快速成型技术的发展及关键技术
快速成型技术的多领域应用与发展
快速成型技术的多领域应用与发展摘要：简要介绍了快速成型技术的基本原理、工艺方法和技术特点。
阐述了快速成型技术在工业造型、制造、模具、医学、航天等多领域的应用，探讨了快速成型技术今后的发展趋势。
关键词：快速成型技术原型快速制模应用快速成型技术RP(Rapid Protot-yping RP)是20世纪80年代末开始发展起来的一种基于逐层累加成型的新兴制作工艺,它是集多种先进科技于一体的能够迅速将设计思想转化为产品的现代先进制造技术。
它为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
快速成型工艺是一个涉及CAD/CAM、逆向工程技术、分层制造技术、数据编程、材料编制、材料制备、工艺参数设置及后处理等环节的集成制造过程。
通俗地说，快速成型技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。
近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈。
尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用，使得RP技术得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生命力和广阔的应用前景。
快速成型制造工艺PR技术是将传统的“去除”加工方法(由毛坯切去多余材料形成产品)改变为“增加”加工方法(将材料逐层累积形成产品)，采用离散分层/堆积的原理，由CAD模型直接驱动，快速制作原型或三维实体零件的一种全新的制造技术。
快速成型技术发展至今，以其技术的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速发展，目前，快速成型的工艺方法已有几十种之多，其中主要工艺有四种基本类型: 光固化成型法(Stereo lithography Apparatus, SLA)、叠层实体制造法(Laminated Object Manufacturing, LOM)、选择性激光烧结法(Selective Laser Sintering, SLS) 和熔融沉积制造法(Fused Deposition Manufacturing, FDM)。
各种快速成型的优点及缺点及将来发展趋势
各种快速成型的优点及缺点及将来发展趋势各种快速成型的优点及缺点及将来发展趋势1.光固化成型（SLA）优点：（1）尺⼨精度⾼。
SLA原型的尺⼨精度可以达到±0．1mm（2）表⾯质量好。
虽然在每层固化时侧⾯及曲⾯可能出现台阶，但上表⾯仍可以得到玻璃状的效果。
（3）可以制作结构⼗分复杂的模型。
（4）可以直接制作⾯向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型。
缺点：（1）尺⼨的稳定性差。
成型过程中伴随着物理和化学变化，导致软薄部分易产⽣翘曲变形，因⽽极⼤地影响成型件的整体尺⼨精度。
（2）需要设计成型件的⽀撑结构，否则会引起成型件的变形。
⽀撑结构需在成型件未完全固化时⼿⼯去除，容易破坏成形性。
（3）设备运转及维护成本⾼。
由于液态树脂材料和激光器的价格较⾼，并且为了使光学元件处于理想的⼯作状态，需要进⾏定期的调整和维护，费⽤较⾼。
（4）可使⽤的材料种类较⼩。
⽬前可使⽤材料主要为感光性液态树脂材料，并且在太多情况下，不能对成型件进⾏抗⼒和热量的测试。
（5）液态树脂具有⽓味和毒性，并且需要避光保护，以防⽌其提前发⽣聚合反应，选择时有局限性。
（6）需要⼆次固化。
在很多情况下，经过快速成型系统光固化后的原型树脂并未完全被激光固化，所以通常需要⼆次固化。
（7）液态树脂固化后的性能不如常⽤的⼯业塑料，⼀般较脆，易断裂，不便进⾏机加⼯。
2.分层实体制造（LOM）优点：（1）成型速度较快。
由于只需要使⽤激光束沿物体的轮廓进⾏切割，⽆须扫描整个断⾯，所以成型速度很快，因⽽常⽤语加⼯内部结构简单的⼤型零件。
（2）原型精度⾼，翘曲变形⼩。
（3）原型能承受⾼达200摄⽒度的温度，有较⾼的硬度和较好的⼒学性能。
（4）⽆需设计和制作⽀撑结构。
（5）可进⾏切削加⼯。
（6）废料易剥离，⽆须后固化处理。
（7）可制作尺⼨⼤的原型。
（8）原材料价格便宜，原型制作成本低。
缺点：（1）不能直接制作塑料原型。
（2）原型的抗拉强度和弹性不够好。
（3）原原型易吸湿膨胀，因此，成型后应尽快进⾏表⾯防潮处理。
