快速成形技术的新进展

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1、快速成形技术的新进展

2、第1...20世纪80年代末、90年代初发展起来的快速成形（RapidPrototypingManufacturing：RP）技术，突破了传统的加工模式，是近20年制造技术领域的一次重大突破。它与科学计算可视化和虚拟现实等技术相结合，为设计者、制造者与用户之间提供了一种可测量、可触摸的新手段。快速成形技术可以自动、快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的原型或直接制造零件（模具），有效地缩短了产品的研发周期，是提高产品质量、缩减产品成本的有力工具。它的核心是基于数字化的新型成形技术。快速成形技术对制造企业的模型、原型及成形件制造方式正产生深远的影响。RP系

3、统可分为两大类：基于激光或其它光源的成形技术，如：立体光造型（Stereolithography：SL）、迭层实体制造（LaminatedObjectManufacturing：LOM）、选择性激光烧结（SelectedLaserSintering：SLS）、形状沉积制造（ShapeDepositionManufacturing：SDM）等；基于喷射的成形技术，如：熔融沉积制造（FusedDepositionModeling：FDM）、三维打印制造（ThreeDimensionalPrinting：3DP）等。1、RP起源1979年，东京大学的中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模、

4、成形模和注塑模。20世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的AlanJ.Hebert（1978年）、日本的小玉秀男（1980年）、美国UVP公司的Charles工艺用的成形材料，可制造用金属薄板制作的成形件。该公司还与Dayton大学合作开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。苏格兰的Dundee大学使用CO2激光器切割薄钢板，使用焊料或粘接剂制作成形。日本Kira公司PLT2A4成形机采用超硬质刀具切割和选择性粘接的方法制作成形件。澳大利亚的Sos材料具有橡胶特性，耐热、抗化学腐蚀，用该材料制造出了汽车上的蛇形管、密封垫等柔性零件。EOS公司研制了PA3200GF尼龙粉末材料，用其制作的

5、零件具有较高的精度和表面光洁度。3.4熔融沉积制造Stratasys公司推出FDM系列成形机，可使用两个喷头同时造形，制作速度快。1999年推出使用热塑性塑料的Genisys成形，并开发出水溶性支撑材料，解决了复杂及小型孔洞中的支撑材料难以去除的问题。3.5三维打印美国的ZCorp与日本的RikenInstitute于2000年研制出基于喷墨打印技术的、能制作出彩色原型件的RP设备。该系统采用4种不同的颜色能产生8种不同的色调，原型件可表现出三维空间内的热应力分布情况，切割开原型，即可发现原型内的温度和应力变化情况，这对于原型的有限元分析尤其实用。荷兰的TNO和德国的BMT也在研究RP

6、彩色制造技术。美国SandersPrototypeInc的基于热熔金属喷射技术的PatternMaster是制作速度最快的RP设备之一。制作范围为300mm×150mm×220mm，用户可实时制作原型、验证设计，随后即可得到成形件。成形件的表面精度为0.08mm～0.16mm。德国的GenerisGenerativeSysteme于2001年推出基于喷墨打印的设备，先在每层沙（或蜡）上喷射粘接剂（平铺），再选择性喷射反应物，该设备的制作速度比其它选择性激光烧结设备快10倍以上。设备制作零件的范围为1.5m×0.75m×0.75m，制作速度为0.008m3/h。以色列的ObjectGeo

7、metries公司2000年底推出3维打印机系列的RP设备2Quadra建造零件尺寸为270mm×320mm×200mm。Quadra用了1536个喷头选择性沉积树脂，安装在喷头前后的紫外灯固化喷射出的液态树脂。3.6其它RP技术美国Michigan的PrecisionOpticalManufacturing（POM）公司正在研制直接金属成形（DirectMetalDeposition：DMD）技术，用激光融化金属粉末，能一次制作出质地均匀、强度高的金属零件。由美国国家航空航天局（NASA）资助而开发的精密RP设备可用来加工航空、医疗等领域用的精密零件，制造尺寸范围为450mm×300

8、mm×300mm，零件的微细特征可小于12μm，表面精度小于1μm，售价为150000美元左右。德国的研究机构则利用SL与真空注塑相结合制造微陶瓷零件，精度为0.1mm。Oxford大学和FordMotor公司正研制通过在低成本的陶瓷模具上喷射熔融的合金钢而制作大型零件的RP设备，Ford公司宣称该新型喷射成形工艺将缩短产品研发的工序（从12个工序到5个工序）和时间（从15～25周到3～5周）。3.7RP软件RP软件主要具备CAD模型数据处理及