)構(gòu)與形狀無限制，可以是具有材料梯度、結(jié)構(gòu)梯度和特殊孔隙的復(fù)雜形狀。三、快速原型技術(shù)快速原型技術(shù)是快速制造大家族中最先產(chǎn)生的制造技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了快速鑄造(RC)、快速模具(RT)和快速生物支架制造等。1.快速成形原理快速成型(RapidPrototyping–RP)技術(shù)是上世紀(jì)八十年代后期發(fā)展起來的直接根據(jù)CAD模型快速生產(chǎn)樣件或零件的成套技術(shù)總稱，它集成了CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成

5、部分。被認(rèn)為是近20年來制造領(lǐng)域的一次重大突破。傳統(tǒng)加工切削加工（車、銑、刨、磨）ΔM＜0（材料去除）熱成型加工（鑄造、鍛壓）ΔM＝0（等量材料）快速成形ΔM＞0（材料累加）2.快速成型工藝過程3.快速成型技術(shù)的特點直接由CAD數(shù)據(jù)制成三維實體無要傳統(tǒng)的刀具、夾具不受零件結(jié)構(gòu)與形狀復(fù)雜程度的限制高度柔性，高度集成化可進(jìn)行快速模具制造成本為傳統(tǒng)加工的1/3～1/5周期縮短為1/5～1/104.快速成型（RP）已發(fā)展了十幾中工藝方法，其中比較成熟并已商品化的方法主要有：光固法（SL—Stereolithography）疊層法（LOM—LaminatedObjectMa

6、nufacturing）激光選區(qū)燒結(jié)法（SLS—SelectiveLaserSintering）熔融沉積法（FDM—FusedDepositionModeling）三維印刷法（3DP—ThreeDimensionalPrinting）冰模法（rapidfreezeprototyping）噴粒法（BPM—BallisticParticleManufacturing）掩模固化法（SGC—SolidGroundCuring）光固法（SL—Stereolithography）西安交通大學(xué)SPS系列光固化快速成型機(jī)掃描速度：8m/s,制件精度：±0.1mm快速成型（RP）的

7、數(shù)據(jù)處理軟件主要完成STL文件接口輸入、STL文件可視化及編輯、STL文件缺陷修復(fù)、模型分層以及加支撐等五大功能。設(shè)備控制軟件用以完成設(shè)備的操作和控制，進(jìn)行成型件的制作。疊層法（LOM—LaminatedObjectManufacturing）Z軸激光束激光選區(qū)燒結(jié)法（SLS—SelectiveLaserSintering）刮平輥子掃描鏡零件鋪粉裝置激光器升降臺透鏡Titaniumalloynozzlemadebyselectivelaserandcapacitordielectrics.119,120sintering(SLS)showingsharpnesso

8、fgroo