快速成型技术的心得心得：如何提高成型效率和质量
快速成型技术的心得心得：如何提高成型效率和质量快速成型技术的心得：如何提高成型效率和质量随着科技的不断进步，各种新型加工技术层出不穷。
其中快速成型技术因其快速、高效、精准等优点，在工业设计、医疗、航空航天等领域得到广泛应用。
然而，快速成型技术对成型效率和质量的要求很高，如何提高成型效率和质量成为了制约其应用的主要因素。
本文将从优化设计、材料选择、后处理等多个方面阐述如何提高成型效率和质量。
一、优化设计设计是成型的关键因素。
一个优秀的设计可以在一定程度上缩短成型周期，提高成型质量。
优化设计的具体操作有以下几个方面：1、简化构型。
设计简单的构型可以减少连接点、支撑点，降低成型难度。
如在SLA快速成型技术中，简单的构型可以降低生成的悬空部分，避免出现变形或断裂。
2、优化结构。
结构设计的优化可以经过预测、模拟和试验三个阶段完成。
预测阶段可以使用有限元方法对部件进行静态或动态分析，计算应力和变形。
模拟阶段可以将数字模型导入软件中进行仿真。
试验阶段可以将优化后的设计进行制作和测试。
3、合理放置支撑结构。
在使用部分快速成型技术时，支撑结构的设置至关重要。
任何快速成型技术都需要一定的支撑结构，以保证成型构型的稳定性。
但是，支撑结构太多、太大、太密集会直接影响成型效率和质量。
因此，在设计过程中，合理放置支撑结构是提高成型效率和质量的关键之一。
二、材料选择快速成型技术的材料也是影响成型效率和质量的重要因素。
每种材料都有各自的特点，对成型性能、机械性能、化学性能等指标都有不同的要求。
其中，选择合适的材料是非常关键的。
如果选择了质量低劣的材料，将直接影响成型效率和成型质量。
在选择材料时，应注意以下几点：1、优先考虑适用性。
在原材料不同的情况下，适用于具体快速成型技术的材料不同。
因此，在选材时，首先应考虑应用的快速成型技术。
2、考虑机械性能和化学性能。
材料的机械性能和化学性能是直接影响成型效率和质量的因素。
其中，机械性能受材料在力学中的表现影响，而化学性能则受其在化学中的表现影响。
快速成形技术发展状况与趋势
快速成形技术发展状况与趋势快速成形技术，又称为三维打印、增材制造等，是近年来新兴的一种制造技术，它可以将数字化的设计文件转化为实体物体，而且速度快、成本低，能够满足个性化定制的需求。
该技术的发展已经引起海内外制造业的广泛关注和研究，下面介绍快速成形技术的发展状况和趋势。
快速成形技术最早出现在20世纪80年代，最初被用于快速制作模型，其发展始于CAD 设计技术、计算机组成技术以及材料工程技术的发展。
20世纪90年代以后，该技术经过不断的改良和完善，应用范围逐渐扩大，主要涉及到汽车、航空、医疗、建筑等领域。
目前，全球主要的快速成形技术公司有美国Stratasys、德国EOS、瑞典Arcam和中国沃特玛等。
近年来，随着材料科技、智能制造和数字工厂的发展，快速成形技术呈现出以下几个趋势：1. 多材料、多工艺：不同快速成形技术采用不同材料和工艺，未来发展方向是多材料、多工艺的结合。
例如，增材制造可以利用多种材料打印出复杂的组件，立体光绘可以通过多重叠加实现更高的可塑性和更精细的表面质量。
2. 智能化、网络化：快速成形技术已经与计算机、互联网和智能化制造相结合，实现了数字化和智能化的设计与制造，未来将趋向于更加智能化和网络化，实现生产和流程的自动化。
例如，智能打印机具有自我诊断和自动修复的功能，可以自主管理并调节打印参数，提高设备利用率和打印效率。
3. 个性化、定制化：快速成形技术具有快速、便捷、低成本的特点，可以实现个性化和定制化的生产，未来将趋向于更加个性化和高效化。
例如，医疗领域可以利用该技术制作个性化的医疗器械、假体和植入物，满足患者的特殊需求；商品领域可以利用该技术实现全球化生产和本地化供应，提高响应速度和市场竞争力。
4. 生态可持续、绿色制造：快速成形技术采用增材制造和材料回收等技术，可以实现生态可持续和绿色制造，未来将趋向于更加环保和节能。
例如，采用生物降解材料可以实现零污染和资源循环利用，采用能源节约技术可以减少能源消耗和碳排放。
快速成型技术的现状和发展趋势
快速成型技术的现状和发展趋势快速成型技术（Rapid Prototyping Technology，RPT）是一种将设计文件快速转化为实体模型的技术。
它通过逐层堆叠材料的方式制造模型，相比传统的基于切割、拼接和加工的方法，具有快速、灵活和定制化的特点。
随着科技的不断发展和应用领域的扩大，快速成型技术也在不断创新和更新。
