(1)成型原理

　　快速成形技術是20世紀80年代開始商品化的一種高新製造技術。自出現以來，就以全新的製造思想、迅速的產(chan) 品製造速度、靈活多變的產(chan) 品模型，受到了學術界和製造業(ye) 的極大關(guan) 注。快速成形技術適應了現代先進製造技術的發展需求，發展十分迅猛，在發達國家已經成為(wei) 一個(ge) 新的產(chan) 業(ye) 分支和先進製造技術的一門支柱產(chan) 業(ye) 。

　　快速成形技術是利用二維的製造方法作出一係列的薄切片，然後將二維薄切片按需要一層層的粘結在一起，迭加形成所要求的三維零件。製作過程如下：利用計算機CAD軟件設計製作工件的三維模型，將模型切片，計算機對切片進行數據處理，形成零件的二維層片信息(橫截麵的平麵輪廓和內(nei) 部掃描路徑)。計算機根據這些信息，通過控製係統驅動成形激光束按照所要求的路徑運動，選擇性的固化一層層的樹脂(或者切割一層層的薄紙、燒結一層層的粉末材料、噴塗一層層的熱熔材料或者粘結劑等)，形成各個(ge) 截麵的二維固體(ti) 層片，一層製作完畢，在該層的基礎上再進行下一層的製作，層層迭加，直至各層片按順序迭加成三維零件。

　　1986年美國的Charles W Hull首次提出用激光照射液態光敏樹脂，固化分層製作三維物體(ti) 的快速成形概念，並申請了專(zhuan) 利。1988年，美國的3D Systems公司根據該專(zhuan) 利商業(ye) 化了第一台現代快速成形機—SLA250，以液態樹脂選擇性地固化成形零件，開創了快速成形技術的新紀元。由於(yu) 快速成形技術的諸多優(you) 點適應於(yu) 現代社會(hui) 市場需求和先進製造技術的發展要求，自誕生之日起就引起了人們(men) 的極大關(guan) 注，許多大公司都購買(mai) 或應用了該技術，各國也投入了大量的人力物力進行開發研究，在製作方法、零件性能、製作速度和精度上以及製作零件的材料上都取得了顯著的研究成果。除SLA外，還湧現出了許多其它形式的快速成形技術和快速成形機，如LOM(分層實體(ti) 製造)，SLS(選擇性激光燒結)，FDM(熔絲(si) 沈積製造)等。

　　光固化(Stereolithography,簡稱SL)成型技術基本工作原理如圖所示，以光敏樹脂為(wei) 加工材料，加工從(cong) 最底部開始，紫外激光根據模型分層的截麵數據在計算機的控製下在光敏樹脂表麵進行掃描，每次產(chan) 生零件的一層。在掃描的過程中隻有激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方液態樹脂才會(hui) 發生聚合反應形成固態，因此在掃描過程中，對於(yu) 不同量的固化深度，要自動調整掃描速度，以使產(chan) 生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相適應。掃描固化成的第一層粘附在工作平台上，此時工作平台的位置比樹脂表麵稍微低一點，每一層固化完畢之後，工作平台向下移動一個(ge) 層厚的高度，然後將樹脂塗在前一層上，如此反複，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到製作完零件的最後一層(零件的最頂層)。這樣整個(ge) 製作過程就完成了。

　　(2)、成型特點

　　與(yu) 其它成型工藝方法(FDM、LOM、SLS等)相比，光固化法快速成型的特點是精度高、表麵質量好，表麵粗糙度可達到Ra3.25μm，經過拋光，表麵粗糙度可達到Ra1.17μm，是目前公認的成型精度最高的工藝方法(100mm以內(nei) ±0.1mm或±0.1%)；

　　原材料的利用率近100%，無任何毒副作用；

　　原材料的可燒蝕性，原材料由C、H、O組成，在700℃以上溫度下，可完全燒蝕，沒有任何殘留物。

　   能成型形狀特別複雜(如發動機缸體(ti) ，發動機進排氣管)，能成型薄壁(如汽車覆蓋件、裝飾件、空心零件等)，特別精細(如汽車缸體(ti) 裝配件、家電產(chan) 品)，在幾種成型方法得到的製件中，光固化成型是唯一一種具有裝配功能的快速成型方法，能夠檢驗產(chan) 品設計的可裝配性能。

　　成型速度高，最高掃描速度可達8000mm/s，其它工藝方法(FDM、LOM、SLS等)無法達到。

　　l 簡單省時的後處理 SPR-3010型光敏樹脂粘度低，成型操作非常方便，零件製作完畢的清理也非常容易，隻要用酒精或其它有機溶液清洗製件表麵即可。

　　光固化法快速成型是目前公認的眾(zhong) 多基於(yu) 材料累加法快速成型中最為(wei) 廣泛使用的一種方法。其應用領域集中在航空航天、模具、汽車、家電、建築、輕工、醫療等領域，其主要作用為(wei) 促進企業(ye) 的產(chan) 品快速創新開發，幫助製造業(ye) 迎接入關(guan) 挑戰。

