快速成型

快速成型（RP）技術是九十年代發展起來的一項先進位造技術，是為製造業企業新產品開發服務的一項關鍵共性技術, 對促進企業產品創新、縮短新產品開發周期、提高產品競爭力有積極的推動作用。自該技術問世以來，已經在發達國家的製造業中得到了廣泛應用，並由此產生一個新興的技術領域。目錄RP技術簡介它具體是如何成形出來的呢？RP系統的基本工作原理應用RP技術的重要意義編輯本段RP技術簡介快速成型技術，又叫快速成形、快速原型（簡稱RP技術）；英文：RAPID PROTOTYPING（簡稱RP技術），或RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，簡稱RPM。RP技術是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上集成發展起來的。不同種類的快速成型系統因所用成形材料不同，成形原理和系統特點也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層製造，逐層疊加"， 類似於數學上的積分過程。形象地講，快速成形系統就像是一台"立體印表機"。RP技術的優越性顯而易見：它可以在無需準備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產品設計（CAD）數據，快速製造出新產品的樣件、模具或模型。因此，RP技術的推廣應用可以大大縮短新產品開發周期、降低開發成本、提高開發質量。由傳統的"去除法"到今天的"增長法"，由有模製造到無模製造，這就是RP技術對製造業產生的革命性意義。編輯本段它具體是如何成形出來的呢？形象地比喻： 快速成形系統相當於一台"立體印表機"。它可以在沒有任何刀具、模具及工裝卡具的情況下，快速直接地實現零件的單件生產。根據零件的複雜程度，這個過程一般需要1～7天的時間。換句話說，RP技術是一項快速直接地製造單件零件的技術。編輯本段RP系統的基本工作原理RP系統可以根據零件的形狀，每次製做一個具有一定微小厚度和特定形狀的截面，然後再把它們逐層粘結起來，就得到了所需製造的立體的零件。當然，整個過程是在計算機的控制下，由快速成形系統自動完成的。不同公司製造的RP系統所用的成形材料不同，系統的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一樣的，那就是"分層製造、逐層疊加"。這種工藝可以形象地叫做"增長法"或"加法"。每個截面數據相當於醫學上的一張CT像片；整個製造過程可以比喻為一個"積分"的過程。RP技術是在現代CAD/CAM技術、激光技術、計算機數控技術、精密伺服驅動技術以及新材料技術的基礎上集成發展起來的。RP技術的基本原理是：將計算機內的三維數據模型進行分層切片得到各層截面的輪廓數據，計算機據此信息控制激光器（或噴嘴）有選擇性地燒結一層接一層的粉末材料（或固化一層又一層的液態光敏樹脂，或切割一層又一層的片狀材料，或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑）形成一系列具有一個微小厚度的的片狀實體，再採用熔結、聚合、粘結等手段使其逐層堆積成一體，便可以製造出所設計的新產品樣件、模型或模具。自美國3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形機以來，已經有十幾種不同的成形系統，其中比較成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。其成形原理分別介紹如下：（1）SLA快速成形系統的成形原理：成形材料：液態光敏樹脂；製件性能：相當於工程塑料或蠟模；主要用途：高精度塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。（2）SLS快速成形系統的成形原理：成形材料：工程塑料粉末；製件性能：相當於工程塑料、蠟模、砂型；主要用途：塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。（3）LOM快速成形系統的成形原理：成形材料：塗敷有熱敏膠的纖維紙；製件性能：相當於高級木材；主要用途：快速製造新產品樣件、模型或鑄造用木模。（4）FDM快速成形系統的成形原理：成形材料：固體絲狀工程塑料；製件性能：相當於工程塑料或蠟模；主要用途：塑料件、鑄造用蠟模、樣件或模型。編輯本段應用RP技術的重要意義大大縮短新產品研製周期，確保新產品上市時間；------使模型或模具的製造時間縮短數倍甚至數十倍；提高了製造複雜零件的能力；------使複雜模型的直接製造成為可能；顯著提高新產品投產的一次成功率；------可以及時發現產品設計的錯誤，做到早找錯、早更改，避免更改後續工序所造成的大量損失；支持同步（並行）工程的實施；------使設計、交流和評估更加形象化，使新產品設計、樣品製造、市場定貨、生產準備、等工作能並行進行；支持技術創新、改進產品外觀設計；------有利於優化產品設計，這對工業外觀設計尤為重要。成倍降低新產品研發成本；------節省了大量的開模費用快速模具製造可迅速實現單件及小批量生產，使新產品上市時間大大提前，迅速佔領市場。總而言之，RP技術是九十年代世界先進位造技術和新產品研發手段。在工業發達國家，企業在新產品研發過程中採用RP技術確保研發周期、提高設計質量已成為一項重要的策略。當前，市場競爭愈演愈烈，產品更新換代加速。要保持我市產品在國內外市場的競爭力，迫切需要在加大新產品開發投入力度、增強創新意識的同時，積極採用先進的創新手段。RP技術在不需要任何刀具、模具及工裝卡具的情況下，可實現任意複雜形狀的新產品樣件的快速製造。用RP技術快速製造出的的模型或樣件可直接用於新產品設計驗證、功能驗證、外觀驗證、工程分析、市場訂貨等，非常有利於優化產品設計，從而大大提高新產品開發的一次成功率，提高產品的市場競爭力，縮短研發周期，降低研發成本。快速原型製造技術生產力促進中心的成立為本市企業應用RP技術開展產品創新活動提供了很好的前提條件。快速成型技術的主要應用各行業的應用狀況如下：汽車、摩托車：外形及內飾件的設計、改型、裝配試驗，發動機、汽缸頭試製；家電：各種家電產品的外形與結構設計，裝配試驗與功能驗證，市場宣傳，模具製造；通訊產品：產品外形與結構設計，裝配試驗，功能驗證，模具製造;航空、航天：特殊零件的直接製造，葉輪、渦輪、葉片的試製，發動機的試製、裝配試驗；輕工業：各種產品的設計、驗證、裝配，市場宣傳，玩具、鞋類模具的快速製造；醫療：醫療器械的設計、試產、試用，CT掃描信息的實物化，手術模擬，人體骨關節的配製；國防：各種武器零部件的設計、裝配、試製，特殊零件的直接製作，遙感信息的模型製作。快速成型的主要工藝有：激光光固化快速成型樣品1.激光光固化（又稱「光敏樹脂選擇性固化」），是採用立體雕刻（Stereolithography）原理的一種工藝，簡稱SLA，是最早出現的一種快速成型技術。代表公司：美國的3DSystems公司。

