超硬材料網(wǎng)

　　在鑄造生產(chǎn)中，模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模等的制造往往是靠機械加工的辦法，有時還需要鉗工進行修整，費時耗資，而且精度不高。特別是對于一些形狀復雜的薄壁鑄件，例如飛機發(fā)動機的葉片、船用螺旋漿，汽車、拖拉機的缸體、缸蓋等，模具的制造更是一個老大難的問題。雖然一些大型企業(yè)的鑄造廠也進口了一些數(shù)控機床、仿型銑等高級設備，但除了設備價格昂貴之外，模具加工的周期也很長，而且由于沒有很好的軟件系統(tǒng)支持，機床的編程也很困難。面對今天世界上經(jīng)濟市場的競爭，產(chǎn)品的更新?lián)Q代日益加快，鑄造模具加工的現(xiàn)狀很難適應當前的形勢。而快速成型制造技術(shù)的出現(xiàn)為解決這個問題提供了一條頗具前景的新路。
　　
　　快速成形技術(shù)的產(chǎn)生
　　
　　快速原型（Rapid Prototyping，RP）技術(shù)，又稱快速成形技術(shù)，是當今世界上飛速發(fā)展的制造技術(shù)之一。快速成形技術(shù)最早產(chǎn)生于二十世紀70年代末到80年代初，美國3M公司的Alan J. Hebert(1978)、日本的小玉秀男(1980)、美國UVP公司的Charles W. Hull(1982)和日本的丸谷洋二(1983)，在不同的地點各自獨立地提出了RP的概念，即用分層制造產(chǎn)生三維實體的思想。Charles W. Hull 在UVP的繼續(xù)支持下，完成了一個能自動建造零件的稱之為Stereolithography Apparatus (SLA)的完整系統(tǒng)SLA-1，1986年該系統(tǒng)獲得專利，這是RP發(fā)展的一個里程碑。同年，Charles W. Hull和UVP的股東們一起建立了3D System公司。與此同時，其它的成形原理及相應的成形系統(tǒng)也相繼開發(fā)成功。1984年Michael Feygin提出了薄材疊層（Laminated Object Manufacturing，以下簡稱LOM）的方法，并于1985年組建Helisys公司，1992年推出第一臺商業(yè)成形系統(tǒng)LOM-1015。 1986年，美國Texas大學的研究生C. Deckard提出了選擇性激光燒結(jié)(Selective Laser Sintering，簡稱SLS)的思想，稍后組建了DTM公司，于1992年開發(fā)了基于SLS的商業(yè)成形系統(tǒng)Sinterstation。Scott Crump在1988年提出了熔融成形(Fused Deposition Modeling，簡稱FDM)的思想，1992年開發(fā)了第一臺商業(yè)機型3D-Modeler。
　　
　　自從80年代中期SLA光成形技術(shù)發(fā)展以來到90年代后期，出現(xiàn)了幾十種不同的RP技術(shù)，除前述幾種外，典型的還有3DP等。但是，SLA、LOM、SLS和FDM四種技術(shù)，目前仍然是RP技術(shù)的主流。
　　
　　我國RP研究工作起步時期
　　
　　快速原型是繼60年代NC技術(shù)之后制造領(lǐng)域的又一重大突破，是先進制造技術(shù)群中的重要組成部分。它綜合運用計算機輔助設計和制造技術(shù)、激光技術(shù)和材料科學技術(shù)，在沒有傳統(tǒng)模具和夾具的情況下，快速制造出任意復雜形狀而又具有一定功能的三維實體模型或零件。快速原型與制造技術(shù)的推廣應用將明顯縮短新產(chǎn)品的上市時間，節(jié)約新產(chǎn)品開發(fā)和模具制造的費用。美國、日本及歐洲發(fā)達國家已將快速成形技術(shù)應用于航空、宇航、汽車、通訊、醫(yī)療、電子、家電、玩具、軍事裝備、工業(yè)造型（雕刻）、建筑模型、機械行業(yè)等領(lǐng)域。
　　
　　而我國RP研究工作起步于90年代初。剛開始時技術(shù)引進較多，1994年以來，我國已有20幾家企業(yè)或機構(gòu)從國外引進RP機器，加快了企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)、取得了巨大的經(jīng)濟效益。但由于引進價格昂貴，如美國3Dsystem公司生產(chǎn)的SLA250系統(tǒng)售價20萬美元，SLA500價格高達40萬美元，加之材料也依靠進口，使生產(chǎn)成本過高，往往是國內(nèi)企業(yè)無法承受的。
　　
　　國內(nèi)RP開始商品化并推廣應用
　　
　　為了解決中國制造業(yè)對RP的迫切需求，1991年以來，在中國政府資助和支持下，一些高等院校和研究機構(gòu)積極開展RP研究，并取得較大的進展。
　　
　　我國最早在快速成型技術(shù)方面開展工作的有清華大學、西安交通大學、華中理工大學和北京隆源自動成形系統(tǒng)有限公司。這些單位早期在開發(fā)系統(tǒng)設備方面各有側(cè)重。1992年，清華大學引進了當時先進的SLA-250光固化成形設備，成立了激光快速成形中心,開展快速成形技術(shù)的研究。研制出世界上最大的LOM雙掃描成形機，已提供給國內(nèi)的汽車制造企業(yè)，研制成功的多功能快速造型系統(tǒng)MRPMS已打入國際市場，自主開發(fā)的大型擠壓噴射成形RP設備 SSM1600SSM成形尺寸已達1600× 800× 750mm3，也居世界之首。西安交通大學多年來一直致力于SLA的成型材料和設備的國產(chǎn)化，并因此獲2000年度國家科技進步二等獎和教育部科技進步一等獎。華中理工大學從1991年開始，在政府的支持下開始進行RP技術(shù)研究，1994年開發(fā)成功LOM樣機，到1997年就向市場推出商品化的LOM成型設備。目前，該單位已對LOM設備進行了系列化的開發(fā)，同時還成功地推出商品化的SLS設備。該校還利用復膜技術(shù)快速制造鑄模，翻制出了鋁合金模具和鑄鐵模塊。研究成果已經(jīng)商品化的還有北京隆源公司開發(fā)的AFS 300激光快速成形機（SLS），該公司的RP服務中心已為工業(yè)企業(yè)單位制作了許多精密鑄模。
　　
　　此外，南京航天大學、上海交通大學、華北工學院等在該領(lǐng)域也做了許多工作。例如在基于快速成形技術(shù)的快速制造模具方面，上海交通大學開發(fā)了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的鑄造模樣計算機輔助快速制造系統(tǒng)，為汽車行業(yè)制造了多種模具。目前，部分國產(chǎn)RP設備已接近或達到美國公司同類產(chǎn)品的水平，價格卻便宜得多，材料的價格更加便宜。我國已初步形成了RP設備和材料的制造體系。近年來，在國家科學技術(shù)部的支持下，我國已經(jīng)在深圳、天津、上海、西安、南京、重慶等地建立一批向企業(yè)提供快速成形技術(shù)的服務機構(gòu)，并開始起到了積極的作用，推動了快速成形技術(shù)在我國的廣泛應用，使我國RP技術(shù)的發(fā)展走上了專業(yè)化、市場化的軌道，為國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了貢獻。
　　
　　快速成形技術(shù)是一種具有廣泛應用前景的正在不斷完善的高新技術(shù)。隨著市場競爭的日趨激烈，該技術(shù)將會被越來越多的企業(yè)所采用，對企業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮越來越重要的作用，并將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。同時，快速成形技術(shù)作為一門多學科交叉的專業(yè)技術(shù)，其本身的發(fā)展，也將推動相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。