快速成型技術(shù)的基本原理
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快速成型技術(shù)與傳統(tǒng)制造方法有著本質(zhì)的區(qū)別，它采用逐漸增加材料的方法(凝固、膠接、焊接、燒結(jié)、聚合或其他化學(xué)反應(yīng))來(lái)形成所需的原型或零部件形狀，故也稱增材制造技術(shù)。由于快速成型技術(shù)在制造產(chǎn)品過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生廢棄物(切屑、冷卻液等)造成環(huán)境污染，故它也是一種綠色制造技術(shù)。
快速成型技術(shù)是CAD、CAM、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、化學(xué)、物理、精密機(jī)械、材料科學(xué)與工程的技術(shù)集成，解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造方法中的許多難題。
快速成型技術(shù)的基本工作原理是離散與堆積。在使用該技術(shù)時(shí)，首先設(shè)計(jì)者借助三維CAD，或用實(shí)體反求工程(reverseengineering)采集得到有關(guān)原型或零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)和材料的組合信息，從而獲得目標(biāo)原型的概念，并以此建立數(shù)字化描述模型。之后，將這些信息輸出到計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電集成制造系統(tǒng)，通過(guò)逐點(diǎn)、逐面進(jìn)行材料的“三維堆砌”成型，再經(jīng)過(guò)必要的處理，使其在外觀、強(qiáng)度和性能等方面達(dá)到設(shè)計(jì)要求。快速成型技術(shù)需要研究、考察各種原型建造方法、轉(zhuǎn)換技術(shù)和測(cè)量技術(shù)，尋求更好的原型材料并評(píng)價(jià)原型對(duì)于制造業(yè)的影響。
綜上所述，快速成型技術(shù)的一般步驟是：
①建立三維數(shù)據(jù)模型；
②尋求可加工、應(yīng)用的材料(流體、粉末或塊體等)；
③使用不同工藝原理的高度集成化設(shè)備；
④原型或零件的堆砌制造；
⑤原型或零件的后處理。
在計(jì)算機(jī)上用CAD軟件根據(jù)原型或零件的要求設(shè)計(jì)三維模型(建模)，這是快速成型的前提條件。目前，可供建模的CAD軟件較多，功能也越來(lái)越強(qiáng)大，主要有美國(guó)PTC公司的ProEngineer，美國(guó)EDS公司的IDEAS，美國(guó)Aatodesk公司的MDT等。這些軟件均采用了參數(shù)化技術(shù)的最新概念，即基于特征、全尺寸約束、全數(shù)據(jù)相關(guān)、支持尺寸驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)修改，給設(shè)計(jì)者帶來(lái)了方便與靈活。在完成三維CAD建模后，即可用CAD軟件輸出用于快速成型機(jī)加工的模型格式文件。
快速成型技術(shù)自誕生之日起就顯示出了強(qiáng)大的生命力，與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，它具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)為：①高速度、高柔性和技術(shù)高密集；②適應(yīng)能力強(qiáng)、制造成本低；③技術(shù)的高度集成；④設(shè)計(jì)制造一體化；⑤自由成型制造；⑥技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益突出。