1.技术日臻成熟：快速成型技术经过多年的研发和实践，已经在各个领域有了广泛的应用，例如汽车制造、医疗器械、航空航天等。
技术的稳定性和可靠性得到了验证，成型精度和制造效率也有了很大提高。
2.多种成型技术：随着快速成型技术的发展，出现了许多不同的成型技术，包括光固化、喷墨、熔融沉积等。
每种技术都有自己的特点和适用范围，可以根据不同的需求选择合适的技术。
3.材料种类丰富：最初的快速成型技术只能使用一些特定的材料进行成型，如塑料、树脂等。
而现在，随着材料科学的进步，可以使用金属、陶瓷等多种材料进行快速成型，大大扩展了应用领域。
1.精度的提高：精度是快速成型技术的一个重要指标，未来的发展趋势是进一步提高成型的精度。
通过改进设备和材料，优化参数设置等方式，可以实现更加精细的成型，满足更高的需求。
2.成型速度的提升：虽然快速成型技术已经很快，但是在一些特定的应用场景下，速度还是有待提高。
未来的发展趋势是研发更加高效的成型设备和更快速的材料固化方式，以满足更加紧迫的需求。
3.结构复杂性的增加：快速成型技术的优势之一就是可以制造复杂结构的模型。
未来的发展趋势是进一步发展可以制造更加复杂的结构，如组织结构、微观结构等，以满足更多领域的需求。
4.材料种类的扩展：材料的种类对快速成型技术的应用范围有很大的影响。
未来的发展趋势是不断扩展可用材料的范围，如增加金属、陶瓷、生物材料等，以满足更广泛的应用需求。
总之，快速成型技术是一项具有广阔应用前景的技术，随着科技的不断发展和创新，将会在制造业、医疗、航空等领域发挥更为重要的作用。
快速成型技术的应用及发展趋势
快速成型技术的应用及发展趋势熊文恪模具1111 2011118501266摘要:阐述了快速成型技术的基本概念,总结了快速成型技术的特点,并通过制作实例展现了快速成型技术在产品开发中的应用现状,最后展望了快速成型技术的未来发展趋势。
关键词：快速成型技术应用发展趋势当今时代,制造业市场需求不断向多样化、高质量、高性能、低成本、高科技的方向发展,一, 快速成型技术在成型过程中无需专用的夹具或工具,成型过程具有极高的柔性, 这是快速成型技术非常重要的一个技术特征。
1—5 自动化程度高。
快速成型是一种完全自动的成型过程, 只需要在成型之初由操作者输入一些基本的工艺参数,整个成型过程操作者无需或较少干预[ 4] 。
出现故障, 设备会自动停止, 发出警示并保留当前数据。
完成成型过程时, 机器会自动停止并显示相关结果。
2快速成型技术应用近年来, 快速成型技术在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到迅速良好的应用。
主要包括以下几个方面:2—1 设计和功能验证。
通过快速成型技术可以快速制作产品的物理模型, 以验证设计人员的构思, 发现产品设计中存在的问题。
而使用传统的方法制作原型意味着从绘图到工装模具设计和制造, 一般至少历时数月, 经过多次返工和修改。
采用快速成型技术则可节省大量时间和费用。
同时, 使用快速成型技术制作的原型可直接进行装配检验、干涉检查和模拟产品真实工作情况的一些功能试验, 如运动分析、应力分析、流体和空气动力学分析等, 从而迅速完善产品的结构和性能、相应的工艺及所需工模具的设计。
2—2 非功能性样品制作。
在新产品正式投产之前或按照定单制造时,需要制作产品的展览样品或摄制产品样本照片,采用快速成型是理想的方法。
邵敏[ 5]在首饰设计方面提出首饰设计是立体的物质实体性设计,,逐层制造的优点,探索制造具有功能梯度、综合性能优良、特殊复杂结构的零件,也是一个新的方向发展。
3—2.概念创新与工艺改进。
快速成型与制造技术发展现状与趋势
形的要求。
另外，快速成型技术在⽛科⽅⾯也有⼴泛的应⽤。
制造领域如前所述，快速成型技术在制造领域应⽤最多，达到了67%，⼀⽅⾯显⽰出了RP技术在⽣产制造业独特的优势，另⼀⽅⾯也显⽰出了制造⾏业对新技术、新⼯艺的需求。
严格来说，⽬前RP 技术应⽤在制造领域中的⽅式并不是前⽂所定义的快速制造（RM），即并不是利⽤RP设备直接制造不经过再加⼯即可使⽤的制品。
通常RP技术在制造业的应⽤主要在产品试制和试验阶段（57%），⽐如功能检测和装配检测等。
同时，也有利⽤RP技术直接制造的例⼦。
波⾳公司建⽴了⼀整套的“定制⽣产（Production On Demand-POD）”⽣产流程，可以在很短时间内制造传统加⼯⽅法很难加⼯的航空航天⼯业中的导风管道。
RP技术的发展就⽬前RP技术的发展来说，其⽣产的制品在表⾯粗糙度、精度、可重复性和制品质量⽅⾯与传统制造⽅法均存在差距。
