快速成型技术的介绍!!!

发表于 2005-8-18 18:59:44 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 打印 上一主题 下一主题 64 64573

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各位以下是关于快速成型的历史背景,发展史,特点,应用等方面的介绍!QQ325057324  
一、快速成型技术形成的历史背景:
90年代开始,随着冷战时代的结束,市场环境发生了巨大的变化。一方面表现为消费者需求日趋主体化、个性化和多样化;另一方面则是产品制造商们都着眼于全球市场的激烈竞争。面对市场,产品制造商们不但要很快地设计出符合人们消费需求的产品,而且必须很快地生产制造出来,抢占市场。因此,面对一个迅速变化且无法预料的买方市场,以往传统的大批量生产模式对市场的响应就显得越来越迟缓与被动。快速响应市场需求,已成为制造业发展的重要走向。为此,这些年来工业化国家一直在不遗余力地开发先进制造技术,以提高制造工业发展水平,以便在激烈的全球竞争中占有一席之地。与此同时,计算机、微电子、信息、自动化、新材料、和现代企业管理技术的发展日新月异,这些技术、产业的发展与进步,给产品创意、研究开发、设计、工艺设计、加工准备、制造工艺、装备、装配、质量保证、生产管理和企业经营都有带来了重大变革,产生了一批新的制造技术和制造模式,制造工程与科学取得了前所未有的成就。快速成形技术就是在这种背景下逐步形成并得以发展。快速成形技术的发展,使得产品设计、制造的周期大大缩短,提高了产品设计、制造的一次成品率,降低产品开发成本,从而给制造业带来了根本性的变化。
  
