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熔融沉积制造


3DSystems公司推出的SLA27000机型扫描速度可达9.52m/s,层厚最小可达0.025mm。AUTOSTRADE公司(日本)开发了以680nm左右波长半导体激光器为光源的RP系统及针对该波长的可见光树脂。提供光固化树脂的有瑞士Ciba公司、日本旭电化公司、美国Dupont公司等。
1.2迭层实体制造
Helisys公司研制出多种LOM工艺用的成形材料,可制造用金属薄板制作的成形件。该公司还与Dayton大学合作开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。苏格兰的Dundee大学使用CO2激光器切割薄钢板,使用焊料或粘接剂制作成形。日本Kira公司PLT2A4成形机采用超硬质刀具切割和选择性粘接的方法制作成形件。澳大利亚的Swinburn工业大学开发了用于LOM工艺的金属-塑料复合材料。
1.3选择性激光烧结
DTM公司推出系列Sinterstation成形及多种成形材料,其中Somos材料具有橡胶特性,耐热、抗化学腐蚀,用该材料制造出了汽车上的蛇形管、密封垫等柔性零件。EOS公司研制了PA3200GF尼龙粉末材料,用其制作的零件具有较高的精度和表面粗糙度。
1.4熔融沉积制造
Stratasys公司推出FDM系列成形机,可使用2个喷头同时造形,制作速度快。该公司推出的使用热塑性塑料的Genisys成形并开发出水溶性支撑材料,解决了复杂及小型孔洞中的支撑材料难以去除的问题。
1.5三维打印
美国的Z Corp与日本的Riken Institute研制出基于喷墨打印技术的、能制作出彩色原型件的RP设备。该系统采用4种不同的颜色,能产生8种不同的色调,原型件可表现出三维空间内的热应力分布情况,切割开原型即可发现原型内的温度和应力变化情况,这对于原型的有限元分析尤其实用。荷兰的TNO和德国的BMT也在研究RP彩色制造技术。
美国Sanders Prototype Inc基于热熔金属喷射技术的Pattern Master是制作速度最快的RP设备之一。制作范围为300mm×150mm×220mm,用户可实时制作原型、验证设计,随后即可得到成形件。成形件的表面精度为0.08~0.16mm。CNC电脑锣加工

三维打印(Three Dimensional Printing,3DP)快速成形技术是一种基于微喷射原理,从喷嘴喷射出液态微滴,按一定路径逐层打印(堆积)成形的 RP技术。3DP被认为是RP行业中最有生命力的新技术之一,具有良好的发展潜力和广阔的应用前景。在生物医学工程、制药工程和微型机电制造等领域有着广阔的应用前景。CNC电脑锣加工
1.6其他RP技术
美国Michigan的Precision Optical Manufacturing(POM)公司正在研制直接金属成形(Direct Metal Deposition,DMD)技术,用激光融化金属粉末能一次制作出质地均匀、强度高的金属零件。
由美国国家航空航天局(NASA)资助而开发的精密RP设备可用来加工航空、医疗等领域用的精密零件,制造尺寸范围为450mm×300mm×300mm,零件的微细特征可小于12μm,表面精度小于1μm,售价为150000美元左右。
德国的研究机构则利用SL与真空注塑相结合制造微陶瓷零件,精度为0.1mm。Oxford大学和Ford Motor公司正研制通过在低成本的陶瓷模具上喷射熔融的合金钢而制作大型零件的RP设备,Ford公司宣称该新型喷射成形工艺将缩短产品研发的工序(从12个工序到5个工序)和时间(从15~25周到3~5周)。
1.7RP软件
RP软件主要具备CAD模型数据处理及成形机控制功能,它对成形零件的精度、系统的性能等方面都有很大影响。几乎每一套商用RP系统都有自己的RP软件。因此,市场上的RP软件多种多样[3]。
2国内快速成形技术现状
国内有多所高校自20世纪90年代初开始进行RP技术的研究开发。清华大学主要研究RP方面的现代成型学理论、SSM(Slicing Solid Manufacturing)、FDM工艺,并开展了基于SL工艺的金属模具的研究;华中科技大学研究LOM工艺,推出了HRP系列成形机和成形材料;西安交通大学开发出LPS和CPS系列的光固化成形系统及相应树脂,CPS系统采用紫外灯为光源,成形精度0.2mm。
香港较内地RP技术起步较早,香港生产力促进局和香港科技大学、香港理工大学、香港城市大学等都拥有RP设备,但其重点是RP技术应用与推广而不是研制RP设备。台湾大学拥有LOM设备,台湾各单位及军方安装多台进口SL系列设备。
目前国内在RP技术的研究应用上存在着研究队伍比较薄弱,资金投入有限,应用普及范围不够,没有统一协调的管理机制等缺陷[4]。CNC电脑锣加工
快速成形技术的发展
快速成形制造(RPM)技术正向着2个研究方向深入发展 :一个是零件直接制造的方向,称之为快速制造(RM)技术;另一个是与生命科学技术相结合,称之为生物制造(BM)技术。当前,RM和BM技术均展现出广阔的发展前景,为RPM开辟了新的应用领域。最近随着新材料技术、新工艺及信息网络化等方面的进步,许多新快速成型制造技术不断涌现并应用在各领域,主要出现在快速模具、纳米制造、仿生制造和集成制造等领域[5]。
1开发概念模型机或台式机
目前,RP技术向2个方向发展:工业化大型系统,用于制造高精度、高性能零件;自动化的桌面小型系统,此类系统称为概念模型机或台式机,主要用于制造概念原型。开发小型RP设备,并极有可能进入家庭。美国通用汽车公司也计划为其每位工程师配备一台此类设备。采用桌面RP系统制造的概念原型,可用于展示产品设计的整体概念、立体形态布局安排,进行产品造型设计的宣传,作为产品的展示模型、投标模型等使用。
2开发新的成形能源
SL、LOM、SLS等快速成形技术大多以激光作为能源,而激光系统(包括激光器、冷却器、电源和外光路)的价格及维护费用昂贵,致使成形件的成本较高,于是许多RP研究集中于新成形能源的开发。目前已有采用半导体激光器、紫外灯等低廉能源代替昂贵激光器的RP系统,也有相当多的系统不采用激光器而通过加热成形材料堆积出成形件。

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