快速原型制造技术及其应用

2017-07-12赵显日

科学中国人 2017年23期

关键词：原型模具工艺

赵显日

辽宁石化职业技术学院机械技术系

快速原型制造技术及其应用

赵显日

辽宁石化职业技术学院机械技术系

快速原型制造技术是先进制造技术之一，目前技术比较成熟。本文主要对快速原型制造技术的相关内容进行分析，对快速原型制造技术的实际使用状况进行研究。

快速原型制造技术；原理；工艺方法；应用

快速原型技术包含了多方面的制造技术。随着社会经济的不断发展，计算机的使用范围不断增加，相应的产品造型和设计能力也得到了加强，但是在产品设计成型之时，准备投入生产的时候，在对产品设计的实际价值进行评价、论证的时候，基本上还是采用了过去的模式。为了更好的提高产品的质量，在对产品进行开发、设计和生产的过程中，都还要不断的降低资金损耗，提升其速度。快速原型技术的产生，就有效的弥补了其中的不足，并且受到了国外的青睐。

1 快速原型制造技术工艺方法

1.1 立体光刻

立体光科又名立体印刷或光造型，该方式主要是运用液态光敏树脂的光固化原理，其中液槽中主要保留了光敏树脂，该形态以液体为主，在适当的范围内，利用适量的紫外波长激光束进行直射，随后就会产生固化的情况。在进行操作的过程中，工作台以液面为主，在激光光电融合之后，再次利用计算机对液面进行细致扫描，使其在同等层面内进行适量的固化。在完成一部分扫描后，相应的固化情况就会出现，而没有被照射的地方，仍然处于液态的状况。随后利用升降架的作用，适当降低平台高度，其顶部又会形成树脂，然后进行第二部分的扫描，新的固体表面和上层会紧密联系起来，不断重复操作，保证零件的完成。在现在的技术条件下，最为先进的技术就是SLA方法，针对工艺来说，其显著优势就是制作零件较为精准，并且在CAD模型设计中使用广泛，能够提供样品和实验模具。

1.2 分层实体制造

根据零件的分层构造，对箔材和纸进行切割，在得到层片之后进行融合，完成三维实体。第一要准备相应的箔材，在计算机的把控中运用CO2激光器完成该层的外形切割，针对非零件部分，就要全部切碎，进行清楚。在完成该层后，在填入箔材，对其进行来回碾压，然后加热，使用固化粘结剂把两个部分进行融合，然后把该轮廓切除，不断进行上述操作，以便获得系统的零件。

对现在的纸片层压式工艺进行分析，发现其模具主要是以纸为主要素材，然后不断逐层叠加纸片，在纸片后面加入热熔性粘合剂，在裁切之后可以保证其模型的产生，其优势在于速度快、资金消耗少，比较适合在办公室中使用。

1.3 熔融沉积成形

该技术是以分层粘结制造为基础，该材料熔融温度低、粘度低、容易融合、收缩率小。材料出现后，利用计算机的运用，喷头可以进行X-Y联动扫描，并且可行Z向运动，其喷头中的丝材会加热，而且和熔点相比比较高。在进行扫描的时候，喷头可把熔融材料喷出，在迅速冷冻之后加工层开始出现而且可以和上层进行融合，利用这种扫描方式能够进一步加强空间实体的形成。针对工艺来说，其核心就是对半流动成形材料进行保护，使其处于凝固温度点，一般情况下需要高出凝固温度大约1℃。其优势在于速度快、污染小，可以在办公室环境中运用。

2 快速原型制造技术的应用

2.1 在模具制造中的应用

在模具制造的过程中，利用快速原型制造技术，能够对产品设计的先进程度进行的帮助，可以大大减少产品投放市场的时间，以该技术为基础的模具发展形势已经兴起，并在快速制造方面发挥了重要的作用。针对金属模具中的快速制造而言，其内容以零件三维造型为核心，快速形成系统能够进行分层堆积，从而保证金属模具和零件最终形成不需要进行相关工艺的转化。其中金属模具间接快速制造，主要是利用快速形成技术，把快速模型构建出来，该模型具有实际的外形，然后以快速原型为核心，然后利用其他技术对该模具进行复制。

2.2 在产品开发领域的应用

针对新产品设计和研究来说，还需要不断的进行验证、设计和研发。利用快速原型技术对其进行使用，在产品研发初始阶段可以获得产品原型，所以可以检验产品的性能，在实际运用的时候能够排除其错误的产生，这样不仅可以降低制造成本，还能保证产品的质量。并且，利用该技术，可以提升其制作效率，减少时间的浪费。

（1）提升系统的性能是该技术发展的核心内容。现在这个系统的资金投入为10万美元以上,系统运行费用也会增加，激光器需要不断转换，耗资较大，对该技术的使用造成了阻碍。

（2）加工常规材料是该技术的主要模式。快速原型制造系统的材料投资较大，还具有一定的危险性，其易碎和翘曲也是其劣势所在，怎样把其运用到工业常规用材中去，还需要进一步的研究。

（3）完成系统接口的通用化。快速原型技术无模成形,是以CAD系统为基础设计产品，并在计算机控制的设备上直接生产相应的产品，不需要模具的支持，能够节约材料和资金损耗。所以，该技术可以使用由三维CAD模型构造的复杂原型，节省了很多不必要的过程，大大减少了产品出现的时间，减少了资金损耗，从而使得产品能够迅速进入市场进行检验，及时获得用户的意见和想法。但是CAD系统的接口还没有通用格式，存在一些问题，阻碍了快速原型技术的使用和推行，所以还需要不断的进行研究，找到通用化系统的接口。