这也是现在RP技术发展的⼀个重要的⽅⾯。
现存的RP⼯艺以及⼯艺链条都必须经历⼀段发展以实现⼀个可靠、安全的技术，来达到⼯艺所要求的精度和质量。
上⽂提到的RP⼯艺都有⼏乎相同的精度（0.1-0.2mm/100mm）和粗糙度（Ra 5-20µm）和较低的可重复性。
进⼀步的改进应该从机械设计⽅⾯开始⼿，可以通过技术回馈系统来实现。
为了提⾼制品的质量，将出现RP⼯艺和传统⼯艺相结合的复合⼯艺设备。
在设备本⾝和材料⽅⾯，⽬前研究的主要⽅向⼤多集中于加⼯⽅法、加⼯设备、激光发⽣器和材料等⽅⾯，⽬的在于提⾼制品的强度、耐久性和精度，同时也⼒于提⾼⽣产制品的周期⽅⾯。
这些研究，终究会为快速成型到快速制造的过渡提供强⼤的动⼒。
快速成型技术经过20余年的发展⽬前已经在加⼯⽅法、材料等⽅⾯取得了研究⽅⾯的突破。
在市场推⼴⽅⾯，也取得了⼀定成绩。
但是就从快速成型（RP）到快速制造（RM）的过程来看，进展仍不理想。
在市场⽅⾯，2001年快速成型技术已经⽣产了近350万套模具和产品原型，并在此后以每年20%的速度稳定增长。
快速成型技术
快速成型技术1、快速成型简介快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。
自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
2、RP 技术的原理RP 技术是采用离散∕堆积成型的原理, 由CAD 模型直接驱动的通过叠加成型方出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型, 根据工艺要求将其按一定厚度进行分层, 把三维电子模型变成二维平面信息(截面信息), 在微机控制下, 数控系统以平面加工的方式有序地连续加工出每个薄层并使它们自动粘接成型, 图1 为RP 技术的基本原理。
图1 RP 技术的基本原理。
RP 技术体系可分解为几个彼此联系的基本环节: 三维CAD 造型、反求工程、数据转换、原型制造、后处理等。
2.1立体光固化成型(SLA)该方法是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法。
SLA 技术原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描, 被扫描区域的树脂薄层( 约十分之几毫米) 产生光聚合反应而固化, 形成零件的一个薄层。
工作台下移一个层厚的距离, 以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂, 进行下一层的扫描加工, 如此反复, 直到整个原型制造完毕。
由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用, 故在工作时只需功率较低的激光源。
此外,因为没有热扩散, 加上链式反应能够很好地控制, 能保证聚合反应不发生在激光点之外, 因而加工精度高, 表面质量好, 原材料的利用率接近100%, 能制造形状复杂、精细的零件, 效率高。
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摘要成形材料的开发应用,可提升成形质量、拓宽原型应用的领域、开发新的成形工艺.软件是快速成形技术的灵魂,第三方软件介入是当前快速成形技术软件开发的一个明显趋势.基于快速成形思想的各种新的工艺方法、研究与工艺装备开发,以及桌面化设备和功能原型成形设备的开发,是新的快速成形设备研制的两大趋势.关键词快速成形,成形材料,软件技术,工艺装备Abstract By developing and applying material of forming or shaping, forming quality can be promoted, prototype appli- cation can be broadened, and new RP process can be developed. Software is the core of rapid prototyping technology. The field of rapid prototyping technology where commercial software involved is an obvious trend of software technique development at