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快速成型制造论文【摘要】 本文介绍了快速成型制造技术的原理、工艺、优点等，并对比分析了传统的工业产品造型设计及制造方法，通过对比分析说明利用此项技术进行工业产品造型设计及制造能大幅度提高设计及制造水平、缩短设计制造周期、降低设计制造成本，具有广泛的应用前景。 关键词：快速成型制造技术；产品造型设计； 制造； 应用 随着经济的发展，人们的生活水平不断提高，人们要求产品功能的同时，对产品的造型也提出了更高的要求，不再以满足使用功能为目的，而是把产品注入了情感，越来越注重使用产品的个性化与审美性。一个成功的产品必须注意造型的设计，产品造型体现了设计者的意图和使用者的权利，只有把设计者的意图与使用者的需求统一起来，产品才能成为一个成功的产品。这样，对产品造型设计及制造提出了更高的要求，将快速原型制造技术应用于产品造型设计及制造中，能大幅度提高产品设计及制造水平，大幅度缩短设计制造周期，大幅度降低设计制造成本，具有广泛的应用前景。 快速成型制造技术快速成型制造技术（简称 RP） 20世纪80年代起源于日本，很快发展到美国和西欧，是近20年来制造技术领域的一次重大突破，是当今世界上发展最快的制造技术。它是一种借助于计算机辅助设计，或用实体反求方法采集得到有关原型或零件的几何形状、结构和材料的组合信息，从而获得目标原型的概念并以此建立数字化描述模型，之后将这些信息输出到计算机控制的集成制造系统，通过逐点、逐面进行材料的 “三维堆砌”成型，再经过必要的处理，使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求，达到快速、准确地制造原型、实际零件或产品的现代方法。RP工艺极大地依赖于材料本身的特性，所处理的材料既要首先能够满足离散/堆积成形的特殊要求，又要能进行后处理和成形后具有必要功能，因此RP工艺所擅长处理的材料目前只限于树脂、蜡、某些工程塑料和纸等几类，与制造领域广泛使用的金属等高强度材料尚有距离，故以往多用于产品开发过程制造物理原型件，也就是说RP最初是作为复杂形状构件原型的成形方法出现的，故称之为“快速成型制造”。1. 几种典型的RP工艺目前，比较常见的RP 工艺主要有立体光造型或光敏树脂固化技术（SLA）、选区粉末激光烧结技术（SLS）、片层叠加制造技术（LOM）、熔融挤压沉积技术(FDM)等，下面对这些典型工艺分别进行简单的介绍。11立体光刻（Sterolithgraphy）工艺 SLA工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应。1.2 分层实体制造LOM（Laminated Object Manufacturing）工艺 LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。加工时，热压片材料，使之与下面已经成形的工件粘接，用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格。 1.3熔融挤压成形FDM（Fused Deposition Modeling） 工艺 FDM工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成型。 RP技术的最大特点就是成型过程基本不受模型复杂程度的限制，并可使模型或模具的制造周期缩短几倍乃至几十倍，从而大大缩短了新产品开发的周期，成倍降低新产品研发成本，提高新产品投产的一次成功率，提高企业对市场的响应速度，极大地增强了企业的市场竞争力。2. RP技术在工业产品造型设计及制造中的应用2.1原型制造 工业产品设计的原型在新产品开发过程中的价值是无可估量的。通过原型，设计者可以很快地评估一次设计的可行性并充分表达其构想。而传统原型的制作方法是制作ABS模型，由于设备和工艺的限制，完成这一过程是很困难的，与之相比，快速原型制造技术把原型制作时间缩短到几小时或几十个小时，大大提高了速度、降低了成本。 现代产品对外形设计的美观和新颖性要求极高，传统检验 “外形的方法是将产品图形显示于计算机终端，但经常发生 画出来好看而做出来不好看 ”的现象。用快速原型制造技术可在最短的时间内，用较低的造价做出原型，供设计人员和用户审查，修改设计可得到新的原型，直到设计者和用户均满意为止。2.2 模型的观感评价 一个产品外观是否美观、实用往往决定了该产品是否能够被市场接受。传统的做法是根据设计师的思想，先制作出效果图及手工模型，经决策层评审后再进行后续设计。但二维工程图或三维观感图不够直观，表达效果受到很大的限制，手工制作模型耗时长，精度较差，修改也困难。利用快速原型制造技术能够迅速地将设计师的设计思想变成三维的实体模型，既可节省大量的时间，又能精确地体现设计师的设计理念，修改设计也容易，为产品评审决策工作提供直接、准确的模型，大幅度减少了决策工作中的影响因素。2.3 模具制造 工业产品外形大部分采用模具压制或注塑制造，而模具的设计与制造是一个多环节、多反复的复杂过程。由于在实际制造和检测前，很难保证产品在成型过程中每一个阶段的性能，所以长期以来模具设计大都是凭经验或使用传统的CAD 进行的，模具制作的周期长、成本高，难以适应快速增长的市场需要。快速原型制造技术不仅能适应各种生产类型特别是单件小批的模具生产，而且能够适应各种复杂程度的模具制造，它既能制造塑料模具，也能制造金属模具。用快速原型技术制造工业产品模具，成本低、周期短，而且模具越复杂越能显示其优越性。2.4反求造型 随着社会的发展与进步，产品造型越趋复杂，在已有的样件或原型的基础上进行仿制或开发更新产品，也是产品造型设计的一种手段。而实现这一目的，通常的途径都是通过反求工程（Reverse Engineering），也就是通过对实物进行三维测量，获得样件的数据，输入到计算机中进行处理，利用测量数据建立其三维CAD 模型。反求工程的特点是测量速度快，可测量内部复杂的结构，与CAD衔接得好,建模能力就会提高。借助反求工程，快速原型制造技术不仅可以在原始设计的基础上快速生成实物，也可用来快速复制实物，包括放大、缩小、修改和复制等，还可以方便地对快速原型制造技术本身制得的原型产品进行快速、准确的测量，用来验证由三维CAD 设计而制得的原型或零件与原设计的吻合程度，找出产品设计中的不足，重新设计，使产品更加完善。: 3 结语 一个企业是否具备迅速响应市场的能力已成为生死存亡的关键。只有具备快速产品开发能力，才能抓住市场机遇，才能通过快速的循环不断改善质量，占领市场。快速原型制造技术的出现和发展为工业产品造型的设计制造提供了一种新的方法，并且必然能大幅度提高产品设计制造的水平，大幅度降低设计制造周期，大幅度降低设计制造成本。 我国的快速原型制造技术起步较晚，加之缺乏足够的资金投入，到目前为止还没有形成有影响的制造技术专业企业。但我们应该看到，国内许多高校、科研院所和一些大中型企业已经拥有快速原型制造技术及设备，并能用于实际加工。可以预见该项技术大规模用于工业产品造型设计及制造将为时不远，我们应该努力探索其在产品设计领域的应用，以提高工业产品造型的设计、制造水平。参考文献1 王秀峰等.快速原型制造技术M中国