趙顯日

遼寧石化職業(yè)技術(shù)學院機械技術(shù)系

快速原型制造技術(shù)及其應(yīng)用

趙顯日

遼寧石化職業(yè)技術(shù)學院機械技術(shù)系

快速原型制造技術(shù)是先進制造技術(shù)之一，目前技術(shù)比較成熟。本文主要對快速原型制造技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進行分析，對快速原型制造技術(shù)的實際使用狀況進行研究。

快速原型制造技術(shù)；原理；工藝方法；應(yīng)用

快速原型技術(shù)包含了多方面的制造技術(shù)。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，計算機的使用范圍不斷增加，相應(yīng)的產(chǎn)品造型和設(shè)計能力也得到了加強，但是在產(chǎn)品設(shè)計成型之時，準備投入生產(chǎn)的時候，在對產(chǎn)品設(shè)計的實際價值進行評價、論證的時候，基本上還是采用了過去的模式。為了更好的提高產(chǎn)品的質(zhì)量，在對產(chǎn)品進行開發(fā)、設(shè)計和生產(chǎn)的過程中，都還要不斷的降低資金損耗，提升其速度?？焖僭图夹g(shù)的產(chǎn)生，就有效的彌補了其中的不足，并且受到了國外的青睞。

1 快速原型制造技術(shù)工藝方法

1.1 立體光刻

立體光科又名立體印刷或光造型，該方式主要是運用液態(tài)光敏樹脂的光固化原理，其中液槽中主要保留了光敏樹脂，該形態(tài)以液體為主，在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，利用適量的紫外波長激光束進行直射，隨后就會產(chǎn)生固化的情況。在進行操作的過程中，工作臺以液面為主，在激光光電融合之后，再次利用計算機對液面進行細致掃描，使其在同等層面內(nèi)進行適量的固化。在完成一部分掃描后，相應(yīng)的固化情況就會出現(xiàn)，而沒有被照射的地方，仍然處于液態(tài)的狀況。隨后利用升降架的作用，適當降低平臺高度，其頂部又會形成樹脂，然后進行第二部分的掃描，新的固體表面和上層會緊密聯(lián)系起來，不斷重復操作，保證零件的完成。在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，最為先進的技術(shù)就是SLA方法，針對工藝來說，其顯著優(yōu)勢就是制作零件較為精準，并且在CAD模型設(shè)計中使用廣泛，能夠提供樣品和實驗模具。

1.2 分層實體制造

根據(jù)零件的分層構(gòu)造，對箔材和紙進行切割，在得到層片之后進行融合，完成三維實體。第一要準備相應(yīng)的箔材，在計算機的把控中運用CO2激光器完成該層的外形切割，針對非零件部分，就要全部切碎，進行清楚。在完成該層后，在填入箔材，對其進行來回碾壓，然后加熱，使用固化粘結(jié)劑把兩個部分進行融合，然后把該輪廓切除，不斷進行上述操作，以便獲得系統(tǒng)的零件。

對現(xiàn)在的紙片層壓式工藝進行分析，發(fā)現(xiàn)其模具主要是以紙為主要素材，然后不斷逐層疊加紙片，在紙片后面加入熱熔性粘合劑，在裁切之后可以保證其模型的產(chǎn)生，其優(yōu)勢在于速度快、資金消耗少，比較適合在辦公室中使用。

1.3 熔融沉積成形

該技術(shù)是以分層粘結(jié)制造為基礎(chǔ)，該材料熔融溫度低、粘度低、容易融合、收縮率小。材料出現(xiàn)后，利用計算機的運用，噴頭可以進行X-Y聯(lián)動掃描，并且可行Z向運動，其噴頭中的絲材會加熱，而且和熔點相比比較高。在進行掃描的時候，噴頭可把熔融材料噴出，在迅速冷凍之后加工層開始出現(xiàn)而且可以和上層進行融合，利用這種掃描方式能夠進一步加強空間實體的形成。針對工藝來說，其核心就是對半流動成形材料進行保護，使其處于凝固溫度點，一般情況下需要高出凝固溫度大約1℃。其優(yōu)勢在于速度快、污染小，可以在辦公室環(huán)境中運用。