present. The research on various new technological method and technological equipment based on the principle of rapid prototyping as well as the development of desktop equipment and functionalizing equipment, are two R& D big trends in developing new RP equipment.Keywords rapid prototyping, forming material, software technique, process equipment引言快速成形制造(RPM)是20世纪80年代末、90年代初由美国开发的高新制造技术,其重要意义可与数控(CNC)技术相比。
该技术采用材料累加的新成形原理,直接通过CAD数据制成三维实体模型。
这一技术不需要传统的机床、夹具、刀具,便可快速而精密地制造出任意复杂形状的零件模型,从而实现了“自由制造”。
快速成形出现给工业产品的造型开发、工艺品的模型设计提供了最为便捷的制造工具,使产品的开发速度数十倍地提高。
而且越是复杂结构的物体,其制造速度提高越显著。
1快速成形技术的国内外研究现状快速成形技术(Rapid Prototyping Technology,以下简称RP技术)是20世纪80年代中后期发展起来的一项新兴的先进制造技术,其核心思想是基于降维离散的方法,把任意复杂的三维实体通过切片处理,转换为二维平面的制造和沿成形方向做一维的层片叠加,实现物理原型的快速制造.我国快速成形技术自20世纪世纪90年代初开始发展,西安交通大学、北京隆源公司等院校和企业在典型的快速成形设备、软件、材料等方面的研究和产业化方面的获得了重大进展。
随后国内许多高校和研究机构也开展了相关研究,重点在金属成形方面开展研究。
我国快速成形技术的研究工作基本与国际同步。
在快速成形技术新设备研发和应用方面我国则落后于国外。
由于我国在这方面的投入少,企业的应用开发能力弱,故相对于欧美国家,在新技术的开发上已显落后。
在应用上,我们许多行业缺少后续技术研发,例如在快速制造的原型向模具和功能零件转化方面没有形成系统技术体系,企业没有很好地将此技术应用在产品开发方面。
国外快速成形技术在航空领域超过8%的应用量,而我国在这方面的应用量则非常低。
快速成形尤其适合于航空航天产品中的零部件单件小批量的制造,具有成本低和效率高的优点。
国外在航空航天器的研制中不断尝试应用快速成形技术,显示出了巨大发展潜力。
在我国重大的专项研究和航空航天事业发展中,快速成形这一技术都有广泛的用途。
因此,通过“产学研用”结合,通过不断与企业合作,拓展应用领域,将是快速成形制造技术发展的根本方向。
2快速成型系统的构成和原理2.1 系统构成快速成型系统主要由硬件和软件两部分组成。
其中,硬件由工业控制计算机、激光选区烧结器、光路及其扫描系统、成型室及送料室组成;软件由操作系统、CAD软件、CAD切层软件、激光选区烧结控制软件等组成。
（一）快速成型技术的原理快速成型技术是将计算机技术、CAD、机械工程、数控技术、检测技术、激光技术和材料科学等集合为一体的高新技术。
近年来，该技术在国内外得到了迅速的发展，并将成为21世纪制造业的重要组成部分。
其原理是根据对三维CAD电子模型进行分层切片处理，得到一系列的二维截面轮廓，然后用激光束或其它方法切割、固化或烧结某种状态材料，得到一层层的产品截面并逐步叠加成三维实体。
RP技术摒弃了传统机械加工的材料“去除”加工法，而采用全新的材料增长加工法，将复杂的三维加工分解成简的二维加工的组合，它从成型原理上提出了一个全新的思维模式，是一个从离散到堆积的过程（二）快速成型工艺过程在快速成型工艺过程中，由于系统是由三维CAD模型直接驱动，因此首先要构建所加工件的三维CAD模型。
该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件直接构建，也可以将现有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。
其次是三维模型的近似处理，由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似的处理，以方便后续的数据处理工作。
由于格式文件格式简单、实用，目前已经成为快速成型领域的标准接口文件。
