是什么快速原型制造?其原理是什么?

如题所述

随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈,产品的开发速度日益成为竞争的主要矛盾。在这种情况下,自主快速产品开发(快速设计和快速工模具)的能力成为制造业全球竞争的实力基础。同时,制造业为满足日益变化的用户需求,又要求制造技术有较强的灵活性,能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此,产品开发的速度和制造技术的柔性就变得十分关键了。
快速原型制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing,RPM)就是在这种社会背景下,于80年代后期产生于美国,并很快扩展到日本及欧洲,是近年来制造技术领域的一项重大突破。
快速原型制造技术是集材料成形、CAD、数控、激光等技术为一体的综合技术,是实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。
快速原型制造技术的基本原理是:在没有任何模具、刀具和工装的条件下,根据三维 CAD模型的分层数据,对材料进行堆积(或叠加),快速地制造出任意复杂程度的产品原型 或零件的一种数字化成形技术(图5-55)。快速原型制造主要包括以下四部分内容:

图5-55 RPM技术原理(1)零件CAD数据模型的构建。构建三维CAD数据模型的方法有两种:一种是基于构思的三维造型。设计人员应用各种三维CAD造型系统,如Pro/E、UG、Solidworks等进行零件的三维实体造型,即将设计人员所构思的零件概念模型转变为三维CAD数据模型。另一种是基于实体数据的三维造型。设计人员通过三维坐标测量机、激光扫描仪、核磁共振图像、实体影像等方法对三维实体进行反求、计算并建立三维模型。
(2)数据转换文件的生成。由三维造型系统将零件CAD数据模型转换成一种可被快速成形系统接受的数据文件,如STL、IGES等格式文件。STL文件是对三维实体内外表面进行离散化后形成的文件,STL文件易于进行模型的分层切片处理,故已成为目前绝大多数快速成形系统所接受的文件格式。目前所有CAD造型系统也均具有对三维实体输出STL文件的功能。
(3)模型的分层切片。将三维实体模型沿给定的方向(一般沿z轴)切成一个个二维薄片,即进行离散化。可以根据快速成形系统的成形精度选择薄片的厚度,如0.05~0.5mm。
(4)快速堆积成形。即以平面加工方式有序地连续叠加,得到三维实体。随着RPM技术的发展和人们对该项技术认识的深入,它的内涵也在逐步扩大。目前快速原型技术包括一切由CAD直接驱动的成形过程,而主要的技术特征就是成形的快捷性。对于材料的转移形式可以是自由添加、去除以及添加和去除相结合等形式。
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