快速成形与制造技术.pptx

第四章快速成形与制造技术(RPT)Rapid Prototyping Technology
一、快速成形技术的产生
快速原型(Rapid Prototyping,RP)技术,又称快速成形技术,是20世纪80年代后期首先在美国产生并商品化,90年代在全球迅速发展起来的制造新技术。快速原型是继60年代NC技术之后制造领域的又一重大突破,是先进制造技术群中的重要组成部分。
技术背景
20世纪80年代以来,计算机技术、材料科学、CAD/CAM、精密传动技术、激光技术以及结构科学等的飞速发展与交叉渗透,为快速原型技术(RPT)的发生和发展奠定了坚实的技术基础。
市场背景
由于全球市场一体化的形成,制造业的竞争剧烈,产品开发周期的长短影响到一个企业的生死存亡。因此,客观上需要一种可以直接地将设计数据快速地转化为三维实体的技术。这样,不但可以快速直观地验证设计的正确性,而且可以向客户、甚至仅仅是有意向的潜在客户提供未来产品的实体模型,从而达到迅速占领市场的目的。
早期发展
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)
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。与此同时,其它的成形原理及相应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。
美国的3D Systems公司于1988年生产出了世界上第一台现代快速成型机——SLA-250(液态光敏树脂选择性固化成型机),开创了快速成型技术发展的新纪元。
国内快速原型技术发展概况  

我国RP研究工作起步于90年代初。1994年以来,我国已有20几家企业或机构从国外引进RP机器。但由于引进价格昂贵,如美国3Dsystem公司生产的及SLA250系统售价20万美元,SLA500价格高达40万美元,加之材料也依靠进口,使生产成本过高,往往是国内企业无法承受的。 为了解决中国制造业对RP的迫切需求,1991年以来,在中国政府资助和支持下,一些高等院校和研究机构积极开展RP研究,并取得较大的进展。
清华大学、西安交通大学、南京航天大学、华中理工大学、上海交通大学、华北工学院等在成形理论、工艺方法、设备、材料、软件等方面做了大量的研究、开发工作。
有些单位已开发出商品化、能做出复杂原型的RP系统。例如北京隆源公司开发的AFS 300激光快速成形机(选择性激光烧结系统)、华中的HRP系统、清华大学研制的多功能快速造型系统MRPMS和基于FDM的熔融挤出成形系统(MEM 250)等。
此外,国内的家电行业在快速成形系统的应用上,走在了国内前列。如广东的美的、华宝、科龙、江苏的春兰、小天鹅,青岛的海尔等,都先后采用快速成形系统来开发新产品,收到了很好的效果。
目前,国内由政府资助,正在深圳、天津等地建立一批向企业提供快速成形技术的服务机构,推动快速成形技术在我国的广泛应用。在模具制造业,可以利用快速成形技术制得的快速原型,结合硅胶模、金属冷喷涂、精密铸造、电铸、离心铸造等方法生产模具;快速成形件也可以直接或间接制得EDM电极,用于电火花加生产模具;快速成形技术制得的快速原型也可以直接作为模具。