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快速成形工艺的合理选择

快速成形（以下简称RP）技术是近十年来兴起的 一项新技术，自问世以来，在成混纺袜形理论、成形 工艺、设备开发及应用技术等方面取得了显著进展。从企业的角度来看，面对全球制造业市场激烈的竞争，为保持其活力就必须不断地进行新产品的开发与研制，而新产品的设计质量的优劣、开发与生产成本的高低,以及投放市场的快慢成为超越竞争对手的关键因素。目前，高度发达的计算机技术和CAD/CAM技术的广泛应用，使得RP技术与企业的新产品开发更加有机地结合在一起。通过RP技术的应用，可将设计者的概念设计快速变成实物样件，有利于快速实现新产品的设计审查、装配验证、功能验证和市场营销，从而大幅度降低新产品的开发研制成本及投资风险，显著缩短新产品的研制周期，确保新产品的上市时间。

快速成形基本原理

RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是基本原理都是一样的，那就是“分层制造，逐层叠加”，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台“立体打印机”。

其工作的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或者固化一层又一层的液态光敏树脂，或者切割一层又一层的片状材料，或者喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。

RP技术的优越性显而易见 ：它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的“去除法”到今天的“增长法”，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。

多种成形工艺的合理选择

目前，应用比较广泛目前我国汽车工业对各种类型的胶粘剂和密封胶的年总需求量约为10几万吨的RP 成形工艺有：光敏树脂固化成形工艺(Stereo Lithography Apparatus—简称SLA)、激光选区烧结或粉末烧结(Selective Laser Sintering— 简称SLS)、叠层制造或切纸成形工艺(Laminated Object Manufacture — 简称LOM)等。RP技术的应用领域很广，机械、汽车、电子信息、家用电器、航空航天、医疗器械、首饰、玩具等行业，都迫切需要RP技术。也可以说，哪里有新产品开发哪里就需要RP技术。但是，这些领域中的产品从大小到结构都迥然各异，大到几米，小到几毫米，有薄壳状的，有实心的，有的结构极为复杂，样件的制造目的不同、制造精度和制造成本的要求也不同，这就需要根据不同的产品结构和制造要求来选择最佳的RP工艺了。

结论：应根据产品的结构特点和具体要求来选择最佳的RP成形工艺

应用案例分析

二手皮卡

多种成形工艺可以使客户在成形材料、制件精度、交货期和成本上有更多的选择余地，从而真正体验到RP技术快捷、准确、实用的技术优势，以下通过几个典型结构产品的应用案例进行分析：

◆ 电子及通讯类产品

通常电子及通讯类产品尺寸不大，产品外形多为塑料薄壳结构，但对产品的尺寸精度和表面光洁度要求很高，在多数情况下还要作为后续快速制模工艺用的母模，实现样件的小批量快速制造。

经过三种工艺对比，类似或仪表盒大小的壳体，SLA工艺在材料性能、尺寸精度、表面质量和装配效果等方面有明显的优势 ；虽然制造成本相对略高，但是由于样件尺寸和重量较小，其绝对制造成本并不高。因此采用SLA工艺制作最为合理，应用效果最佳。

举例产品：，尺寸（mm）104×40×8 (如图1所示)。

样件用途：外形及结构验证，装配验证和样件订货等，要求尺寸精度和表面光洁度高，有装配要求。

最佳工艺：SLA

◆ 机械、交通类结构部件

机械、交通类产品通常尺寸较大，对制件的精度和表面质量要求略低，制作原型矿砂样件的目的多用于产品的外观、结构以及功能的验证。由于尺寸相对较大，比较注重控制产品的制造成本。

通过三种工艺的对比，类似进气歧管、发动机气缸体等尺寸较大的壳体零件， 应用SLA和SLS均可实现满意的应用效果；但是由于SLA工艺制造成本较高，故采用SLS工扎口机艺制作最为合理，性能价格比最但是佳。

◆ 有特定要求的产品样件

某些产品样件在制作时，对材料的物理特性有特定的要求，如强度、耐温性、密封性、透光性等。可以通过组合应用不同的RP 工艺、快速制模工艺和成形材料来实现。

◆ 快速制模和精密铸造方面的应用

举例产品：进气歧管，尺寸(mm) 300×230×400(如图2所示)。样件用途：外形验证、结构验证及功能验证。

最佳工艺：SLS

快速成形制件适合于单件制造，且制件材料为工艺规定的专用材料，因此制件的材料性能有一定的局限性。将RP技术与真空注型技术或精密铸造技术结合起来应用，不仅可以满足产品设计对特定材质的要求，而且可以快速实现新产品的小批量生产。应用RP、硅胶模和真空注型工艺可以实现小批量与此同时塑料件的快速制造，如或电子产品外壳的小批量制作，图3是用该工艺快速制造的小批量塑料电子壳体样件。RP与精密铸造Stryker工艺结合应用，可以实现金属样件的快速制造，图4所示是用该工艺快速制造的金属铸件。

RP服务中心可为用户提供全方位的技术服务

目前，RP设备的采购成本和运行维护成本还较高。因此，国内外普遍采用建立RP服务中心的模式推广应用RP技术。RP服务中心由于拥有多种性能先进的RP设备，以及工业设计、三维CAD实体建模、反求工程和快速制模等配套技术的支持，可以为企业提供高质量、低成本、快速和规范化的服务。

企业通过RP服务中心来制作新产品样件，不仅可以得到高质量的服务，实现最佳的应用效果，而且可以显著节约制造成本。

快速成形技术作为一种先进制造技术，其推广应用的现实意义重大。按照用户的产品特点和具体要求，合理选择RP工艺制作新产品样件，可以最大限度地满足用户需求并节约成本。(end)

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