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标题: 关于快速原型制造技术 [打印本页]

作者: zhjmail2010 时间: 2004-12-2 12:40
标题: 关于快速原型制造技术
关于快速原型制造技术问题，很早就有人提到，但是在论坛当中很少能看到类似的帖子，今天我把几个月来总结的这些东西发给大家，以求共免。（望斑竹给予加分，鼓励鼓励

）
  1、RP技术简介
    快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）；
    英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或
    RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。
    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"。
    RP技术的优越性显而易见：它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的"去除法"到今天的"增长法"，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。
2、它具体是如何成形出来的呢？
    它可以在没有任何刀具、模具及工装卡具的情况下，快速直接地实现零件的单件生产。根据零件的复杂程度，这个过程一般需要1～7天的时间。换句话说，RP技术是一项快速直接地制造单件零件的技术。
3、RP系统的基本工作原理：
    RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。
    每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。
    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。RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下：

（1）SLA快速成形系统的成形原理：
    成形材料：液态光敏树脂；
    制件性能：相当于工程塑料或蜡模；
    主要用途：高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
（2）SLS快速成形系统的成形原理：
    成形材料：工程塑料粉末；
    制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型；
    主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
（3）LOM快速成形系统的成形原理：
    成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸；
    制件性能：相当于高级木材；
    主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。
（4）FDM快速成形系统的成形原理：
    成形材料：固体丝状工程塑料；
    制件性能：相当于工程塑料或蜡模；
    主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。

4、应用RP技术的重要意义

  大大缩短新产品研制周期，确保新产品上市时间；
------使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍；
  提高了制造复杂零件的能力；
------使复杂模型的直接制造成为可能；
  显著提高新产品投产的一次成功率；
------可以及时发现产品设计的错误，做到早找错、早更改，避免更改后续工序所造成的大量损失；
  支持同步（并行）工程的实施；
------使设计、交流和评估更加形象化，使新产品设计、样品制造、市场定货、生产准备、等工作能并行进行；
  支持技术创新、改进产品外观设计；
------有利于优化产品设计，这对工业外观设计尤为重要。
  成倍降低新产品研发成本；
------节省了大量的开模费用
  快速模具制造可迅速实现单件及小批量生产，使新产品上市时间大大提前，迅速占领市场。
    总而言之，RP技术是九十年代世界先进制造技术和新产品研发手段。在工业发达国家，企业在新产品研发过程中采用RP技术确保研发周期、提高设计质量已成为一项重要的策略。当前，市场竞争愈演愈烈，产品更新换代加速。要保持我市产品在国内外市场的竞争力，迫切需要在加大新产品开发投入力度、增强创新意识的同时，积极采用先进的创新手段。RP技术在不需要任何刀具、模具及工装卡具的情况下，可实现任意复杂形状的新产品样件的快速制造。用RP技术快速制造出的的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验证、工程分析、市场订货等，非常有利于优化产品设计，从而大大提高新产品开发的一次成功率，提高产品的市场竞争力，缩短研发周期，降低研发成本。快速原型制造技术生产力促进中心的成立为本市企业应用RP技术开展产品创新活动提供了很好的前提条件。

作者: zhjmail2010 时间: 2004-12-2 13:34
这么好的帖子你们也不恢复，真是羞煞老朽也，今后还有勇气在这里混吗？

作者: gengtao128 时间: 2004-12-2 16:48
ding

作者: Hailey 时间: 2004-12-2 17:42
第一次听说,看来我还是太缺乏信息交流了,今天刚找到这个网站,先谢谢楼主咯,不过我们目前都没有用到这个技术,是否它还没得到实际应用.

作者: Hailey 时间: 2004-12-2 17:45
楼主能提供在上海附件能利用此技术加工模型的厂商吗,先谢谢了!

作者: zhjmail2010 时间: 2004-12-3 11:01
大家既然很喜欢这方面的内容，在此，加上一些内容

作者: zhjmail2010 时间: 2004-12-3 11:03
这是SLA成型工艺快速制造高精度的新产品样件

作者: linda_hu_82 时间: 2004-12-3 13:36
我公司生产快速成型机，以及对外加工服务。
我不搞技术，搞商务，希望楼主能帮忙介绍些客户。
我的E-MAIL：linda_hu-82@sohu.com
不知楼主有没有关于快速成型材料的信息

作者: zhjmail2010 时间: 2004-12-4 17:18
我是不是可以看看你们公司的网站？

作者: charleejun 时间: 2004-12-4 19:05
我来顶一下!!!!!!!!

