aw快速成型技术的发展历史

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1、快速成型技术的发展历史一、国外RP技术的发展历史从历史上看，很早以前就有“材料叠加”的制造设想，例如，1892年，J.E.Blanther在他的美国专利（#473901）中，曾建议用分层制造法构成地形图。这种方法的原理是，将地形图的轮廓线压印在一系列的蜡片上，然后按轮廓线切割蜡片，并将其粘结在一起，熨平表面，从而得到三维地形图。1902年，CarloBaese在他的美国专利（#774549）中，提出了用光敏聚合物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速成型技术——“立体平板印刷术”（StereoLithogrphy）的初步设想。1940年，Perera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后

2、将这些纸板粘结成三维地形图的方法。50年代之后，出现了几百个有关快速成型技术的专利，其中PaulLDimatteo在他1976年的美国专利（#3932923）中，进一步明确地提出，先用轮廓跟踪器将三维物体转化成许多二维廓薄片（图1），然后用激光切割这些薄片成型，再用螺钉、销钉等将一系列薄片连接成三维物体，这些设想与现代另一种快速成型技术——“物体分层制造”（LaminatedObjectManufacturing）的原理极为相似。图1Paul的分层成型法上述早期的专利虽然提出了一些快速成型的原理，但还很不完整，更没有实现快速成型机械及其使用原材料的商品化。80年代末之后，快速成型

3、技术有了根本性的发展，出现的专利更多，仅在1986～1998年期间注册的美国专利就有24个。这首先是CharlesWHull在他1986年的美国专利（#4575330）中，提出了一个用激光束照射液态光敏树脂，从而分层制作三维物体的现代快速成型机的方案。随后，美国的3DSystems公司据此专利，于1988年生产出了第一台现代快速成型机SLA-250（液态光敏树脂选择性固化成型机），开创了快速成型技术发展的新纪元。在伺候的10年中，涌现了10多种不同形式的快速成型技术和相应的快速成型机，如薄形材料选择性切割（LOM）、丝状材料选择性熔覆（FDM）和粉末材料选择性烧结（SLS）等，并

4、且在工业、医疗及其他领域得到了广泛到的应用。1998年止，全世界已拥有快速成型机4259台，快速成型机制造公司约27个，用快速成型机进行对外服务的机构331个。SLA快速成型法是目前世界上公认的众多快速成型方法中最为广泛使用的一种方法，它经过10多年的发展历程，不断地趋向成熟和发展，图2形象地表示了其发展历程，美国3DSystems公司高级研究人员BryalBedal和Hopnquyer预言，基于光敏树脂的激光固化成型可以达到亚微米级的分辨率。由于该项技术是多学科的交叉和多项技术的高度集成，所以其整体性能的发展依赖于各种单元技术的发展，反之，单项技术的发展又不断地促进其整体技术的

5、进步。SLA技术可分为硬件、软件、材料以及成型工艺四大组成部分。各部分的发展既相互促进，又相互制约。软硬件的发展相互依赖又相互促进，而材料的发展很大程度上又决定着成型的工艺。图2SLA技术发展历程图多年来人们一直致力于以下几方面的研究：（1）硬件部分包括激光束精确光斑的获得、激光束光点扫描精度及定位精度的获得与控制；高可靠性、高效率的树脂再涂层系统；树脂液面位置的精确控制。（2）材料的各种性能的研究，如聚合反应及固化的速度、聚合反应过程中的收缩、固化后零件的机械性能等；粘度也是一项重要的性能指标，因为它是影响涂层精度的关键因素，除此之外，还需要考虑特殊用途的需求，如用于融模铸造的

6、树脂，要求发气量及残渣小；还有易储藏，无毒无味等要求。（3）软件，主要是指树脂的预处理、整个成型过程的控制以及面向用户的易操作性。人们期望着这种技术发展到只要简单地一按“按钮”，就能将CAD电子模型转变为三维实体模型。（4）制作工艺是光固化成型过程的关键技术，零件的精度及成型效率主要决定于制作的工艺。随着人们对光聚合机理、固化成型过程认识与研究的不断深入、零件精度也得到逐年提高（参见图3）。但是，这项技术毕竟是一项新的成型技术，而“快速”成型的要求又使得所用的树脂材料有别于传统的聚合物，加之聚合反应过程的不可控性以及材料物性的时间依赖性，所以，目前的绝大部分研究在很大程度上依赖于

7、所用的材料和试验条件，对成型工艺的研究还没有通用的分析与计算模型，并且，实际应用中，经验还起到相当重要的作用。经过多年的研究及众多用户的使用经验，认为固化过程中树脂的收缩引起零件的变形是导致精度丧失的最主要原因，所以，人们一直在寻求最佳的制作工艺，以获得更高的零件精度。图3用户零件误差时间曲线二、RP技术在我国的发展概论RP技术自80年代末在我国开始研制以来，发展很快，可以概论如下：1、1个明确的指导思想，1个重要的保证开发创新与工程应用相结合的指导思想。从市场发展规律来看，因为