二、快速成型的发展史:
快速原型技术概念即RP(Rapid Prototyping Technology)概念的提出可追朔到1979年,日本东京大学生产技术研究所的中川威雄教授发明了叠层模型造型法,美国3M公司的Alan J. Hebert(1978)、日本的小玉秀男(1980)、美国UVP公司的Charles W. Hull(1982)和日本的丸谷洋二(1983),在不同的地点各自独立地提出了RP的概念,即用分层制造产生三维实体的思想。Charles W. Hull 在UVP的继续支持下,完成了一个能自动建造零件的称之为Stereolithography Apparatus (SLA)的完整系统SLA-1,1986年该系统获得专利,这是RP发展的一个里程碑。同年,Charles W.Hull和UVP的股东们一起建立了3D System公司。1988年,美国3D Systems公司率先推出快速原型实用装置—激光立体造型即SLA(Stereo Lightgraphy Apparatus-250),并以年销售增长率为30%~40%的增幅在世界市场出售。与此同时,其它的成形原理及相应的成形系统也相继开发成功。1984年Michael Feygin提出了薄材叠层(Laminated Object Manufacturing,以下简称LOM)的方法,并于1985年组建Helisys公司,1992年推出第一台商业成形系统LOM-1015。1986年,美国Texas大学的研究生C. Deckard提出了选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,简称SLS)的思想,稍后组建了DTM公司,于1992年开发了基于SLS的商业成形系统Sinterstation。Scott Crump在1988年提出了熔融成形(Fused Deposition Modeling,简称FDM)的思想,1992年开发了第一台商业机型3D-Modeler。近年来,随着扫描振镜性能的提高,以及材料科学和计算机技术的发展,快速原型技术已日趋成熟,并于1994年正式进入推广普及阶段。自从80年代中期SLA光成形技术发展以来到90年代后期,出现了几十种不同的RP技术,除前述几种外,典型的还有3DP等。但是,SLA、LOM、SLS和FDM四种技术,目前仍然是RP技术的主流。  
三、快速成型技术的特点:
1、RP 技术在不需要任何刀具,模具及工装卡具的情况下,可将任意复杂形状的设计方案快速转换为三维的实体模型或样件,这就是 RP 技术所具有的潜在的革命意义。它为技术人员之间,以及技术人员与企业决策者、产品的用户等非技术人员之间提供了一个更加形象、完整、方便的工程交流工具。快速、准确、以及制造复杂模型的能力是 RP 技术突出的优点。
2、用 RP 技术快速制造出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、市场订货以及企业的决策等,非常有利于早找错早修改早优化,从而大大提高了新产品开发的一次成功率,缩短了开发周期,降低了研发成本。同时, RP 技术有力地支持了同步工程的实施,可为制造业企业带来不可估量的收益。
   3、 快速原型技术突破了“毛坯→切削加工→成品”的传统的零件加工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。与传统的切削加工方法相比,快速原型加工具有以下优点:
    (1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等,大大降低了新产品的开发成本和开发周期。
    (2)属非接触加工,不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具,无刀具磨损和切削力影响。   
    (3)无振动、噪声和切削废料。
    (4)可实现夜间完全自动化生产。
    (5)加工效率高,能快速制作出产品实体模型及模具。
    下表为快速原型技术与传统切削方法的比较。
快速原型技术与传统切削方法比较表
比较项次  加工技术
  机床切削加工  加速原型技术)加工
加工方法  去除多余材料的切削加工  叠层加工
加工对象  固体  液体,图象,粉末
工具  切削工具  光束
最小加工单位  直径1um左右的点  边长200um  左右的三角形
零件生成  最小加工单位的聚合体  最小加工单位的聚合体
快速成形技术有以下特点:
  (1) 制造原型所用的材料不限,各种金属和非金属材料均可使用;
  (2) 原型的复制性、互换性高;
  (3) 制造工艺与制造原型的几何形状无关,在加工复杂曲面时更显优越;
  (4) 加工周期短,成本低,成本与产品复杂程度无关,一般制造费用降低50%,加工周期节约70%以上;
  (5) 高度技术集成,可实现了设计制造一体化;
四、快速成型的应用:
计算机控制下,CAD数据驱动制作出来的模型比图纸和计算机屏幕提供了一个信息更丰富、更直观的实体。国际统计资料表明,RP原型中1/3被用来作为可视化的手段,用于评估设计、协助设计模具,沟通设计者与制造商及工程投标,1/3被用来进行试装配和性能试验,如空气动力学试验、光弹应力分析等,1/4以上用于协助完成模具制造。以RPM为技术支撑的快速模具制造RT(Rapid Tooling)也正是为了缩短新产品开发周期,早日向市场推出适销对路的、按客户意图定制的多品种、小批量产品而发展起来的新型制造技术。由于产品开发与制造技术的进步,以及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向,使得产品(尤其是消费品)的寿命周期越来越短已成为不争的事实。例如,汽车、家电、计算机等产品,采用快速模具制造技术制模,制作周期为传统模具制造的1/3~1/10,生产成本仅为1/3~1/5。所以,工业发达国家已将RPM/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究课题和制造业核心技术之一,我国也已开始了快速制造业的研究与开发应用工作。原型制造的另一个重要应用领域是医疗。它用于制作教学或手术参考的模型,或帮助制造假肢,用于外科修复。
五、快速成型技术的原理:
RP技术的基本原理是:快速成形技术(快速原型技术,RP技术)是计算机辅助设计及制造技术、逆向工程技术、分层制造技术(SFF)、材料去除成形(MPR)材料增加成形(MAP)技术以及它们的集成。是用离散分层的原理制作产品原型的总称(产品三维CAD模型→分层离散→按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料→生成实体模型。)将计算机内的三维实体模型进行分层切片得到各层截面的轮廓,计算机据此信息控制激光器(或喷嘴)有选择性地切割一层又一层的片状材料(或固化一层层的液态光敏树脂,烧结一层层的粉末材料,或喷射一层层的热熔材料或粘合剂等方法)形成一系列具有一个微小厚度的片状实体,再采用粘接、聚合、熔结、焊接或化学反应等手段使其逐层堆积成一体制造出所设计的三维模型或样件。   
   
图1 快速成形系统工作流程
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沙发
发表于 2005-9-13 15:54:01 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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老大,你的图到哪去了!
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板凳
发表于 2005-8-24 11:54:06 | 只看该作者

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地板
发表于 2005-8-25 21:16:57 | 只看该作者

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