快速成型技术的新进展
西安北方光电有限公司袁祁刚南京师范大学控制科学与工程杨继全2004-10-10
先进制造信息网
   快速成型技术是集机械、电子、光学、材料等学科为一体的先进制造技术之一。论述了快速成型技术的起源，介绍了快速成型技术的应用领域及其市场分布情况。在阐述了各成型工艺在国内外新进展的基础上，讨论了该技术的发展趋势。 20世纪80年代末、90年代初发展起来的快速成型（Rapid Prototyping&Manu facturing：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。快速成型技术可以自动、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型技术。快速成型技术对制造企业的模型、原型及成型件制造方式正产生深远的影响。 RP系统可分为两大类：基于激光或其它光源的成型技术，如：立体光造型（Stereo lithography：SL）、迭层实体制造（Laminated Object Manufacturing：LOM）、选择性激光烧结（Selected Laser Sintering：SLS）、形状沉积制造（Shape Deposition Manufacturing：SDM）等；基于喷射的成型技术，如：熔融沉积制造（Fused Deposition Modeling：FDM）、三维打印制造（Three Dimensional Printing：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、成型模和注塑模。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 W. Hull（1982年）和日本的丸谷洋二（1983年），各自独立地首次提出了RP的概念，即利用连续层的选区固化制作三维实体的新思想。 Charles W. Hull在UVP的资助下，完成了第1个RP系统Stereo lithography Apparatus（SLA），并于1986年获得专利，这是RP发展的一个里程碑。随后许多快速成型概念、技术及相应的成型机也相继出现。 2 RP技术应用及其市场快速成型术已经广泛应用于家电、汽车、航空航天、船舶、工业设计、医疗等领域。艺术、建筑等领域的工作者也已开始使用RP设备。根据14个RP设备供应商和43个RP服务商的统计数据，所有RP模型的近41%用于装配和功能型零件；约27%用于工程、工具制造、报价和投标；约23%用于原型模具、金属铸造及模芯制造。随着RP技术本身的发展和完善，其应用领域在不断拓展。截至2001年7月，全球共有355家RP服务机构，30家设备制造商，12家材料供应商，35家咨询机构，14家专门的软件供应商，67个教育及研究机构。分布于全球58个国家的RP系统有6755台套。根据其中6521个系统的分布情况统计出：北美（主要是美国）占45.3%，亚洲/环太平洋地区占28.6%，欧洲占24.6%，其它地区只占1.5%。近年来，采用RP设备最积极的地区是东亚（尤其是韩国、香港、新加坡）。 3 快速成型技术的国外发展现状美国是世界上最重要的RP设备生产国，1999年美国生产的RP设备占全世界的8l.5%，美国的RP发展水平及其趋势基本代表了世界的RP发展水平及趋势。 3.1 立体光造型 1999年3DSystems公司推出SLA27000机型，扫描速度可达9.52m/s，层厚最小可达0.025mm。AUTOSTRADE公司（日本）开发了以680nm左右波长半导体激光器为光源的RP系统，及针对该波长的可见光树脂。提供光固化树脂的有瑞士Ciba公司、日本旭电化公司、美国Dupont公司等。 3.2 迭层实体制造 Helisys公司研制出多种LOM工艺用的成型材料，可制造用金属薄板制作的成型件。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型。日本Kira公司PLT2A4成型机采用超硬质刀具切割和选择性粘接的方法制作成型件。澳大利亚的Swinburn工业大学开发了用于LOM工艺的金属2塑料复合材料。 3.3 选择性激光烧结 DTM公司推出了系列Sinterstation成型及多种成型材料，其中Somos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系列成型机，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成型，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Z Corp与日本的Riken Institute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彩色制造技术。美国Sanders Prototype Inc的基于热熔金属喷射技术的Pattern Master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，随后即可得到成型件。成型件的表面精度为0.08mm～0.16mm。德国的Generis Generative Systeme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Object Geometries 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Precision Optical Manufacturing（POM）公司正在研制直接金属成型（Direct Metal Deposition：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×300mm×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Ford Motor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型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）。 