快速成型技术(快速成型技术的应用)
快速成型技术简介
快速成型技术(Rapid Prototyping Technology-RPT)属于先进制造技术的范畴，是一种集CAD、CAM、CNC、激光、精密伺服驱动、新材料等先进技术于一体的新型制造技术。它能自动快速地将设计好的三维CAD模型转化为具有一定结构和功能的原型或通过叠加成型的技巧直接制造零件。与传统制造技巧相比，具有生产周期短、成本低的优点，可以灵活改变设计方案实现柔性化生产，在新产品开发中具有广阔的应用前景。
目前，全球上已投入使用的快速成型技巧有十多种，包括SLA-立体光刻设备、Lom-叠层物体制造、SLS选择性激光烧结、FDM熔融沉积成型、SGC-固体地面固化等技巧。
其中，选择性激光烧结(SLS)技术具有成型材料选择范围广、应用领域广的突出优势，得到了迅速进步，并越来越受到重视。
SLS法具有下面内容优点:由于粉末具有自支撑功能，不需要额外的支撑；材料广泛，不仅包括各种塑料材料、蜡和覆膜砂，还包括直接生产金属和陶瓷零件。材料可重复使用，利用率高。
快速成型技术的职业原理
用CO2激光烧结粉末材料(如蜡粉、PS粉、ABS粉、尼龙粉、涂层陶瓷、金属粉等)。).成型时，职业台上铺一层粉料。在计算机的控制下，根据截面轮廓的信息，用激光束烧结零件实心部分所在的粉末。完成一层后，将职业台降低一层厚度，接着铺粉烧结下一层。从而最终形成三维产品。
快速成型技术的应用
选择性激光烧结快速成型技术以其成型材料选择范围广、应用领域广的突出优势，进步迅速，受到越来越多的关注。它的应用已经从单一模型制造进步到快速制模和快速铸造。其应用领域涉及航空空、航天、机械、汽车、电子、建筑、医疗、美术等行业。目前，SLS技术的应用主要包括下面内容多少方面。
1.快速原型
快速成型可以方便快捷的制造出需要的原型，主要是塑料(PS，PA，ABS等。)原型。它在新产品开发中起着非常重要的影响。通过原型，设计师可以快速评估设计的合理性和可行性，充分表达自己的想法，从而在极短的时刻内完成对设计的评估和修改。因此可以显著缩短产品开发周期，降低开发成本。具体来说，它有下面内容三个主要用途。
(1)外形设计审查
许多产品，尤其是家用电器、移动通讯工具和汽车，对外观和创新度的要求很高。传统的检查形状的技巧是用CAD将产品图形显示在计算机屏幕上，但这种技巧实际上并不直观。快速原型制造法可以在极短的时刻内直接以低成本制作出设计模型，供设计者和使用者审阅，接着对设计进行修改和检查，直到满意为止。
(2)功能测试
通过使用RP原型，设计人员可以快速地进行功能测试，如流动分析、应力分析、空气动分析等。，以确定其是否最能满足设计要求，从而优化产品设计。比如风扇、风筒等的设计。可获得最佳的扇叶表面和最低的噪音结构。
(3)装配干涉检查
对于新产品的开发，尤其是空空间有限的复杂体系，需要进行装配干涉检查。SLS原型可以用来制作装配仿真零件，观察零件之间是否协调，怎样相互影响。怎么样？经过上面的分析检查，可以在最短的时刻内顺利完成设计。
2.快速模具制造
SLS技术制造模具有两种技巧:直接法和间接法。直接成型是用SLS工艺直接制造树脂模具、陶瓷模具和金属模具。间接成型是用快速成型零件作为母模或过渡模，接着用传统的模具制造技巧制造模具。
(1)直接成型
(1)直接制造树脂模具
使用SLS技巧，树脂模具可以直接由尼龙和其他成型材料制成。将上述材料通过快速成型机制制成模具，接着将成品模具组合在注塑模具的模座上进行实际注塑成型。也可以做一个中间空模具，用金属树脂浇注，加强内部结构，在模具表面渗透一层树脂，加强表面结构，可以承受注塑的压力和温度。从模具烧结成型到塑料制品注射成型只需要5 ~ 6天。上述树脂模具也可以用作吸塑模具和型腔模具。
(2)直接制作金属模具
利用SLS工艺直接制造金属模具是目前全球发达工业民族的研究领域。主要有下面内容三种方式:
开门见山说，金属粉末的高功率激光烧结成型技术。
金属粉末用高功率激光(1000 W以上)扫描烧结，接着逐层层压。经表面后处理(打磨、精加工)后，制成模具，制成的模具可用作压铸、锻造模具。该技巧符合激光熔覆的工艺原理。
第二，混合金属粉末激光烧结成型技术。
模制粉末是两种金属粉末的混合物，其中一种具有较低的熔点并作为粘合剂。用小功率激光快速成型机对混合粉末进行激光烧结，可直接制成金属模具，可用于大型塑料件和蜡模的生产。
第三，金属树脂粉末激光烧结成型法。
采用SLS法，以包覆金属粉末或金属与树脂的机械混合粉末为成形原料，通过选择性烧结获得金属结合实体，接着通过后处理(脱脂、高温烧结、金属浸渗等)直接成形金属模具。).
