文档介绍：快速原型制造技术
一、薄材叠层快速成形制造技术(LOM)
该项目为国家高技术研究发展计划(863)课题。是湖北省科技厅1993年下达的重点科学技术发展项目计划“快速成型技术及设备研究”的继续项目。
快速成型技术是利用逐层离散/堆积的原理,用计算机三维数据模型直接制造出零件原型。采用该技术,能大大缩短新产品开发周期和提高企业竞争能力。根据该技术的发展趋势及我国市场情况,在国家科技部、“863”/CIMS主题,国家自然科学基金委、省科技厅、市科委的领导和支持下,华中科技大学、武汉滨湖机电技术产业有限公司在承担本项目时,就将目标定位于在保证高可靠和高性能前提下,研究和开发低成本的快速成型系统。为实现上述目标,进行了大量的工作,取得7项创新成果(其中实施了4项专利),使薄材叠层快速成型技术和系统综合性能指标达到,开发成功的快速成型系统已进入市场,获得用户高度评价,产生显著经济效益,有良好的市场前景。
该项目的创新点如下:(1)无拉力叠层材料送进装置(发明专利,),送进可靠,材料利用率高;(2)工作台为四柱导向和双丝杆传动(实用新型专利,专利号:),导向精度高,传动平稳;(3)叠层加压加热装置(发明专利,申请号:),不仅能使制件粘结牢固,而且能保证制件的加工精度;(4)抽风排烟装置(实用新型专利,专利号:)能及时、充分地排出烟尘;(5)开发成功基于网络通讯的多任务、大数据量、多运动轴、高速实时控制系统;(6)开发成功具有显著特色的软件。该软件除具备STL文件可视化、图形变换、STL文件诊断、实时分层、原型制作实时动态仿真、高速插补控制、激光能量控制、系统故障诊断等功能外,还形成以下独有的特色:①容错切片和数据过滤;②直接切片;③速度规划和任意组合曲线的高速连续加工;(7)开发出粘结可靠、强度高、废料容易剥离、制作精度稳定、成本低廉、对环境无污染的新型LOM工艺用材料,综合性能已达到,并已开始工业化生产。
据市场调查和预测,近几年内快速成型系统在国内的潜在市场约有400台左右,如该产品占需求的25%,将有100台的市场拥有量。近期将可形成年工业总产值1200万元,年销售收入1000万元,年利税300万元。用户替代进口所节约的外汇折合人民币2000多万元。而用户在使用该设备后,由于缩短了新产品开发周期和降低开发投资额风险,所取得的经济效益将远远超过此值。此外,因优良的性能价格比,可望在近几年内进入国际市场。
二、选择性激光烧结快速成形系统(SLS)
本项目为国家863/CIMS重大目标产品项目“快速原型制造系统”的内容之一。
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering-SLS)是典型的快速成形方法之一。它应用分层制造思想,以固体粉末材料直接成形三维实体零件,不受零件形状复杂程度的限制,不需要任何的工装模具,就能将CAD三维模型直接转换为实体零件。从理论上来说,任何受热后能烧结的粉末都可以用作SLS的原材料,其范围已覆盖高分子、陶瓷、金属粉末和它们的复合材料粉末。由于SLS成形材料的多样化、适合多用途、成形过程无须支撑、材料利用率高,以及在快速制造功能件方面的独特优势,使得SLS的应用范围非常广阔,日益受到各行各业的广泛重视。为此,华中科技大学、武汉滨湖机电技术产业有限公司经过市场调查和充分考虑我国国情,选择了SLS快速成形技术作为研究的主要方向之一。
在承担本项目时,就将目标定位于,在保证高可靠和高性能前提下,研究和开发低成本的SLS快速成形系统。为实现上述目标,进行了大量的工作,取得多项创新成果(其中实施和申报了3项专利),使选择性激光烧结快速成形技术及系统综合性能指标达到,开发成功的HRPS-Ⅲ快速成形系统已经产品化,具有良好的市场前景。
本项目的创新成果如下:
(1)发明和实施了一种独特的上送粉装置(、实用新型专利号:)、实用新型专利申请号:),在成形空间大于国外同类产品条件下,使SLS系统的主机结构紧凑,体积仅为国外同类产品的44%,铺粉时间节约40%,保护气体消耗量减少40%;(2)开发成功基于软件芯片的实时控制系统,使控制系统的硬件成本大幅度降低;(3)开发成功国外系统尚未配备并具有显著特色的软件:1)STL文件容错切片,2)计算机三维实体模型直接切片,3)分区变向扫描,4)由离散数据反求STL文件,5)新的STL文件压缩数据存储格式,使STL文件的大小压缩至原来的1/2~1/3。
开发成功适合不同用途、制件精度稳定、成本低廉、对环境无污染的五种新型SLS粉末材料及两种后处理材