3.7 RP软件 RP软件主要具备CAD模型数据处理及成型机控制功能，它对成型零件的精度、系统的性能等方面都有很大影响。几乎每一套商用RP系统都有自己的RP软件。因此，市场上的RP软件多种多样。表1中列出了功能较强、较为常用的几种RP软件。但目前RP软件系统还存在以下问题：（1）RP软件无标准化。绝大多数的RP系统开发商都开发与自己的RP系统相匹配的软件系统，市场上RP软件互不兼容，不同RP系统间相互交换数据非常困难。（2）RP软件二次开发难。目前的RP软件都随机安装，用户无法按照自己的具体要求进行二次开发。（3）价格昂贵，功能单一。RP软件的专业开发商提供的RP软件价格都十分昂贵，多在1万美元左右，而且仅限于数据处理模块，大多只具备模型显示、加支撑、切片、纠错等基本功能，后续的成型机控制模块则需用户自行解决。 4 国内RP技术的发展现状国内有多所高校自20世纪90年代初开始进行RP技术的研究开发。清华大学主要研究RP方面的现代成型学理论、SSM（Slicing Solid Manufacturing）、FDM工艺，并开展了基于SL工艺的金属模具的研究；华中科技大学研究LOM工艺，推出了HRP系列成型机和成型材料；西安交通大学开发出LPS和CPS系列的光固化成型系统及相应树脂，CPS系统采用紫外灯为光源，成型精度0.2mm。但RP技术在国内的应用还不十分广泛，目前仅限于大型企业和少部分科研院所。国内已成立多家RP服务中心，开始应用RP技术开发新产品。香港较内地RP技术起步较早，香港生产力促进局和香港科技大学、香港理工大学、香港城市大学等都拥有RP设备，但其重点是RP技术应用与推广而不是研制RP设备。台湾大学拥有LOM设备，台湾各单位及军方安装多台进口SL系列设备。目前国内在RP技术的研究应用上存在着研究队伍比较薄弱，资金投入有限，应用普及范围不够，没有统一协调的管理机制等缺陷。 5 快速成型技术的发展趋势长期以来，不断有一些学者和专家对RP的发展持观望和怀疑态度，尤其是在1998年受全球经济的不景气所影响，RP工业出现缓慢增长甚至某些方面为负增长。对此，Terry Wohlers在其著述的《2000年度全球快速成型及快速模具制造工业进展报告》中指出，RP工业将会在未来几年发生巨大的变化，主要体现在新技术、新工艺及信息网络化等方面。 5.1 开发概念模型机或台式机目前，RP技术向两个方向发展：工业化大型系统，用于制造高精度、高性能零件；自动化的桌面小型系统，此类系统称为概念模型机或台式机，主要用于制造概念原型。发达国家许多科研机构（如IBM公司）及教育单位（中等职业学校甚至中小学）已经开始购买此种小型RP设备，并极有可能进入家庭。美国通用汽车公司也计划为其每位工程师配备一台此类设备。采用桌面RP系统制造的概念原型，可用于展示产品设计的整体概念、立体型态布局安排，进行产品造型设计的宣传，作为产品的展示模型、投标模型等使用。 5.2 开发新的成型能源 SL、LOM、SLS等快速成型技术大多以激光作为能源，而激光系统（包括激光器、冷却器、电源和外光路）的价格及维护费用昂贵，致使成型件的成本较高，于是许多RP研究集中于新成型能源的开发。目前已有采用半导体激光器、紫外灯等低廉能源代替昂贵激光器的RP系统，也有相当多的系统不采用激光器而通过加热成型材料堆积出成型件。 5.3 开发性能优越的成型材料 RP技术的进步依赖于新型快速成型材料的开发和新设备的研制。发展全新的RP材料，特别是复合材料，如纳米材料、非均质材料、其它传统方法难以制作的复合材料已是当前RP成型材料研究的热点。目前国外RP技术的研究重点是RP成型材料的研究开发及其应用，美国许多大学里进行RP技术研究的科技人员多数来自材料和化工专业。 5.4 研究新的成型方法与工艺在现有的基础上，拓宽RP技术的应用，开展新的成型技术的探索。新的成型方法层出不穷，如三维微结构制造、生物活性组织的工程化制造、激光三维内割技术、层片曝光方式等。对于RP微型制造的研究主要集中于：RP微成型机理与方法、RP系统的精度控制、激光光斑尺寸的控制以及材料的成型特性等方面。目前制作的微零件仅是概念模型，并不能称之为功能零件，更谈不上微机电系统（MEMS）。要达到MEMS还需克服很多的问题，如：随着尺寸的减小，表面积与体积之比相对增大，表面力学、表面物理效应将起主导作用；微摩擦学、微热力学、微系统的设计、制造、测试等。 5.5 集成化生物科学、信息科学、纳米科学、制造科学和管理科学是21世纪的5个主流科学，与其相关的五大技术及其产业将改变世界，制造科学与其它科学交叉是其发展趋势。RP与生物科学交叉的生物制造、与信息科学交叉的远程制造、与纳米科学交叉的微机电系统等都为RP技术提供了发展空间。并行工程（CE）、虚拟技术（VT）、快速模具（RT）、反求工程（VR）、快速成型（RP）、网络（Internet、Intranet）相结合而组成的快速反应集成制造系统，将为RP的发展提供用力的技术支持。
https://www.china-dol.com/

作者: hermitcdz 时间: 2004-12-4 19:29
其实几年以来在快速原型技术方面有了很大的发展，也涌现出了更多的新型工艺，但是个人认为，现在不论是国产的还是进口的快速成型机普遍精度不高，在XY向上只有0.2~0.05mm的精度，在Z向上的精度更不好，只适用在很少的一部分领域中（虽然很多研究者认为这个东西的发展前景很好，这个我也同意）。由于是层积成型表面光洁度不高也就成了必然的问题，复杂麻烦的后期处理必不可少。所以要真的大量的运用在实际中还是要不少时间的，同时成型材料的高昂价格和部分工艺高昂的运行成本都成了这一技术快速发展的困扰。

作者: zhjmail2010 时间: 2004-12-9 11:23
精度可以呀？高精密的塑料齿轮都没有问题的，你也许用的是国产的吧，德国的东西你见过吗？精度相当好相当漂亮的

作者: tdjxidbbq 时间: 2004-12-31 22:15
PRO/E能用.STL文件格式直接打开

作者: hermitcdz 时间: 2005-1-2 11:22
我看见过美国、新加坡的，东西是不错不过一想到20000/kg的原料（SLA）价格就觉得贵。德国的到真的没有见过。

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