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国内外现状和发展趋势引言快速成型技术(RapidPrototyping , 简称 RP) 是国际上二十世纪八、九十年代发展起来的一种新型的制造技术”。它基于增材制造的原理(MaterialIncreaseManufacturing ,简称 MIM) ,根据零件的 CAD 模型直接成型复杂的零部件或模具, 不需要任何工装, 突破了传统去材法或变形法加工的许多限制,堪称制造领域人类思维的一次飞跃。其汇集了计算机科学、 CAD / CAM 、数控技术、计算机图形学、激光技术、新材料等诸多工程领域的先进成果, 解决了, 传统加工方法中复杂零件的快速制造难题,能自动、快速、准确地将设计转化成一定功能的产品原型或直接制造零件, 对缩短企业产品的开发周期、节约开发资金、提高企业的市场竞争力均具有重大的意义。 RP 技术的研究与开发在国外得到了广泛重视。本文将从以下儿方丽对该技术的最新成果作一综述,并对未来的发展趋势加以探讨。 1 快速成型新设备最近几年,快速成型新设备的研制与开发集中体现在两个方面,一是原有 RP 的设备完善与提高, 推出性能更高、功能更强的改进型; 二是新型 RP 设备的涌现。在原有设备的完善与发展方而,德国 EOS 公司树脂光照成型设备 STEREOSMAX60O 的制作范围为 60Omm × 60Omm × 400n'fin .激光扫描速度可达 10m /s ;粉末烧结成型设备 EOSINTS 一 700 的制作范围为 700mnl × 380mm × 380mlTl , 激光扫描速度可达 2. 5m /S, 专门用于铸造砂型的制作。日本 CEMT 公司的树脂光照成型设备 SOUP 一 1000 的制作范围更大,为 1000 mrn × 800mnl × 500mnl 。美国 DTM 公司的 Sinterstation2500 的制作范围达 300nlln × 381mlTl × 432mlTl , 制作能力比 Sinterstation 2000 儿乎大一倍, 在汽车和航空制造业中将有更大用途。它采用在 z 方向的动态聚焦技术,使激光光斑在大零件的边缘也能保持较小的圆形,保证整个原型有较高的分辨率。 DTM 公司最近又推出了新的快速成型系统 Sinterstation2500plus 。 3DSystems 公司的 SLA 一 500 / 40 ,其制作速度比 SLA 一 500 /30 的制作速度快 45% SL A一 250 /50 的制作速度比 SL A一 250 /40 的快 6o%; SL A一 350 采用 Zephyr 再涂层技术,最上而的待成型树脂用真空吸附式刊板结构涂布供给,不需要沉入液态树脂中,提高厂速度,在制作的原型中不再混有液态树脂。 3DSystems 公司最近又推出了性能更为强大的 SL A一 7000 , 可以进行包括高强度sL树脂在内的各种树脂的成型。 Helisys 公司的 L0M 一 2030 成型速度比第一代机快 30% Stratasys 的 FDM 一 1650 采用改进的挤出头和软件, 速度比 FDM 一 1600 快3倍。而 FDM 一 8000 的制作速度比 FDM 一 1650 快1倍, 制作范围达 508n1m × 431n1m × 610n1m , 精度为 0. 13n1m 。目前儿乎所有 RP 设备的 x—Y 精度都已经非常高,甚至可达数控机床水平,但 Z 方向精度牵涉到材料变形和难于直接精确监控等因素,一般都大于 0. 1n1m 。新型设备方面, RIKEN 与 NrITrDATACMET 公司合作开发了 C0SMART(Colors0lidModelingAdvancedRIKENTechnology) 系列的快速成型设备,主要包括 COSMART —S、 COSMART —I与 SMART —M。 COSMART —S 是一台与 SOUP 类似的设备,目前在彩色树脂成型方面取得很大成绩; COSMART —I 另外包括一台 WAX 合浸装置和一台粉末去除装置, 已成功制造出彩色 DNA 大分子模型, 受到业界的广泛关注; SMART — M(SolidHighSpeedMilling) 是一台 RP 与高速铣相结合的设备, 反映了快速成型技术的一个重要发展趋势;此外, AMINOCORPORATION 开发了精密压制成形设备, AutostradeCo . Ltd . 开发了类似于 SL 的设备 E— DARTS , DenkenEngineeringCo . Ltd . 开发了 SLP 一 600 设备, HitachiLtd .开发了 x— rayCT 设备, ImanishiManufacturingCo . Ltd .开发了 S— Ar t 设备