快速成型技術未來的發(fā)展趨勢與方向

廉賀成

[摘 要]快速成型技術的發(fā)展，使得產品設計、制造的周期大大縮短，提高了產品設計、制造的一次成品率，降低產品開發(fā)成本，從而給制造業(yè)帶來了根本性的變化。本文基于快速成型技術的理論基礎，闡釋快速成型技術的原理和特點，對于目前快速成型技術的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢進行說明，其對于快速成型的技術發(fā)展是一種很有意義的理論參考。

[關鍵詞]快速成型；技術現(xiàn)狀；未來發(fā)展趨勢

中圖分類號：TU685 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）37-0338-01

目前，隨著經濟發(fā)展，其對于制造業(yè)提出了更加高的要求，多樣化，高質量，低成本，高科技的趨勢已經很明顯。在市場化趨勢不斷增強的前提下，主要表現(xiàn)在兩個方面：一是消費者需求的人性化發(fā)展和其短時效的興趣，使得市場產品趨于多樣化；二是市場的全球性趨勢不斷加強，在壁壘被打破的背景下，要求企業(yè)擁有全球視角，將多樣化的產品推廣出去，實現(xiàn)對于市場的優(yōu)先占有。由此角度來看的話，對于此項技術展開研究，基于理論和實踐的相互結合，探索其目前的發(fā)展現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，符合經濟發(fā)展規(guī)律，適應人們的發(fā)展需求，實現(xiàn)快速成型技術的快速發(fā)展是大勢所趨。

1.快速成型技術方法

快速成型技術的成型方法多達十余種，目前應用較多的有立體光固化（SLA）、選擇性激光燒結（SLS）、分層實體制造（LOM）、熔積成型（FDM）等。這些工藝方法都是在材料累加成型的原理基礎上，結合材料的物理化學特性和先進的工藝方法而形成的，它與其他學科的發(fā)展密切相關。

2.快速成型技術的特點

與傳統(tǒng)的處理方式相比，快速成型技術呈現(xiàn)出很多具備明顯優(yōu)勢的特點，其具體表現(xiàn)在以下幾個方面：其一，速度性，借助STL格式文件，我們幾乎可以實現(xiàn)快速成型技術與所有的CAD造型系統(tǒng)相互連接。無論在何種情況下，其在處理速度上都可以很好的滿足需求，而且時間跨度不大，有利于實現(xiàn)產品開發(fā)的高速閉環(huán)反饋。其二，集成化，快速成型技術使得設計環(huán)節(jié)和制造環(huán)節(jié)達到了很好的統(tǒng)一，我們知道在快速成型的操作過程中，計算機中的CAD模型數(shù)據會通過軟件轉化的方式，自動生成數(shù)控指令，依據數(shù)據的轉化實現(xiàn)對于部件的合理加工。由此看來設計和制造之間的鴻溝不再存在，達到了高度的集約化。其三，適用性，快速成型技術，適用分層技術制造工藝，將復雜的三維切成二維來處理，極大的簡化了加工流程，在不存在三維刀具的干涉的前提下，高效的處理好復雜的中空結構，無論是從理論上來講，還是從實踐上來講，其技術的適用性可以應對任何的復雜構件制造。其四，可調整性，快速成型技術，即真正意義上的數(shù)字化系統(tǒng)，是制造業(yè)中的利器，我們操作員僅僅需要合理設置一下相關的參數(shù)和屬性，就可以有針對性的處理好各種產品的樣品制造和小批量生產；而且在此過程中，保證了成型過程的柔韌性。其五，自動化，快速成型技術，實現(xiàn)了完全的自動化成型，只要操作人員輸入相關的參數(shù)，在不需要多少干涉的情況下，實現(xiàn)整個過程的自動運行。

3.快速成型技術的應用現(xiàn)狀

在最近的幾年時間里，快速成型技術得到了極大程度上的發(fā)展，其涉及的領域廣泛，應用行業(yè)眾多，主要集中在工業(yè)制造，建筑行業(yè)，醫(yī)學領域，藝術創(chuàng)作，考古研究，航空空間等等?，F(xiàn)階段其發(fā)展主要呈現(xiàn)出以下的特點。

