快速成形和快速模具制造技術的應用

摘 要： 本文闡述了快速成型技術和快速模具制造技術在工業造型、機械制造、模具制造、醫學等領域的應用，并對快速成型技術今后的發展方向作了簡要闡述。

關鍵詞： 快速成型 快速模具制造技術 應用

一、引言

快速成型和快速模具制造不需要任何專門的輔助工夾具，能夠直接將CAD三維模型快速地轉變為三維實體模型，而產品造價幾乎與零件的復雜性無關，特別適合于復雜結構的零件制造。

二、應用

隨著各種成型技術的進一步發展，零件精度也不斷提高。隨著材料種類的增加及材料性能的不斷改進，其用途越來越廣泛，主要概括為以下幾方面。

1.使設計原型樣品化

為提高產品設計質量，縮短試制周期，快速成型系統可在數小時或數天內將設計人員的圖紙或CAD模型制造成看得見、摸得著的實體模型樣品，從而使設計者、制造者、銷售人員和用戶都能得到極大的好處。

（1）從設計者受益的角度來看

在傳統的設計過程中，由于設計者自身的能力有限，不可能在短時間內僅憑產品的使用要求就把產品各方面的問題都考慮得很周全并使結果優化。雖然在現代制造技術領域中，提出了并行工程的方法，即以小組協同工作為基礎，通過網絡共享數據等信息資源，來同步考慮產品設計和制造的有關上下游問題，從而實現并行設計，但仍然存在著設計、制造周期長、效率低下等問題。采用快速成型技術，設計者在設計的最初階段就能拿到實在的產品樣品，并可在不同階段快速地修改重做樣品，甚至做出試制用工模具及少量的產品，進行試驗，據此判斷有關上下游的各種問題，從而為設計者創造一個優良的設計環境，盡快得到優化結果。因此，快速成型技術是真正實現并行設計的強有力手段。

（2）從制造者受益的角度看

制造者在產品制造工藝設計的最初階段，可通過這種實在的產品樣品，及早地對產品工藝設計提出意見，做好原材料、標準件、外協加工件、加工工藝和批量生產用工模具等準備，以減少失誤和返工，節省工時，降低成本和提高產品質量。

2.用于產品的性能測試

隨著新型材料的開發，RP系統所制造的產品零件原型具有較好的力學性能，可用于傳熱及流體力學試驗。而用某些特殊光固化材料制作的模型還具有光彈特性，可用于零件受載荷下的應力應變分析。如美國通用汽車公司在為其1997年推出的某車型開發中，直接使用RP制作的模型進行車內空調系統，冷卻循環系統及加熱取暖系統的傳熱學試驗，較之以往的同類試驗節省花費40%以上。

3.用作投標的手段

在國外，RP原型成為某些制造商家爭奪訂單的手段。例如，位于Detroit的一家僅組建兩年的制造公司，由于裝備了兩臺不同型號的快速成型機及采用快速精鑄技術，僅在接到Ford公司標書后的4個工作日內便生產出了第一個功能樣件，從而在眾多的競爭者中奪到了為Ford公司年總產值達3000萬美元的發動機缸蓋精鑄件合同。

4.快速制造模具

以RP制作的實體模型作模芯或模套，結合精鑄、粉末燒結或石墨研磨等技術可以快速制造出企業產品所需要的功能模具或工裝設備，其制造周期為傳統的數控切削方法的1/5—1/10，而成本卻僅為其1/3—1/5。模具的幾何復雜程度越高，這種效益越顯著。一家美國的模具供應商聲稱，車間在接到客戶CAD文件后一周內可提供制作任意復雜的注塑模具，而實際上80%的模具則可在24—48h內完工。

模具的開發是制約新產品開發的瓶頸，要縮短新產品的開發周期、降低成本，必須首先縮短模具的開發周期，降低模具的成本。快速模具制造對于新產品的開發、試制、生產有十分重要的作用，是制造業重點推廣的一種先進技術。希望有志之士共同努力，進一步探討新型快速模具的原理、結構、材料與制造工藝，加大推廣應用的力度，使模具行業出現一個嶄新的面貌。

三、結語

快速成型技術是一種新型成形方法，雖然問世不久，但已廣泛應用于國民經濟的許多領域，給許多行業帶來了巨大的經濟效益。隨著市場一體化競爭的日趨激烈，要求新產品開發和生產周期越來越短，這為快速成型技術的生產與發展帶來了廣闊的空間。R技術將會被越來越多的企業所采用，對企業的發展發揮越來越重要的作用，并將給企業帶來豐厚回報，其自身也將獲得更大的發展。同時，快速成型技術作為一門多學科交叉的專業技術，其本身的發展也將推動相關技術、產業的發展。