文档介绍：快速原型(RPM)技术 Rapid Prototyping Technology
山东理工大学
精密模具省重点实验室
袁光明
RPM用途
制造出零件,主要是单件或极少批量的零件。(直接成型法)
直接制造出用于制作样件或零件的模具(如样件或零件材质为:石蜡、铸铁或铸钢等铸件)(间接成型法)
快速原型技术的基本原理
快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称, 其原理为:产品三维CAD模型→分层离散→按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料→生成实体模型。
分层原理动画演示
该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体,依靠CAD软件,在计算机中建立三维实体模型,并将其切分成一系列平面几何信息,以此控制激光束(或工作头)的扫描方向和速度,采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料,从而快速堆积制作出产品实体模型。
快速原型技术的加工特点
快速原型技术突破了“毛坯→切削加工→成品”的传统的零件加工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。与传统的切削加工方法相比,快速原型加工具有以下优点: (1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件,如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等,大大降低了新产品的开发成本和开发周期。 (2)不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具,无刀具磨损和切削力影响。
(3)无振动、噪声和切削废料。 (4)可实现夜间完全自动化生产。 (5)加工效率高,能快速制作出产品实体模型及模具。
快速原型技术的发展
快速原型技术概念即RP(Rapid Prototyping Technology)概念的提出可追朔到1979年,日本东京大学生产技术研究所的中川威雄教授发明了叠层模型造型法,1980年小玉秀男又提出了光造型法,该设想提出后,由丸谷洋二于1984年继续研究,并于1987年进行产品试制。
1988年,美国3D System公司率先推出快速原型实用装置—立体光固化成型系统即SLA (Stereo Lightgraphy Apparatus),并以年销售增长率为30%~40%的增幅在世界市场出售。近年来,随着扫描振镜性能的提高,以及材料科学和计算机技术的发展,快速原型技术已日趋成熟,并于1994年正式进入推广普及阶段。
快速原型技术的分类
(SLA)
立体光固化成形(stereo lithography apparatus, SLA)是最早发展的快速成形技术。自从1988年3D SYSTEM INC公司最早推出SLA商品化快速成形机以来,SLA已成为最为成熟而广泛应用的RP典型技术之一。     SLA快速成形技术是根据某些材料在特定波长的激光照射下具有可固化性的特点,采用紫外(UV)激光为光源,计算机按分层信息精密控制扫描振镜组,精确定位、扫描,在光敏树脂液面聚合、固化形成一个固化层面,顺序逐层扫描固化,直至完成整个零件的成形。
立体光固化成型系统(SLA)工作原理
其工作原理为:由激光器发出的紫外光,经光学系统汇集成一支细光束,该光束在计算机控制下,有选择的扫描光敏树脂液体,激光器扫描镜升降装置容器光敏树脂表面,利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理,一层一层固化光敏
脂,每固化一层后,工作台下降一精确距离,并按新一层表面几何信息使激光扫描器对液面进行扫描,使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上,如此反复,直至制作生成一零件实体模型。
快速成型工艺动画演示
立体光固化成型系统(SLA)
立体光固化成型系统(SLA)样件