快速制造技术及其应用

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1、快速制造技术及其应用一、引言随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争从过去的单纯质量竞争，发展到要求在全生命周期内的全方位竞争-T（及时快速）、Q（高质量）、C（低成本）、S（优质售后服务）缺一不可。产品的开发制造速度日益成为竞争的主要矛盾，同时制造业既需要满足日益变化的用户需要，又要求制造技术有较强的灵活性，所以能够以小批量甚至单件生产而不增加产品成本的制造技术变得十分关键。快速制造技术是一项共性制造技术，应用领域广，其在美国、欧洲、日本已广泛应用于汽车、模具、电子电器、航空航天、造船、医疗卫生等工业领域，并对这些行业起到了显著的推动作用。在快速制造技术的支持下，

2、国外机电产品已实现“三个三”，即三个星期完成设计、三个月上市、市场寿命为三年。而我国机电产品的平均开发周期为12～24个月，大大落后于国外产品，我国必须大力发展快速制造技术才能提高国家核心竞争力。快速制造技术已成为一个争订单、抢市场的利器，成为降低产品开发市场风险的有效手段。快速制造技术最明显的优势是保证质量的情况下，成本低、周期短。新产品开发中的设计制造问题，可成熟地通过快速制造技术解决，在缩短产品开发周期和节省大量开发费用的同时，避免了产品投放市场初期出现质量问题而影响新产品声誉的情况，这就可使企业集中力量于产品的环保、节能和安全等现代产品设计主题研究。有大量

3、应用案例表明，快速开发制造系统技术将产品开发周期降为传统方法的1/5～1/10，开发费用降为1/3～1/5，它是产品快速开发的利器。二、快速制造技术(RM)（1）RM技术概念快速制造(RM--RapidManufacturing)是基于离散-堆积成形原理的先进制造技术的总称。基本定义为：由产品的三维CAD模型数据直接驱动，组装(堆积)材料单元而制造出任意复杂且具有使用功能的零件的科学技术。（2）RM技术分类间接快速制造通过RP完成工、模具制造，再采用工、模具进行批量生产直接快速制造通过RM直接完成功能零件（3）RM技术主要特点：产品三维CAD设计是RM的前提；无需

4、任何专用工具，产品的设计数据直接驱动RM设备堆积材料而进行成形制造过程；所完成的是具有使用功能的零件；所完成的功能零件的结构与形状无限制，可以是具有材料梯度、结构梯度和特殊孔隙的复杂形状。三、快速原型技术快速原型技术是快速制造大家族中最先产生的制造技术，在此基础上，又出现了快速铸造(RC)、快速模具(RT)和快速生物支架制造等。1.快速成形原理快速成型(RapidPrototyping–RP)技术是上世纪八十年代后期发展起来的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成套技术总称，它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成

5、部分。被认为是近20年来制造领域的一次重大突破。传统加工切削加工（车、铣、刨、磨）ΔM＜0（材料去除）热成型加工（铸造、锻压）ΔM＝0（等量材料）快速成形ΔM＞0（材料累加）2.快速成型工艺过程3.快速成型技术的特点直接由CAD数据制成三维实体无要传统的刀具、夹具不受零件结构与形状复杂程度的限制高度柔性，高度集成化可进行快速模具制造成本为传统加工的1/3～1/5周期缩短为1/5～1/104.快速成型（RP）已发展了十几中工艺方法，其中比较成熟并已商品化的方法主要有：光固法（SL—Stereolithography）叠层法（LOM—LaminatedObjectMa

6、nufacturing）激光选区烧结法（SLS—SelectiveLaserSintering）熔融沉积法（FDM—FusedDepositionModeling）三维印刷法（3DP—ThreeDimensionalPrinting）冰模法（rapidfreezeprototyping）喷粒法（BPM—BallisticParticleManufacturing）掩模固化法（SGC—SolidGroundCuring）光固法（SL—Stereolithography）西安交通大学SPS系列光固化快速成型机扫描速度：8m/s,制件精度：±0.1mm快速成型（RP）的

7、数据处理软件主要完成STL文件接口输入、STL文件可视化及编辑、STL文件缺陷修复、模型分层以及加支撑等五大功能。设备控制软件用以完成设备的操作和控制，进行成型件的制作。叠层法（LOM—LaminatedObjectManufacturing）Z轴激光束激光选区烧结法（SLS—SelectiveLaserSintering）刮平辊子扫描镜零件铺粉装置激光器升降台透镜Titaniumalloynozzlemadebyselectivelaserandcapacitordielectrics.119,120sintering(SLS)showingsharpnesso

8、fgroo