龍懷遠(yuǎn) 曾繼釗

摘 要：快速成型技術(shù)主要是在20世紀(jì)90年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種高新設(shè)計(jì)制造技術(shù)，它通過(guò)使人們腦中的設(shè)計(jì)概念可以迅速變成一種實(shí)實(shí)在在的物品，而風(fēng)靡于全球，在快速成型技術(shù)中，最值得一提的就是在整個(gè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研發(fā)過(guò)程中，它并不需要借助任何模具以及我們常用到的工藝設(shè)備，而只用一種快速成膜技術(shù)來(lái)大大縮短商品生產(chǎn)周期。當(dāng)今社會(huì)企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，快速成型技術(shù)也成為一家企業(yè)商品競(jìng)爭(zhēng)力核心重要技術(shù)，在一項(xiàng)問(wèn)卷調(diào)查中表明，全球大概有400多家精鑄工廠中，93%以上的工廠都使用過(guò)快速成膜技術(shù)，而這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于加工新產(chǎn)品和增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)應(yīng)急能力有著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：快速成型技術(shù);模具設(shè)計(jì);工業(yè)

1 常用快速成形方法在熔模鑄造中的應(yīng)用

我們常常用運(yùn)用到的模具制造技術(shù)中，不僅可以輸入有其他的CAD軟件建立起來(lái)的稽核三維模型，還可以通過(guò)接收工業(yè)CT掃描的數(shù)據(jù)文件來(lái)得知制作模具的準(zhǔn)備條件，例如通過(guò)對(duì)CT掃描，我們可以獲得一個(gè)臨界的斷面的二維圖像，緊接著我們通過(guò)圖像來(lái)處理，將軟件各個(gè)斷面組合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)實(shí)實(shí)在在可觀可感的三維幾何模型，再通過(guò)傳送將快速機(jī)制形成的模樣，迅速融注在應(yīng)用當(dāng)中，而這種復(fù)原的方法，也可以將機(jī)械零件在仿制的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工業(yè)化的效率提升，通過(guò)運(yùn)用快速成型技術(shù)制作精鑄模具。我們可以將母模翻制環(huán)氧樹(shù)脂或硅橡膠壓制成型，也可以通過(guò)將CD系統(tǒng)中的不同壓塊模型的三維幾何模型輸入到快速成型模型中，從而形成模型，這種模型主要適用于小批量的生產(chǎn)，但如果一個(gè)母膜它的表面噴漆大概有兩毫米厚的時(shí)候，這時(shí)候在填充環(huán)氧樹(shù)脂的過(guò)程中，金屬環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合壓型的模型可以更加高效率地滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際數(shù)百件生產(chǎn)金融產(chǎn)品的要求，而在快速成膜技術(shù)中使用sls的方法，通過(guò)對(duì)其加工轉(zhuǎn)化，也就是說(shuō)，將樹(shù)脂粉末轉(zhuǎn)化成一種帶有固定性數(shù)值的鋼粉，在使用激光技術(shù)燒制成壓形，然后在燒掉樹(shù)脂，將銅液滲入到孔隙中，由此種方法得到的壓型強(qiáng)度最高，導(dǎo)熱性能最強(qiáng)，基本上可以與金屬相媲美。此外，快速成型技術(shù)也可以用于制作一些不規(guī)則的器具，在20世紀(jì)90年代的時(shí)候，美國(guó)國(guó)家科學(xué)室開(kāi)展了一項(xiàng)名為快速制造技術(shù)的研究，在這個(gè)研究中，它通過(guò)SLS方法將滾筒噴射在一層對(duì)火這種物質(zhì)人耐力較高的塑料粉末中，它沒(méi)有驅(qū)動(dòng)激光發(fā)射頭，而是通過(guò)驅(qū)動(dòng)噴墨打印頭，按照一個(gè)仿制品的截面來(lái)拍攝膠水，實(shí)現(xiàn)打印，通過(guò)重復(fù)這樣的過(guò)程，完成了快速制造技術(shù)的零件制作，這種方法被命名為三維打印技術(shù)，它具有運(yùn)行費(fèi)用第一運(yùn)行速度快的優(yōu)勢(shì)，而也是這種做法打開(kāi)了國(guó)際上快速成型技術(shù)的發(fā)展。

2 傳統(tǒng)快速成形方法的不足

此外快速成型技術(shù)也可以用于制作一些不規(guī)則的器具，在20世紀(jì)90年代的時(shí)候，美國(guó)國(guó)家科學(xué)室開(kāi)展了一項(xiàng)名為快速制造技術(shù)的研究，在這個(gè)研究中，它通過(guò)SLS方法將滾筒噴射在一層對(duì)火這種物質(zhì)人耐力較高的塑料粉末中，它沒(méi)有驅(qū)動(dòng)激光發(fā)射頭，而是通過(guò)驅(qū)動(dòng)噴墨打印頭，按照一個(gè)仿制品的截面來(lái)拍攝膠水，實(shí)現(xiàn)打印，通過(guò)重復(fù)這樣的過(guò)程，完成了快速制造技術(shù)的零件制作，這種方法被命名為三維打印技術(shù)，它具有運(yùn)行費(fèi)用第一運(yùn)行速度快的優(yōu)勢(shì)，而也是這種做法打開(kāi)了國(guó)際上快速成型技術(shù)的發(fā)展。FDM 法盡管最容易適應(yīng)熔模鑄造的工藝要求，但制成蠟?zāi)５某叽缇群捅砻尜|(zhì)量尚不盡如人意，而 LOM法雖模樣質(zhì)量尚可，但難以適應(yīng)熔模鑄造，因此，目前后二種方法在熔模鑄造中推廣應(yīng)用均受到一定限制。 這樣就當(dāng)前快速成型技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大的不足和趨勢(shì)，再第三部分筆者將根據(jù)第二部分分析的不足進(jìn)一步闡釋其改良途徑，促進(jìn)快速成型技術(shù)的發(fā)展。

