RP
开放分类:逆向工程
  快速原型(Rapid Prototyping, 简称RP)技术系指根据CAD模型(电子模型)逐层完成实体原型的制造技术。自1987年11月展示了第一台工业化RP设备——Stereo Lithography Apparatus,(SLA)以来,全球范围已有超过30种RP系统,设备年产量超过千台,并且开发出各种相关技术,可以制造任意复杂程度的各种材料的原型和零件。
  RP的基本工作过程是:首先由三维CAD软件设计出零件的“电子模型”;然后根据具体工艺要求,沿Z向离散成系列二维层面(即分层,Slicing),获得分层文件;再输入加工参数,生成NC代码,控制快速成型机进行加工,获得与“电子模型”对应的三维实体,即原型。RP是基于离散/堆积成形的数字化制造技术,它集成了激光、计算机、数控、新材料等各种高新技术。通过离散,将复杂的三维形体进行降维;通过堆积使层片结合成复杂的三维实体。
  RP系统可以分为两大类:基于激光技术(激光立体光刻SL、分层实体制造LOM、激光选择烧结SLS)和基于微滴技术(熔融沉积制造FDM、三维印刷3DP、实体磨削固化SGC、多相喷射沉积MJD、冲击微粒制造BPM等)的RP技术,并朝向两个方向发展:一是工业化大型系统,服务于生产高精度、高性能零件;二是自动化的桌面小型系统,主要用于制造概念原型。清华大学根据功能集成原理研制出多功能RP系统。
  RP技术是快速工具(Rapid Tooling, RT)主要技术基础。RT直接根据原型而将复杂的工具和型腔制造出来。采用RT的模具制造时间与成本均为传统技术的1/3。近年来,随着RP设备、工艺、材料等技术的进展,RT成为RP技术中发展最为迅速的领域,这与其巨大的需求相一致。RT中包括了许多技术,如硅胶模、石膏-陶瓷精铸模、冷喷模、电铸模、消失模铸造、树脂模与树脂-金属模、失蜡铸造以及通过电极转换(电铸铜电极与研磨石墨电极)等技术。例如,汽车覆盖件模具可以采用基于RP+RT的快速模具制造技术。
  近年来,RP技术正在向机械零件的直接制造,即快速制造(Rapid Manufacturing, RM)的方向发展。根据离散/堆积成形原理制造物理实体直接作为零件使用而不经转换工艺的技术称为RM。它又可以分为金属类RM和非金属类RM两大类。例如,大功率燃气轮机涡轮盘采用金属类RM工艺,可以得到具有功能梯度、非均质金属材料的含复杂内冷却流道系统的新型涡轮盘,使得零件获得了强大的功能,可以用于国防、航空或航天等领域。大功率激光同轴送粉工艺(如形状沉积制造SDM、激光净成形LENS等)是各国正大力研究的新工艺。三维焊接3D Welding、均匀微滴喷射UPS等工艺也得到了人们的重视。非金属类RM工艺相对就更多一些。如家电行业和计算机行业在小批生产时,其零件常用FDM等工艺直接制造。目前最具影响的是组织工程材料的RM。
  RP在医学等领域也有很多应用。如在脑外科和骨外科中直接根据CT扫描或核磁共振数据转换为STL文件,采用各种RP技术可制造出病变处的实体模型,帮助医生确定复杂的手术方案。也可以由人体软组织如肾的CT数据,完成实体模型并进行血流检测。在成形过程中对材料质点赋予不同颜色以表示癌细胞在正常组织中的弥散程度,对于治疗决策可起关键作用。基于数字喷射技术的组织工程材料的快速制造,可以人工制造出骨骼等人体器官。
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李翔(1)
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最近更新:2008/12/3 14:20:53
创建者:李翔