它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型，每个小三角形用3个顶点坐标和一个法向量来描述，三角形的大小可以根据精度要求进行选择。
文件有二进制码和ASCn码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比ASCn码输出形式的文件所占用的空间小得多，但ASCn码输出形式可以阅读和检查。
典型的CAD软件都带有转换和输出STL文件的功能。
后是三维模型的切片处理，根据被加工模型的特征选择合适的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的轮廓信息。
间隔一般常用0.1mm。
间隔越小，成型精度越高，但成型时间也越长，效率就越低，反之则精度越低，但效率高。
最后成型加工与零件的后处理，根据切片处理的截面轮廓，在计算机控制下，相应的成型头按各截面轮廓信息做扫描运动，在工作台上一层一层地堆积材料，然后将各层相粘结，最终得到原型产品。
成型零件的后处理是从成型系统里取出成型件，进行打磨、抛光、涂挂，或放在高温炉中进行后烧结，进一步提高其强度。
3 快速成型技术的特点快速成型技术有如下优点:(1)与模具的复杂程度无关,可以实现自由制造。
无论多么复杂的模具,只要设计出来,就可以用快速成型技术制造出来,这是传统的模具加工方法无法比拟的。
(2)生产模具的单价与批量无关,特别适合于新模具的开发和单件小批量模具的生产。
(3)对一些直接用成型料生产的模具,可以实现非接触加工;没有工具的更换和磨损之类的问题;可以实现无人值班;不需要机加工方面的专门知识就可操作;无切割、噪音和振动等;有利于环保,材料无浪费。
(4)生产过程数字化,与CAD模型有直接的关联,零件可大可小,所见即所得,可随时修改、随时制造。
(5)模具生产周期大大缩短,是模具制造业甚至是制造业上的又一次革命。
比较见表1。
(6)大大节约模具生产的费用,有的可减少到传统生产方法的几分之一甚至几十分之一。
4快速成形技术发展趋势快速成形制造是一种以材料累加为原理的制造方法,可以制造任意复杂的三维结构。
快速成形发展目前最大的难题是材料的物理与化学性能制约了工艺实现。
例如,在成形材料上,目前主要是有机高分子材料;金属材料直接成形是近十多年的研究热点,难点在于如何提高精度。
在成形材料上,发展方向是研究陶瓷材料和复合材料的快速成形制造。
在制造装备的发展上,三维打印机是国外近年来的发展热点。
将其作为计算机一个外设在应用。
快速成形技术在工业造型、产品创意、工艺美术等方面有着广泛的应用前景和巨大的商业价值。
快速成形技术的研究热点和发展方向分3个方面:(1)快速成形制造技术本身的发展。
例如三维打印技术,使快速成形走向信息市场;金属直接成形技术使结构功能零件可直接制造。
进一步的发展是陶瓷零件的快速成形技术和复合材料的快速成形。
(2)快速成形应用领域的拓展。
例如快速成形在汽车制造领域的应用为新产品的开发提供了快捷的支持技术。
快速成形在生物假体与组织工程上的应用,为人工定制假体制造、三维组织支架制造提供了有效的技术手段。
进一步是向创意设计、航空航天制造和功能结构器件领域发展。
(3)快速成形学术思想的发展。
快速成形从过去的外形制造向材料组织与外形结构设计制造一体化方向发展。
力图实现从微观组织到宏观结构的可控制造。
例如在制造复合材料时,能否将复合材料组织设计制造与外形结构设计制造同步完成。
这样从更广泛的意义上实现结构体的“设计—材料—制造”一体化。
5快速成形的相关技术1.计算机技术是快速成形产生的根本。
CAD技术的出现使设计出现了一次飞跃,它使得人的思维、创新设计能力以数字的形式记录于机器之中。
这样对其进行的后处理也变得十分容易。
CAD技术实现了零件的曲面和实体造型,能够进行精确的离散运算和繁杂的数据转换。
2.数控技术是快速成形技术中的重要使能技术之一。
数控技术的发展使得精确的运动控制、能量传输控制、材料转移控制等成为可能。
3.激光技术是快速成形技术中的重要使能技术之一,激光的极高能量密度和极小光斑直径的特性是实施切割、烧结、聚合反应等工艺的保证。
4.材料科学已经能够设计、制造满足各种性能要求的材料,如光敏材料、热敏材料等。
我国需要研发新的快速成形技术,向产业化发展。
加强快速成形后续应用技术的研发,通过“产学研用”结合,与企业合作不断拓展应用领域。
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