3.1 設計和功能驗證

在快速成型技術的協(xié)助下，我們可以很快的制作出產品的物理模型，可以借助這個模型來驗證設計師的整體構思，有利于及時發(fā)現(xiàn)設計中不合理的地方，以便及時做出改變。而傳統(tǒng)的制作方式往往是經過繪圖，再到工裝設計，之后才是產品的實際設計，一般其花費的時間成本很大，在此方面需要投入的人力，財力和物力都是很巨大的，即使是完成了如此浩大的設計工程，還會涉及到產品的修改和返工。而現(xiàn)階段，借助快速成型技術，可以最大限度的節(jié)省時間，提高設計效率。除此之外，在快速成型技術的基礎上，可以將原型及時的進行功能的檢測和模擬，最后這樣的模式，還促進了設計環(huán)節(jié)的效率，因為三位一體模式下，其對于設計，結構，制造都可以有效的反饋信息，使得各個負責人能夠有針對性的去解決問題，實現(xiàn)最佳調整。

3.2 快速模具制造

眾所周知，傳統(tǒng)的模具制造需要花費很長的一段時間，其運行的成本很高，使得很多的企業(yè)在盡量規(guī)避這樣的環(huán)節(jié)。據相關統(tǒng)計記載，一套比較常規(guī)的塑料模具的制造，在傳統(tǒng)工藝下，起碼需要10萬的模具制造費用。而且在此過程中，也難以避免問題的出現(xiàn)，尤其是涉及的誤差將會直接反應在模具上，對于企業(yè)來說是一筆很大的損失。國內的相關學者認為：在快速模具制造的過程中，可以借助快速成型技術，以兩種方式實現(xiàn)整個流程的運行：其一，軟模，通常指的是硅橡膠模具，可以借助SLA、FDM、LOM和SLS技術來運作原型，之后進行硅橡膠模具的制作，接著向其中注入雙組份的聚氨酯，最后等待其固化，就可以得到所需要的快速模具。其二，硬模，借用SLA、SLS、FDM或LOM方法，對于熔模鑄造中的蠟模進行加工，使用特殊方式處理好原型表面后，以木質模具代替，再者開展石膏型或陶瓷型的制造，再由石膏型或陶瓷型進行最后的澆筑過程。

3.3 快速成型技術發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，縱觀國內外對于快速成型技術的發(fā)展，主要重視的領域在于：其一，快速成型技術的基本理論；其二，快速成型技術的技術創(chuàng)新；其三，快速成型技術下的新材料開發(fā)；其四，快速成型技術下的模具制作；其五，快速成型技術下的金屬零件制作；其六，基于快速成型技術下的生物技術開發(fā)。在此基礎上，也在積極研究如何以更加快的速度，更加高的準確度，更加好的穩(wěn)定度，實現(xiàn)設備的智能化運作。詳細來說，快速成型技術的未來發(fā)展趨勢在于：首先，直接成型性，美國學者向借助大功率激光器進行金屬熔焊，促使了直接成型鋼模具的發(fā)展；其次，獨立性，即未來的快速成型技術會因為制造目標的不同，實現(xiàn)相對獨立的發(fā)展。最后，大型化和微型化，由于這兩個領域的發(fā)展還存在一定的難度，但是其RPM（快速成型制造）的市場需求量很大，勢必導致其在未來會取得長遠的發(fā)展。

4 結束語

綜上所述，在知識經濟時代和信息社會的背景下，制造業(yè)如何面對市場的多樣化需求，將是其實現(xiàn)其長遠發(fā)展的關鍵所在?；诳焖俪尚图夹g下的理論，在快速成型技術上不斷探索和發(fā)現(xiàn)，將會幫助未來的制造業(yè)很好的處理好這樣問題。我們也相信隨著快速成型技術的理論和技術的不斷嫻熟，其在生產和生活中的應用將會越來越廣泛。無論對于制造業(yè)來說，還是對于國家的競爭能力來說，還是對于我們的生活工作來說，效率的提高都是一件很值得慶幸的事情。希望快速成型技術會在未來取得更大的進步，對于我們的生產和生活產生更大的影響力。

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