2 快速原型制造技術(shù)的應(yīng)用

2.1 在模具制造中的應(yīng)用

在模具制造的過程中，利用快速原型制造技術(shù)，能夠?qū)Ξa(chǎn)品設(shè)計的先進程度進行的幫助，可以大大減少產(chǎn)品投放市場的時間，以該技術(shù)為基礎(chǔ)的模具發(fā)展形勢已經(jīng)興起，并在快速制造方面發(fā)揮了重要的作用。針對金屬模具中的快速制造而言，其內(nèi)容以零件三維造型為核心，快速形成系統(tǒng)能夠進行分層堆積，從而保證金屬模具和零件最終形成不需要進行相關(guān)工藝的轉(zhuǎn)化。其中金屬模具間接快速制造，主要是利用快速形成技術(shù)，把快速模型構(gòu)建出來，該模型具有實際的外形，然后以快速原型為核心，然后利用其他技術(shù)對該模具進行復制。

2.2 在產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用

針對新產(chǎn)品設(shè)計和研究來說，還需要不斷的進行驗證、設(shè)計和研發(fā)。利用快速原型技術(shù)對其進行使用，在產(chǎn)品研發(fā)初始階段可以獲得產(chǎn)品原型，所以可以檢驗產(chǎn)品的性能，在實際運用的時候能夠排除其錯誤的產(chǎn)生，這樣不僅可以降低制造成本，還能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。并且，利用該技術(shù)，可以提升其制作效率，減少時間的浪費。

（1）提升系統(tǒng)的性能是該技術(shù)發(fā)展的核心內(nèi)容?，F(xiàn)在這個系統(tǒng)的資金投入為10萬美元以上,系統(tǒng)運行費用也會增加，激光器需要不斷轉(zhuǎn)換，耗資較大，對該技術(shù)的使用造成了阻礙。

（2）加工常規(guī)材料是該技術(shù)的主要模式。快速原型制造系統(tǒng)的材料投資較大，還具有一定的危險性，其易碎和翹曲也是其劣勢所在，怎樣把其運用到工業(yè)常規(guī)用材中去，還需要進一步的研究。

（3）完成系統(tǒng)接口的通用化?？焖僭图夹g(shù)無模成形,是以CAD系統(tǒng)為基礎(chǔ)設(shè)計產(chǎn)品，并在計算機控制的設(shè)備上直接生產(chǎn)相應(yīng)的產(chǎn)品，不需要模具的支持，能夠節(jié)約材料和資金損耗。所以，該技術(shù)可以使用由三維CAD模型構(gòu)造的復雜原型，節(jié)省了很多不必要的過程，大大減少了產(chǎn)品出現(xiàn)的時間，減少了資金損耗，從而使得產(chǎn)品能夠迅速進入市場進行檢驗，及時獲得用戶的意見和想法。但是CAD系統(tǒng)的接口還沒有通用格式，存在一些問題，阻礙了快速原型技術(shù)的使用和推行，所以還需要不斷的進行研究，找到通用化系統(tǒng)的接口。

3 結(jié)語

綜上所述，快速原型制造技術(shù)是一種新型的制造技術(shù)，我們通過分析快速原型制造技術(shù)工藝方法，探討其在模具制造和產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用情況可以看出其技術(shù)的先進性，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)一定會在更多的領(lǐng)域中得到廣泛的使用，并且為社會做出更大的貢獻。

[1]于景華,朱玉泉.基于Magic前處理的快速原型制造[J].機械制造與自動化,2016,（3）：146-148

[2]羅建春,高誠輝,彭育輝等.面向快速原型制造的數(shù)據(jù)模型簡化處理[J].現(xiàn)代制造工程,2012,（1）：84-87

[3]唐通鳴,裴一,李志揚等.基于Pro/E的三葉結(jié)快速原型制造[J].制造業(yè)自動化,2015,（3）：57-59

趙顯日（1966-），女，遼寧鳳城人,遼寧石化職業(yè)技術(shù)學院副教授，主要研究方向是機械設(shè)計與制造。