我国快速原型技术发展概况

haixin · 发表于 2002-2-19 11:59:49

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快速原型（Rapid Prototyping，RP）技术，又称快速成形技术，是20世纪80年代后期首先在美国产生并商品化，90年代在全球迅速发展起来的制造新技术。快速原型是继60年代NC技术之后制造领域的又一重大突破，是先进制造技术群中的重要组成部分。

它综合运用计算机辅助设计和制造技术、激光技术和材料科学技术，在没有传统模具和夹具的情况下，快速制造出任意复杂形状而又具有一定功能的三维实体模型或零件。快速原型与制造技术的推广应用将明显缩短新产品的上市时间，节约新产品开发和模具制造的费用。美国、日本及欧洲发达国家已将快速成形技术应用于航空、宇航、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型（雕刻）、建筑模型、机械行业等领域。1998年RP的直接收入（销售RP系统和进行原型制造及原型后续加工收入）约10亿美元。

1 我国有20几个单位引进RP机器

我国RP研究工作起步于90年代初。刚开始时技术引进较多，1994年以来，我国已有20几家企业或机构从国外引进RP机器，加快了企业的新产品开发、取得了巨大的经济效益。但由于引进价格昂贵，如美国3Dsystem公司生产的SLA250系统售价20万美元，SLA500价格高达40万美元，加之材料也依靠进口，使生产成本过高，往往是国内企业无法承受的。

2 国内RP机器（系统）开始商品化并推广应用

为了解决中国制造业对RP的迫切需求，1991年以来，在中国政府资助和支持下，一些高等院校和研究机构积极开展RP研究，并取得较大的进展。

北京隆源自动成形系统有限公司、清华大学、西安交通大学、南京航天大学、华中理工大学、上海交通大学、华北工学院等在成形理论、工艺方法、设备、材料、软件等方面做了大量的研究、开发工作。有些单位已开发出商品化、能做出复杂原型的RP系统。例如北京隆源公司开发的AFS 300激光快速成形机（选择性激光烧结系统）、华中的HRP系统、清华大学研制的多功能快速造型系统MRPMS和基于FDM的熔融挤出成形系统（MEM 250）等。在基于快速成形技术的快速制造模具方面，上海交通大学开发了具有我国自主知识产权的铸造模样计算机辅助快速制造系统，为汽车行业制造了多种模具；隆源公司的RP服务中心也为企业制作了多种精密铸模；华中理工大学研究出了一种复膜技术快速制造铸模，翻制出了铝合金模具和铸铁模块。此外，国内的家电行业在快速成形系统的应用上，走在了国内前列。如广东的美的、华宝、科龙、江苏的春兰、小天鹅，青岛的海信，海尔等，都先后采用快速成形系统来开发新产品，收到了很好的效果。目前，国内由政府资助，正在深圳、天津等地建立一批向企业提供快速成形技术的服务机构，推动快速成形技术在我国的广泛应用。

在模具制造业，可以利用快速成形技术制得的快速原型，结合硅胶模、金属冷喷涂、精密铸造、电铸、离心铸造等方法生产模具；快速成形件也可以直接或间接制得EDM电极，用于电火花加生产模具；快速成形技术制得的快速原型也可以直接作为模具。

3 RP尚待研究和开发的主要课题

快速成形技术的进一步研究和开发工作主要在以下几方面：

（1）改善快速成形系统的可靠性、生产率和制作大件能力，尤其是提高快速成形系统的制作精度；

（2）开发经济型的快速成形系统；

（3）快速成形方法和工艺的改进和创新；

（4）快速模具制造的应用；

（5）开发性能好的快速成形材料；

（6）开发快速成形的高性能软件；

（7）快速成形技术与CAD、CAE、CAPP、CAM以及高精度自动测量、逆向工程的一体化集成。

快速成形技术是一种具有广泛应用前景的正在不断完善的高新技术。随着市场竞争的日趋激烈，该技术将会被越来越多的企业所采用，对企业的发展，发挥越来越重要的作用，并将给企业带来巨大的经济效益。同时，快速成形技术作为一门多学科交叉的专业技术，其本身的发展，也将推动相关技术、产业的发展。