Mechatronics 版 (精华区)

发信人: loveit (我是坏人，别理我), 信区: Mechatronics
标  题: 快速原型技术
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年06月04日13:50:32 星期天), 站内信件

 快速原型技术是80年代未才出现的一种新技术，它完全是顺应快速开发产品
的客观需要而产生的。最初这一技术被称为：激光实体平版印刷术（LSL  ：Laser
Stereo  Lithography），这一名称比较形象地从其工作原理上刻划出它的实质。目
前这一技术发展十分迅速，应用也极其广泛。就其工作原理而言，已从过去由激光
的层析扫描，使液态热固性塑料固化成实体样件，而发展到今天直接由丝状成型材
料经层析融积成实体样件。如今RP所用的成型材料，也已由过去的液态热固性塑料
，进而采用粉未状、丝状、片状的塑料、树脂，铸造用蜡以及纸等。在应用方面，
目前已经广泛应用于汽车、机械、家电、电子、通讯、医学、玩具、航空与航天等
领域。
      RP的最大优点，就在于它无需模具或任何加工，仅凭CAD的三维实体造型的层
析数据，便能通过快速成型设备而迅速制取与上述三维实体完全一致的实体样件，
这对于新产品的开发与设计显得特别重要，因为在设计人员头脑中听设想的实体，
与在计算机显示屏上所看到的三维造型，有时候井非完全一致，尤其是在设计结构
十分复杂的零件时，设计人员往往把握不住。这时最好能马上看到所设计的零件的
实体样件，以便对结构和尺寸进行实地校核和考查，从而避免发生重大差错。有时
候涉及产品的外观造型，特别是家电或轻工产品，往往会有若干个方案，很难决定
取舍，这时也最好能看到所设计的几个方案的实样。通过实际接触实样，进行观感
和手感等比较，就能令人信服地作出正确的取舍。这些是RP最基本和最原始的应用
。
    随着RP技术的发展，由RP所获取的实体样件，也可以用作铸造的模型、或注塑
模的样件模型、或电加工的电极模型等。这样便使上述模具或模型的制造大为简化
。由此可见,RP不仅能显著缩短模具或模型的制造周期，同时还能大大降低模具或模
型的制造成本。
    为了对RP的基本工作原理有所了解，此处仅以激光实体平版印刷术为例来说明
。设计人员通过CAD系统，将所设计的零件的三维实体造型数据，经过以太网，传送
给控制设备用的计算机。这台控制计算机能将送来的三维实体图形，像如今的层析
式X光的原理一样，沿Z轴切出一系列极薄的横截面层;同时它还控制着万向反射镜，
使紫外激光射线束经万向反射镜而能按薄层横截面的形状。在一槽中盛有光敏树脂
溶液的表面进行扫描。凡溶液表面经紫外激光射线束扫描照射过的地方便立即固化
，从而生成与该横截面层形状相一致的固化薄片。一般是从三维实体最底部的横截
面层作起。这时生成的是第一个固化薄片，它是固化在支撑构件上。接着升降台便
下降一个薄片厚度，使第一个固化薄片立即被光敏树脂溶液所淹没。然后重复上述
紫外激光射线束扫描和固化的过程，如此逐层重复进行，直至获得一层又一层、彼
此牢固粘结的固化薄片所构成的实体样件为止。这时样件还沉浸在溶液液面下。为
要取出样件，必须将升降台向上升起，使样件完全脱离液面。取下样件后，首先应
将样件表面粘附的溶液冲洗干净，再将样件放入紫外线烘干设备中进行最后的烘干
和固化，经过如此处理后的样件才称为成品。
    目前，这项技术还只能用于尺寸较小的样件，而且所用的成型材料中，有的在
成型过程中还会产生有毒气体。因此，尽管RP有着许多卓越的优点，但是它也存在
着如上所述的缺点，这就说明它仍然需要改进、发展和提高。

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