　　迄今為(wei) 止，據不完全統計，全世界共安裝各類快速成型機近五千台，而其中超過75%為(wei) 光固化法快速成型機(SLA)，在我國使用與(yu) 安裝的快速成型機中70%為(wei) 光固化法快速成型機。

　　(3)、激光快速成形在產(chan) 品創新過程中的應用

　　瞬息萬(wan) 變的市場使交貨期成為(wei) 競爭(zheng) 力諸因素中的首要因素。競爭(zheng) 環境的壓力迫使生產(chan) 者采取快速反應措施，快速反應市場需求，滿足消費者不斷萌發的需求。隨著社會(hui) 需要和科學技術的發展，產(chan) 品的競爭(zheng) 越來越激烈，更新的周期越來越短，因而要求設計者不但能夠根據市場的要求很快地設計出新產(chan) 品，而且能夠在盡可能短的時間內(nei) 製造出產(chan) 品的樣品，進行必要的性能測試，征求顧客的意見並進行修改，最後形成能投放市場的定型產(chan) 品。

　　快速成形技術的出現為(wei) 製造企業(ye) 滿足個(ge) 性化的需求和產(chan) 品的快速推出提供了可能性，由於(yu) 快速成形技術不采用傳(chuan) 統的加工機床和工具模具，零件自由成形，隻要通過計算機作出零件的三維模型，就能在工作台上實現零件的製造，如果產(chan) 品設計有改動，隻需在計算機中修改模型，不需要重新設計工裝夾具，很快製造出實體(ti) 零件，大大縮短了產(chan) 品的製作時間和投放市場的時間，幾個(ge) 星期甚至幾天內(nei) 就可交出樣品，為(wei) 傳(chuan) 統工藝的10~30%，成本降為(wei) 20~35%。

　　快速成形技術的作用：

　　(1) 產(chan) 品設計評估與(yu) 審核

　　為(wei) 提高設計質量，縮短生產(chan) 試製周期，RP&M快速成形係統可在幾個(ge) 小時或幾天內(nei) 將設計人員的圖紙或CAD模型轉變成看得見、摸得著的實體(ti) 模型。這樣就可根據設計原型進行設計評定和功能驗證，迅速地取得用戶對設計的反饋信息。同時也有利於(yu) 產(chan) 品製造者加深對產(chan) 品的理解，合理地確定生產(chan) 方式、工藝流程和費用。與(yu) 傳(chuan) 統模型製造相比，快速成型方法不僅(jin) 速度快、精度高，而且能夠隨時通過CAD進行修改與(yu) 再驗證，使設計走向盡善盡美。

　　(2) 產(chan) 品功能試驗

　　在RP係統中使用新型光敏樹脂材料製成的產(chan) 品零件原型具有足夠的強度，可用於(yu) 傳(chuan) 熱、流體(ti) 力學試驗。用某些特殊光敏固化材料製成的模型還具有光彈特性，可用於(yu) 產(chan) 品受載應力應變的實驗分析。例如美國的GM(通用汽車公司)在為(wei) 其97年推出的某車型開發中，直接使用RP生成的模型進行車內(nei) 空調係統、冷卻循環係統及冬用加熱取暖係統的傳(chuan) 熱學試驗，較之以往的同類試驗節省花費40%以上。Chrysler(克賴斯勒汽車公司)則直接利用RP製造的車體(ti) 原型進行高速風洞流體(ti) 動力學試驗，節省成本達70%。

　　(3)與(yu) 客戶或訂購商的交流手段

　　在國外，RP原型成為(wei) 某些製造商家爭(zheng) 奪訂單的手段。例如位於(yu) Detroit的一家僅(jin) 組建兩(liang) 年的製造商，由於(yu) 裝備了2台不同型號的快速成型機及以此為(wei) 基礎的快速精鑄技術，僅(jin) 在接到Ford公司標書(shu) 後的4個(ge) 工作日內(nei) 便生產(chan) 出了第一個(ge) 功能樣件，從(cong) 而在眾(zhong) 多的競爭(zheng) 者中奪到為(wei) Ford公司生產(chan) 年總產(chan) 值達 3000萬(wan) 美元的發動機缸蓋精鑄件的合同。另一方麵，客戶總是更樂(le) 意對實物原型“指手劃腳”，提出對產(chan) 品的修改意見，因此RP模型是設計製造商就其產(chan) 品與(yu) 客戶交流溝通的最佳手段。#p#分頁標題#e#