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2018-01-02 06:46 来源: 我的钢铁网 作者:钢研 查看历史数据

近20年来制造技术领域所出现的革命性发展,突破了传统的加工模式,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,这就是集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果的快速成型技术(RapidPrototypingManufacturing,RP)。这种技术有效地缩短了产品的研发周期,可以节省70%的制造成本和90%的时间,可以在不用模具的条件下生成几乎任意复杂形状的零部件,从而给制造业带来了根本性的变化。

RP技术的基本工作原理是离散与堆积,即“分层制造、逐层叠加”。首先,借助三维CAD采集到有关原型的几何形状、结构和材料的组合信息,获得目标的三维数据模型,从中得到各层截面的轮廓数据,之后,将这些信息输出到计算机控制的机电集成制造系统,控制激光器或喷嘴有选择性地烧结薄层的金属粉末、陶瓷粉末等特殊材料,形成一系列厚度微小的片状实体,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产品。

立体光刻成型技术就是一种RP技术。它以光敏树脂为原料,将紫外光在计算机控制下按零件的各分层截面信息,在光敏树脂表面进行逐点扫描,被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化,形成一个薄层;一层固化完毕后,升降台上移一个层厚的距离,在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂,然后进行下一层的扫描加工;新固化的一层牢固地粘在前一层上,如此重复直至整个原型制造完毕。这是目前世界上技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法。

与此相似,用激光束来扫描原材料而用粉末材料代替液态光聚合物,即为选区激光烧结技术。激光在计算机控制下,在选定的扫描轨迹上作用于粉末材料,有选择地融化粉末,使粉末粘结固化而形成一个层面,而未被烧结的粉末就成为支撑材料,然后使粉末固结面下降一定的高度再铺上一定厚度的新粉末,重复以上工序,直到形成一个三维实体。

材料粉末也可以不通过烧结连接起来,而是通过喷头用粘结剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上面,这就是三维打印技术。这种工艺采用了打印技术中的喷墨方法,喷头在不直接接触粉末表面的情况下,有选择地将粘结剂喷到需要的位置上,将零件的片层逐层粘结起来。

RP技术已经显示出极大的技术优势和广阔的应用前景。第一,不受零件形状和结构复杂程度的限制;第二,大大缩短产品设计开发的周期,加快产品更新换代的速度,特别适合小批量及复杂异形产品的直接生产;并可避免外协加工的数据泄密和时间跨度,尤其适合高保密性行业;第三,与互联网结合,可以实现远程设计和制造;第四,由于无缝连接的特点,结构之间的稳固性和连接强度要远高于传统方法。因此,它在医学科学和航空航天等关键领域都将获得重要的应用。(钢研)


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