(2)间接成型
间接成型的技巧很多，常用的有下面内容三种。
①金属喷射成型法
用喷枪将金属喷涂在快速成型原型上，形成金属硬壳层，将其分离，用填充铝粉的环氧树脂或硅橡胶支撑，制成注塑模具的型腔。这种技巧省去了传统加工工艺中的详图、数控加工、热处理等三个费时费钱的工序，因此成本只是传统技巧的几分其中一个。
②硅橡胶成型法
硅胶模具的制备技巧是按照快速成型母模的分模线依次浇注液态硅胶，待硅胶固化后，取出母模，形成一对橡胶模具。硅胶模具的特点是成型工艺简单，不需要独特设备，脱模容易。硅胶模适用于蜡、树脂、石膏等铸造成型技巧。广泛应用于熔模蜡模的制作、艺术品的仿制和生产样品的制备。
③振动研磨法
振动磨削法是一种利用快速成型母模直接加工石墨电极(用于电火花加工)的技巧。开头来说用原型制作负型Sin环氧树脂作为磨头，将磨头和石墨块放在专用的石墨电极磨床上。磨头产生微小的旋转振动，连续磨削石墨体，在石墨块上磨削出与磨具形状相反、与零件形状相同的石墨电极。
石墨电极采用振动研磨法加工，使电极加工自动化。研磨头可以重复用于研磨电极。磨头修复后可以修复磨损的电极。
快速成型制造电极的母模具有快速、精度高、尺寸易修改的特点。
3.快速铸造
这是铸造行业常用的技巧。在铸造生产中，模板、芯盒、蜡模等。一般采用机械加工和手工完成，不仅加工周期长、成本高，而且精度也难以保证。对于一些形状复杂的铸件，模具的制造一直是个难题，而快速原型技术为实现铸造周期短、多品种、低成本、高精度提供了捷径。快速铸造可以通过下面内容三种技巧实现。
(1)利用快速原型技术直接制造熔模铸造用蜡模和树脂消失模
SLS可以用蜡或消失树脂为原料直接制造熔模铸造用蜡模和树脂消失模，接着用传统的熔模铸造工艺进行型壳涂覆、脱蜡、烘烤等。以获得铸造壳体。对于树脂消失模，采用高温闪烧法快速分离树脂。残灰少，不胀壳，精度高，非常适合生产薄壁复杂结构铸件。
利用快速成型技术，可以修正收缩造成的尺寸误差。如果成品尺寸超差，可以立即修改CAD模型，接着制作第二个蜡模和树脂模。这种技巧特别适用于单件或小批量复杂形状铸件的生产，如飞机叶片、叶轮等独特零件。国外公司已用这种技巧制造飞机叶轮、摩托车气缸盖、无链自动车中轴等铸件。
(2)用快速成型技术代替木模进行铸造或制造铸造模具。
用SLS技术制作的树脂原型或陶瓷原型代替木模，不仅大大缩短了成型时刻，而且激光成型的原型水平远高于木模，强度和尺寸稳定性也优于木模。特别是对于加工难度大、需要多种组合的木模，快速成型模具的优势更加突出。
快速成型也可用于制作硅胶模、石膏模、陶瓷模的母模，再将其转为模具制作蜡芯壳或直接铸造。这种技巧适用于小批量铸件的生产。通过车削硅胶模具、蜡模和人造骨骼的铸件，用快速原型法生产出人头、涡轮等零件。
(3)利用快速原型技术直接成型铸造型壳、型芯和蜡模。
以铸造用涂层陶瓷为原料，可一步制成铸造用型壳。在CAD环境下，可以直接将零件模型转换成壳体形状，接着使用浇注体系和冒口体系。在烧结经过中，非零件部分被烧结，零件仍然是粉末。烧结完成后，倒出粉末再凝固，或者是铸造用的模壳。这种技巧省去了制作蜡模、涂壳、脱蜡等许多工艺经过。在传统的熔模铸造工艺中，是对传统铸造工艺的重大变革。