3 熔模鑄造中應(yīng)用 SLA 和SLS 的新進(jìn)展

SLA法在1987年的時(shí)候就面臨著被商業(yè)化的重新洗牌了，最開(kāi)始它是用來(lái)制作一些實(shí)體模型的，具有一定的功能性質(zhì)和合成性質(zhì)，到了20 世紀(jì)90年代的時(shí)候，美國(guó)的 3D System Inc 軟件開(kāi)發(fā)成功之后，SLA 快速成型技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了飛躍，其中內(nèi)部呈蜂窩形結(jié)構(gòu)的一種零件很受追捧，這種結(jié)構(gòu)讓大家更匪夷所思的不光是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，還有其外表的光滑致密程度，這都為租客節(jié)省了 90%多的制模材料，在焙燒型殼的時(shí)候，不少模具具有變化性較強(qiáng)的型殼，很容易發(fā)生脹裂。在快速成膜技術(shù)中，有些時(shí)候如果殼殼中殘留的灰塵較多，就會(huì)導(dǎo)致鑄件表面產(chǎn)生一些非金屬雜質(zhì)的不純，這就是一個(gè)元件的缺陷，而這種缺陷如果留在了關(guān)鍵部位，甚至?xí)绊懙秸麄€(gè)工業(yè)生產(chǎn)和整個(gè)臨界的組裝，緊接著是重金屬元素的含量，重金屬元素的含量，對(duì)于制造高溫合金來(lái)說(shuō)比較重要，例如在對(duì)SLA光固化樹(shù)脂的制造過(guò)程中，就是一種長(zhǎng)期約束，而它如果在某個(gè)殼殼中并沒(méi)有燃燒干凈，發(fā)生了殘灰就可能污染合金，而這種合金一旦污染，就會(huì)使原本能達(dá)到的高溫高壓條件得到了足，卻進(jìn)而使注解報(bào)廢，最后將穩(wěn)定性控制在一個(gè)合理的范圍，將濕度和干度要求以及光源控制到一個(gè)合理的范圍內(nèi)，這也是十分重要的，在采用SLA模樣進(jìn)行小批量生產(chǎn)精密鑄件的時(shí)候，也要考慮到以下幾個(gè)問(wèn)題，一是這個(gè)模樣是否和鑄件能達(dá)到的尺度是精確吻合的，二是它的生產(chǎn)成本以及交貨日期是否是明確的。絕大多數(shù)鑄件尺寸符合公差要求，合格率達(dá)95%以上。在生產(chǎn)過(guò)程中絕大多數(shù)的鑄件尺寸是要符合一定的公差要求的，因此在制作過(guò)程中喲啊考慮到利益因素，SLA的模樣成本要比制作相同的蠟?zāi)ひ咴S多，但其中耗費(fèi)的時(shí)間也是有一定的要求的，這不光需要設(shè)計(jì)出一種制造壓型，還要在單位小批量生產(chǎn)的過(guò)程中著重考慮成本和交貨期方面是否具有一定的優(yōu)勢(shì)，如果鑄件越為復(fù)雜，那這種優(yōu)勢(shì)也就越為明確，例如生產(chǎn)形狀較為復(fù)雜的航空企業(yè)中精致界的時(shí)候，其模具要求制作費(fèi)用較高，而每天制作的數(shù)量是非常少的，但是每個(gè)蠟?zāi)＠速M(fèi)的成本相比較這些來(lái)說(shuō)更是微乎其微，這就是一種高產(chǎn)出低投入的鑄件制造技術(shù)，這個(gè)時(shí)候就可以采用SLA的方法將成本控制在更低，產(chǎn)出稍微提高，最終來(lái)實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，如果一個(gè)產(chǎn)量小于32件，要采用SLA的模型低于蠟?zāi)?，而如果超過(guò)那么它的費(fèi)用就會(huì)高于蠟?zāi)?，在使用蠟?zāi)さ倪^(guò)程中還要考慮的是耗費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)，還要考慮的是采用蠟?zāi)．a(chǎn)品更新?lián)Q代的時(shí)候，需要重新制作模具，它所付出的便捷程度就會(huì)大大降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

再最開(kāi)始，SLS技術(shù)是用激光的方法將特制的蠟粉燒結(jié)成一個(gè)蠟?zāi)＃@就比較適合在熔模鑄造的時(shí)候生成特定的工藝，早在 1990年底，美國(guó)已有超過(guò)50家鑄造廠，生產(chǎn)多達(dá)約 3000個(gè)蠟?zāi)?，并成功鑄出多種金屬鑄件。然而，蠟粉并不是最理想的制模材料，由它制成蠟?zāi)５膹?qiáng)度不足，氣溫高時(shí)易軟化變形，氣溫低時(shí)又容易碎斷，因此，模樣制成后需要浸蠟和手工打磨精整，使其表面光滑致密。目前這種方法已在國(guó)內(nèi)外普遍應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：

龍懷遠(yuǎn)（1978—），男，漢族，貴州凱里市人，西北輕工業(yè)學(xué)院塑性成型工藝及設(shè)備本科專(zhuān)業(yè)，貴州振華華聯(lián)電子有限公司工程師，研究方向：模具設(shè)計(jì)及制造工藝，先進(jìn)傳遞模塑成型工藝，塑件制品、鑄件制品生產(chǎn)，項(xiàng)目管理。

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