2.粉末燒結成型（SelectedLaserSintering），簡稱SLS，採用紅外激光器對粉末材料（尼龍、尼龍玻纖、尼龍碳纖維、尼龍鋁粉、PS材料以及各種金屬材料包括：模具鋼、鈦合金、鋁合金以及CoCrMo合金、鐵鎳合金等）直接燒結成型的系統。代表：EOS的EOSINTM280、P395等，分別是全球領先的金屬成型和塑料成型設備。

3.3DP三維列印（ThreeDimensionPrinting），是快速成型工藝的一種，最大特點是小型化和易操作，多用於商業、辦公、科研和個人工作室等環境。而根據列印方式的不同，3DP三維列印技術又可以分為熱爆式三維列印（代表：美國3DSystems公司的Zprinter系列——原ZCorporation公司）、壓電式三維列印（代表：美國3DSystems公司的ProJet系列）、DLP投影式三維列印（代表：德國Envisiontec公司的Ultra）等。

4.熔融擠壓成型技術，也叫熔融堆積成型，這種工藝的基礎就是將熱塑性塑料聚合體材料加熱熔融成絲，像擠牙膏一樣從噴頭擠出，堆積在成型面上成型，設備涵蓋從構建快速概念模型到慢速高精密模型的不同應用區間，材料主要是聚酯、ABS、彈性體材料、以及熔模鑄造用蠟。代表：3DSystems（Zcorp）公司的BFB3000系列。

5.VCM真空注型復模工藝，即利用原有的樣板，在真空狀態下製作出硅膠模具，並在真空狀態下採用PU材料進行澆注，從而克隆出與原樣板相同的複製件，是一種最常用的快速模具技術，通過這種技術，可以生產出滿足各種功能特性的類似工程塑料的產品，同時可以進行小批量生產。

6.低壓反應注射成型，又名低壓灌注(ReactionInjectionMoulding，RIM），是應用於快速模製品生產的一項新工藝，它將雙組份聚氨酯材料經混合後，在常溫、低壓環境下注入快速模具內，通過材料的聚合、交聯、固化等化學和物理過程形成製品。由於所用原料是液體，用較小壓力即能快速充滿模腔，所以降低了合模力和模具造價，特別適用於生產大面積製件。

目前國內快速成型技術情況：目前快速成型技術多用於工業，隨著「快速成型」技術另一名稱「3D列印」的火熱，快速成型技術也開始被廣泛用於藝術，建築，醫療等領域。而國內部分企業也開始跟進這樣的先進技術，提供專業的快速成型服務，其中國內比較全面的國家快速成型服務中心有「先臨三維快速製造服務杭州中心&快速製造國家工程中心-Rapidise」等，各企業通過為各行業提供高質量的快速成型技術，引領國內快速成型行業的發展。
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