RP技术的进步依赖于新型快速成形材料的开发和新设备的研制。发展全新的RP材料,特别是复合材料,如纳米材料、非均质材料、其他传统方法难以制作的复合材料已是当前RP成形材料研究的热点。目前国外RP技术的研究重点是RP成形材料的研究开发及其应用,美国许多大学里进行RP技术研究的科技人员多数来自材料和化工专业。
4研究新的成形方法与工艺
在现有的基础上,拓宽RP技术的应用,开展新的成形技术的探索。新的成形方法层出不穷,如三维微结构制造、生物活性组织的工程化制造、激光三维内割技术、层片曝光方式等。对于RP微型制造的研究主要集中于RP微成形机理与方法、RP系统的精度控制、激光光斑尺寸的控制以及材料的成形特性等方面。目前制作的微零件仅是概念模型,并不能称之为功能零件,更谈不上微机电系统(MEMS)。要达到MEMS还需克服很多的问题,如随着尺寸的减小,表面积与体积之比相对增大,表面力学、表面物理效应将起主导作用;微摩擦学、微热力学、微系统的设计、制造、测试等。
电弧喷涂成形是新近发展起来的一项重要金属快速成形技术。金属粉末激光快速成形技术,又称激光直接金属快速成形技术(Laser Direct Metal Rapid Prototyping and Manufacturing,LDMRPM)是快速成形技术要实现的最重要目标之一,能直接或间接制造具有完全使用功能的金属零件和模具,已成为快速成形技术发展的必然趋势[6]。
5集成化
生物科学、信息科学、纳米科学、制造科学和管理科学是21世纪的5个主流科学,与其相关的五大技术及其产业将改变世界,制造科学与其他科学交叉是其发展趋势。RP与生物科学交叉的生物制造、与信息科学交叉的远程制造、与纳米科学交叉的微机电系统等都为RP技术提供了发展空间。并行工程(CE)、虚拟技术(VT)、快速模具(RT)、反求工程(VR)、快速成形(RP)、网络(Internet、Intranet)相结合而组成的快速反应集成制造系统,将为RP的发展提供有力的技术支持[7]。
快速成形技术的应用
目前,快速成形技术已在航空航天、工业造型、机械制造(汽车、摩托车)、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学等领域得到了广泛应用。
CNC电脑锣加工1 在航空航天技术领域的应用
在航空航天领域中,空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该试验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性,采用 RP技术,根据CAD模型,由RP设备自动完成实体模型,能够很好地保证模型质量[9]。
对航空、航天、国防、汽车等制造行业,其基础的核心部件大多是非对称的,具有不规则自由曲面或内部含有精细结构的复杂金属零件(如叶片、叶轮、进气歧管、发动机缸体、缸盖、排气管、油路等),其模具制造过程难度非常大,因此迫切需要 RP技术在快速制模方面发挥更大的优势。利用快速成形技术直接或间接制造铸造用消失模、消失模凹模、铸造模样、模板、铸型、型芯或型壳等,然后结合传统铸造工艺,快捷地制造金属零件。
2 在新产品造型设计过程中的应用
快速成形技术为工业产品的设计开发人员建立了一种崭新的产品开发模式。运用RP技术能够快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模型(样件),这不仅缩短了开发周期,而且降低了开发费用,也使企业在激烈的市场竞争中占有先机。
3 在机械制造领域的应用
由于RP技术自身的特点,使得其在机械制造领域内获得广泛的应用,多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件,由于只需单件生产或少于5O件的小批量,一般均可用RP技术直接进行成型,成本低、周期短。
4 在模具制造中的应用
目前的快速制模方法大致有间接制模法和金属直接制模法。常用的快速制模方法有软模、桥模和硬模。
软模(Soft Tooling)通常指的是硅橡胶模具。用SLA、FDM、LOM或SLS等技术制作的原型,再翻成硅橡胶模具后,向模中灌注双组份的聚氨酯,固化后即得到所需的零件。
桥模(Bridge Tooling)通常指的是可直接进行注塑生产的环氧树脂模具。采用环氧树脂模具与传统注塑模具相比,成本只有传统方法的几分之