廉賀成

[摘 要]快速成型技術(shù)的發(fā)展，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的周期大大縮短，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的一次成品率，降低產(chǎn)品開發(fā)成本，從而給制造業(yè)帶來(lái)了根本性的變化。本文基于快速成型技術(shù)的理論基礎(chǔ)，闡釋快速成型技術(shù)的原理和特點(diǎn)，對(duì)于目前快速成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行說(shuō)明，其對(duì)于快速成型的技術(shù)發(fā)展是一種很有意義的理論參考。

[關(guān)鍵詞]快速成型；技術(shù)現(xiàn)狀；未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TU685 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）37-0338-01

目前，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其對(duì)于制造業(yè)提出了更加高的要求，多樣化，高質(zhì)量，低成本，高科技的趨勢(shì)已經(jīng)很明顯。在市場(chǎng)化趨勢(shì)不斷增強(qiáng)的前提下，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是消費(fèi)者需求的人性化發(fā)展和其短時(shí)效的興趣，使得市場(chǎng)產(chǎn)品趨于多樣化；二是市場(chǎng)的全球性趨勢(shì)不斷加強(qiáng)，在壁壘被打破的背景下，要求企業(yè)擁有全球視角，將多樣化的產(chǎn)品推廣出去，實(shí)現(xiàn)對(duì)于市場(chǎng)的優(yōu)先占有。由此角度來(lái)看的話，對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)展開研究，基于理論和實(shí)踐的相互結(jié)合，探索其目前的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，適應(yīng)人們的發(fā)展需求，實(shí)現(xiàn)快速成型技術(shù)的快速發(fā)展是大勢(shì)所趨。

1.快速成型技術(shù)方法

快速成型技術(shù)的成型方法多達(dá)十余種，目前應(yīng)用較多的有立體光固化（SLA）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、分層實(shí)體制造（LOM）、熔積成型（FDM）等。這些工藝方法都是在材料累加成型的原理基礎(chǔ)上，結(jié)合材料的物理化學(xué)特性和先進(jìn)的工藝方法而形成的，它與其他學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。

2.快速成型技術(shù)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的處理方式相比，快速成型技術(shù)呈現(xiàn)出很多具備明顯優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)，其具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，速度性，借助STL格式文件，我們幾乎可以實(shí)現(xiàn)快速成型技術(shù)與所有的CAD造型系統(tǒng)相互連接。無(wú)論在何種情況下，其在處理速度上都可以很好的滿足需求，而且時(shí)間跨度不大，有利于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)的高速閉環(huán)反饋。其二，集成化，快速成型技術(shù)使得設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和制造環(huán)節(jié)達(dá)到了很好的統(tǒng)一，我們知道在快速成型的操作過(guò)程中，計(jì)算機(jī)中的CAD模型數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)軟件轉(zhuǎn)化的方式，自動(dòng)生成數(shù)控指令，依據(jù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)對(duì)于部件的合理加工。由此看來(lái)設(shè)計(jì)和制造之間的鴻溝不再存在，達(dá)到了高度的集約化。其三，適用性，快速成型技術(shù)，適用分層技術(shù)制造工藝，將復(fù)雜的三維切成二維來(lái)處理，極大的簡(jiǎn)化了加工流程，在不存在三維刀具的干涉的前提下，高效的處理好復(fù)雜的中空結(jié)構(gòu)，無(wú)論是從理論上來(lái)講，還是從實(shí)踐上來(lái)講，其技術(shù)的適用性可以應(yīng)對(duì)任何的復(fù)雜構(gòu)件制造。其四，可調(diào)整性，快速成型技術(shù)，即真正意義上的數(shù)字化系統(tǒng)，是制造業(yè)中的利器，我們操作員僅僅需要合理設(shè)置一下相關(guān)的參數(shù)和屬性，就可以有針對(duì)性的處理好各種產(chǎn)品的樣品制造和小批量生產(chǎn)；而且在此過(guò)程中，保證了成型過(guò)程的柔韌性。其五，自動(dòng)化，快速成型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了完全的自動(dòng)化成型，只要操作人員輸入相關(guān)的參數(shù)，在不需要多少干涉的情況下，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的自動(dòng)運(yùn)行。

3.快速成型技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在最近的幾年時(shí)間里，快速成型技術(shù)得到了極大程度上的發(fā)展，其涉及的領(lǐng)域廣泛，應(yīng)用行業(yè)眾多，主要集中在工業(yè)制造，建筑行業(yè)，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，藝術(shù)創(chuàng)作，考古研究，航空空間等等?，F(xiàn)階段其發(fā)展主要呈現(xiàn)出以下的特點(diǎn)。

