快速成形技术的新进展湿度控制器

快速成形技术的新进展

快速成形技术的新进展 2011： 　　摘 要：快速成形技术是集机械、电子、光学、材料等学科为一体的先进制造技术之一。论述了快速成形技术的起源，介绍了快速成形技术的应用领域及其市场分布情况。在阐述了各成形工艺在国内外新进展的基础上，讨论了该技术的发展趋势。　 关键词：快速成形；立体光造型；迭层实体制造 　　20世纪80年代末、90年代初发展起来的快速成形（Rapid Prototyping&Manu facturing：RP）技术，突破了传统的加工模式，是近20年制造技术领域的一次重大突破。它与科学计算可视化和虚拟现实等技术相结合，为设计者、制造者与用户之间提供了一种可测量、可触摸的新手段。快速成形技术可以自动、快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的原型或直接制造零件（模具），有效地缩短了产品的研发周期，是提高产品质量、缩减产品成本的有力工具。它的核心是基于数字化的新型成形技术。快速成形技术对制造企业的模型、原型及成形件制造方式正产生深远的影响。　　RP系统可分为两大类：基于激光或其它光源的成形技术，如：立体光造型（Stereo lithography：SL）、迭层实体制造（Laminated Object Manufacturing：LOM）、选择性激光烧结（Selected Laser Sintering：SLS）、形状沉积制造（Shape Deposition Manufacturing：SDM）等；基于喷射的成形技术，如：熔融沉积制造（Fused Deposition Modeling：FDM）、三维打印制造（Three Dimensional Printing：3DP）等。　　1 RP起源 1979年，东京大学的中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模、成形模和注塑模。20世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的AlanJ. Hebert（1978年）、日本的小玉秀男（1980年）、美国UVP公司的Charles W. Hull（1982年）和日本的丸谷洋二（1983年），各自独立地首次提出了RP的概念，即利用连续层的选区固化制作三维实体的新思想。 Charles W. Hull在UVP的资助下，完成了第1个RP系统Stereo lithography Apparatus（SLA），并于1986年获得专利，这是RP发展的一个里程碑。随后许多快速成形概念、技术及相应的成形机也相继出现。　　2 RP技术应用及其市场　　快速成形术已经广泛应用于家电、汽车、航空航天、船舶、工业设计、医疗等领域。艺术、建筑等领域的工作者也已开始使用RP设备。根据14个RP设备供应商和43个RP服务商的统计数据（见图1），所有RP模型的近41%用于装配和功能型零件；约27%用于工程、工具制造、报价和投标；约23%用于原型模具、金属铸造及模芯制造。随着RP技术本身的发展和完善，其应用领域在不断拓展。　　截至2001年7月，全球共有355家RP服务机构，30家设备制造商，12家材料供应商，35家咨询机构，14家专门的软件供应商，67个教育及研究机构。分布于全球58个国家的RP系统有6755台套。根据其中6521个系统的分布情况统计出：北美（主要是美国）占45.3%，亚洲/环太平洋地区占28.6%，欧洲占24.6%，其它地区只占1.5%。近年来，采用RP设备最积极的地区是东亚（尤其是韩国、香港、新加坡）。　　RP系统的销售情况见图2。RP市场2001年增速较慢，但在2002年有较大幅度的恢复性增长。　　3 快速成形技术的国外发展现状　　美国是世界上最重要的RP设备生产国，1999年美国生产的RP设备占全世界的8l.5%，美国的RP发展水平及其趋势基本代表了世界的RP发展水平及趋势。　　3.1 立体光造型　　1999年3DSystems公司推出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。　　3.2 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2塑料复合材料。　　3.3 选择性激光烧结　　DTM公司推出了系列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光洁度。　　3.4 熔融沉积制造　　Stratasys公司推出FDM系列成形机，可使用两个喷头同时造形，制作速度快。1999年推出使用热塑性塑料的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。　　3.5 三维打印　　美国的Z Corp与日本的Riken Institute于2000年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

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