快速原型制造技術及其應用

趙顯日

遼寧石化職業技術學院機械技術系

快速原型制造技術及其應用

趙顯日

遼寧石化職業技術學院機械技術系

快速原型制造技術是先進制造技術之一，目前技術比較成熟。本文主要對快速原型制造技術的相關內容進行分析，對快速原型制造技術的實際使用狀況進行研究。

快速原型制造技術；原理；工藝方法；應用

快速原型技術包含了多方面的制造技術。隨著社會經濟的不斷發展，計算機的使用范圍不斷增加，相應的產品造型和設計能力也得到了加強，但是在產品設計成型之時，準備投入生產的時候，在對產品設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。為了更好的提高產品的質量，在對產品進行開發、設計和生產的過程中，都還要不斷的降低資金損耗，提升其速度。快速原型技術的產生，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，該形態以液體為主，在適當的范圍內，利用適量的紫外波長激光束進行直射，隨后就會產生固化的情況。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，使其在同等層面內進行適量的固化。在完成一部分掃描后，相應的固化情況就會出現，而沒有被照射的地方，仍然處于液態的狀況。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系起來，不斷重復操作，保證零件的完成。在現在的技術條件下，最為先進的技術就是SLA方法，針對工藝來說，其顯著優勢就是制作零件較為精準，并且在CAD模型設計中使用廣泛，能夠提供樣品和實驗模具。

1.2 分層實體制造

根據零件的分層構造，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，以便獲得系統的零件。

對現在的紙片層壓式工藝進行分析，發現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生，其優勢在于速度快、資金消耗少，比較適合在辦公室中使用。

1.3 熔融沉積成形

該技術是以分層粘結制造為基礎，該材料熔融溫度低、粘度低、容易融合、收縮率小。材料出現后，利用計算機的運用，噴頭可以進行X-Y聯動掃描，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℃。其優勢在于速度快、污染小，可以在辦公室環境中運用。

2 快速原型制造技術的應用

2.1 在模具制造中的應用

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

2.2 在產品開發領域的應用

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

（1）提升系統的性能是該技術發展的核心內容。現在這個系統的資金投入為10萬美元以上,系統運行費用也會增加，激光器需要不斷轉換，耗資較大，對該技術的使用造成了阻礙。

（2）加工常規材料是該技術的主要模式。快速原型制造系統的材料投資較大，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常規用材中去，還需要進一步的研究。

（3）完成系統接口的通用化。快速原型技術無模成形,是以CAD系統為基礎設計產品，并在計算機控制的設備上直接生產相應的產品，不需要模具的支持，能夠節約材料和資金損耗。所以，該技術可以使用由三維CAD模型構造的復雜原型，節省了很多不必要的過程，大大減少了產品出現的時間，減少了資金損耗，從而使得產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，找到通用化系統的接口。

3 結語

綜上所述，快速原型制造技術是一種新型的制造技術，我們通過分析快速原型制造技術工藝方法，探討其在模具制造和產品開發領域的應用情況可以看出其技術的先進性，隨著科學技術的不斷發展，該技術一定會在更多的領域中得到廣泛的使用，并且為社會做出更大的貢獻。

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