3.1 設(shè)計(jì)和功能驗(yàn)證

在快速成型技術(shù)的協(xié)助下，我們可以很快的制作出產(chǎn)品的物理模型，可以借助這個(gè)模型來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)師的整體構(gòu)思，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中不合理的地方，以便及時(shí)做出改變。而傳統(tǒng)的制作方式往往是經(jīng)過(guò)繪圖，再到工裝設(shè)計(jì)，之后才是產(chǎn)品的實(shí)際設(shè)計(jì)，一般其花費(fèi)的時(shí)間成本很大，在此方面需要投入的人力，財(cái)力和物力都是很巨大的，即使是完成了如此浩大的設(shè)計(jì)工程，還會(huì)涉及到產(chǎn)品的修改和返工。而現(xiàn)階段，借助快速成型技術(shù)，可以最大限度的節(jié)省時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。除此之外，在快速成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以將原型及時(shí)的進(jìn)行功能的檢測(cè)和模擬，最后這樣的模式，還促進(jìn)了設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的效率，因?yàn)槿灰惑w模式下，其對(duì)于設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)，制造都可以有效的反饋信息，使得各個(gè)負(fù)責(zé)人能夠有針對(duì)性的去解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)整。

3.2 快速模具制造

眾所周知，傳統(tǒng)的模具制造需要花費(fèi)很長(zhǎng)的一段時(shí)間，其運(yùn)行的成本很高，使得很多的企業(yè)在盡量規(guī)避這樣的環(huán)節(jié)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)記載，一套比較常規(guī)的塑料模具的制造，在傳統(tǒng)工藝下，起碼需要10萬(wàn)的模具制造費(fèi)用。而且在此過(guò)程中，也難以避免問(wèn)題的出現(xiàn)，尤其是涉及的誤差將會(huì)直接反應(yīng)在模具上，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)是一筆很大的損失。國(guó)內(nèi)的相關(guān)學(xué)者認(rèn)為：在快速模具制造的過(guò)程中，可以借助快速成型技術(shù)，以兩種方式實(shí)現(xiàn)整個(gè)流程的運(yùn)行：其一，軟模，通常指的是硅橡膠模具，可以借助SLA、FDM、LOM和SLS技術(shù)來(lái)運(yùn)作原型，之后進(jìn)行硅橡膠模具的制作，接著向其中注入雙組份的聚氨酯，最后等待其固化，就可以得到所需要的快速模具。其二，硬模，借用SLA、SLS、FDM或LOM方法，對(duì)于熔模鑄造中的蠟?zāi)＿M(jìn)行加工，使用特殊方式處理好原型表面后，以木質(zhì)模具代替，再者開展石膏型或陶瓷型的制造，再由石膏型或陶瓷型進(jìn)行最后的澆筑過(guò)程。

3.3 快速成型技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段，縱觀國(guó)內(nèi)外對(duì)于快速成型技術(shù)的發(fā)展，主要重視的領(lǐng)域在于：其一，快速成型技術(shù)的基本理論；其二，快速成型技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新；其三，快速成型技術(shù)下的新材料開發(fā)；其四，快速成型技術(shù)下的模具制作；其五，快速成型技術(shù)下的金屬零件制作；其六，基于快速成型技術(shù)下的生物技術(shù)開發(fā)。在此基礎(chǔ)上，也在積極研究如何以更加快的速度，更加高的準(zhǔn)確度，更加好的穩(wěn)定度，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化運(yùn)作。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，快速成型技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)在于：首先，直接成型性，美國(guó)學(xué)者向借助大功率激光器進(jìn)行金屬熔焊，促使了直接成型鋼模具的發(fā)展；其次，獨(dú)立性，即未來(lái)的快速成型技術(shù)會(huì)因?yàn)橹圃炷繕?biāo)的不同，實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的發(fā)展。最后，大型化和微型化，由于這兩個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展還存在一定的難度，但是其RPM（快速成型制造）的市場(chǎng)需求量很大，勢(shì)必導(dǎo)致其在未來(lái)會(huì)取得長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代和信息社會(huì)的背景下，制造業(yè)如何面對(duì)市場(chǎng)的多樣化需求，將是其實(shí)現(xiàn)其長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵所在?；诳焖俪尚图夹g(shù)下的理論，在快速成型技術(shù)上不斷探索和發(fā)現(xiàn)，將會(huì)幫助未來(lái)的制造業(yè)很好的處理好這樣問(wèn)題。我們也相信隨著快速成型技術(shù)的理論和技術(shù)的不斷嫻熟，其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。無(wú)論對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)，還是對(duì)于國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)能力來(lái)說(shuō)，還是對(duì)于我們的生活工作來(lái)說(shuō)，效率的提高都是一件很值得慶幸的事情。希望快速成型技術(shù)會(huì)在未來(lái)取得更大的進(jìn)步，對(duì)于我們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生更大的影響力。

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