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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,快速原形技术,RP,一种全新的制造概念,材料累加法,(Material Increase Manufacturing),被提了出来。由于,CAD,技术和光、机、电控制技术的发展，这种新型的零件生产工艺就成为,RP,（快速成型）的主要实现手段。,RP,综合了机械工程、,CAD,、数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评估，修改及功能试验，大大缩短产品的研制周期。而以,RP,系统为基础发展起来并已成熟的快速工装模具制造,(Quick Tooling/Molding),、快速精铸技术,(Quick Casting),则可实现零件的快速制造,(Quick Manufacturing ),。,RP,（,Rapid Prototyping,）技术,1.,光固化立体造型,（,SLStereolithography,）,2.,分层物件制造,(LOMLaminated Object Manufacturing) 3.,选择性激光烧结,(SLSSe1ected Laser Sintering) 4.,熔融沉积造型,(FDMFused Deposition Modeling),光固化立体造型,该技术以光敏树脂为原料，将计算机控制下的紫外、激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应，从而形成零件的一个薄层截面。当一层固化完毕，移动工作台，在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造完毕。,分层物件制造,LOM,工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起，位于上方的激光器按照,CAD,分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上面，通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束再次切割，这样反复逐层切割一粘合一切割,直至整个零件模型制作完成。,选择性激光烧结,(SLSSe1ected Laser Sintering),该法采用,CO2,激光器作能源，目前使用的造型材料多为各种粉未材料。在工作台上均匀铺上一层很薄（,100200,）的粉未，激光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，一层完成后再进行下一层烧结，最终获得零件。目前，成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺还正在实验研究阶段。,熔融沉积造型,(FDMFused Deposition Modeling),FDM,工艺的关键是保持半流动成型材料刚好在熔点之上（通常控制在比熔点高,1,左右）。,FDM,喷头受,CAD,分层数据控制使半流动状态的熔丝材料（丝材直径一般在,1.5mm,以上）从喷头中挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层。每层厚度范围在,0,025,0,762mm,，一层叠一层最后形成整个零件模型。,RP,工艺技术比较,工艺,精度,表面质量,材料价格,材料利用率,运行成本,生产效率,设备费用,占有率,%,SL,好,优,较贵,接近,100%,较高,高,较贵,78,LOM,一般,较差,较便宜,较差,较低,高,较便宜,7.3,SLS,一般,一般,较贵,接近,100%,较高,一般,较贵,6.0,FDM,较差,较差,较贵,接近,100%,一般,较低,较便宜,6.1,快速成型法,的,特点和优点,1.,特别适合于形状复杂，精细的零件加工；,2.,减少了对熟练技术操作者的需求；,3.,成功地解决了,CAD,中三维造型“看得见、摸不着”的问题；,4.,生产柔性高，只需改,CAD,数据，就可生产不同形状的零件模型；,5.,技术集成，设计制造一体化；,6.,不需专门的工装夹具和模具，大大缩短了新产品试制时间；,7.,零件的复杂程度和生产批量与制造成本基本无关,.,SLA,激光快速成型在生物工程研究中的应用,数字化下颌骨的制造过程,人体的下颌骨不仅形状的个体差异大，而且骨骼外形对人体面部形状及其工作性能的影响也很明显。传统的通用型金属植入体不仅无法为患者提供具有定制化外形的骨替代物，而且，由于不具有生物活性，植入体无法与邻接的人骨自然弥合和生长。纯粹的生物活性材料由于强度较低，在用于大块骨移植中容易发生早期的人工骨骨折。,数据提取,为了给患者提供与其原下颌骨外形相匹配的人工植入体，必须借助医学,CT,准确提取被替代骨的断层图像。由于各层图像既包含骨的轮廓，又包含软骨和其他组织的图案，因此，必须采取合理的图像处理技术对各层图像进行二值化处理，以便获得骨轮廓的清晰图案；然后进一步获得骨轮廓的矢量图形文件。,曲面重构及实体,CAD,根据点云数据可在患侧对植入体外形进行曲面重构设计，曲面重构的目的是为重新分层提供原始模型，更重要的是为了对原始模型进行必要的,CAD,设计（修改形状）。如图,2,所示。,快速原型数据准备,曲面重构和,CAD,后就可以重新分层,这个过程是通过,SL,快速成型机所附带的快速原型数据准备软件,RpData,完成的。分层所需的模型数据格式必须是三角面片文件格式（,STL,）。通过,RpData,还可完成轮廓编辑和支撑设置以使随后的快速成型能够可靠稳定地进行，之后就可以输出加工文件。,快速制造植入体原型制造,人工骨原型必须在快速成型机上完成制造过程。利用,LPS,激光快速成型机快速制造出修补部分原型，整个成型过程需,2,4,小时。图,3,是髁突原型和将髁突原型与钛支架原型粘结后的树脂模型，这个模型可直接作为消失模进行包埋。,钛合金下颌骨的消失法铸造,由于光敏树脂原型件具备在,700,以上温度可烧蚀的特性，可以采用消失法铸造钛合金下颌骨。 采用,Ti6Al4V,作为植入体钛支架材料，这是一种已被广泛应用的材料，具有较好的生物相容性。,得到仿生下颌骨钛合金植入体如图,4,军工企业国营西安某厂导弹引信叶轮的开发的传统流程为：,军工企业国营西安东方机械厂导弹引信叶轮的开发的传统流程为：,存在问题： 由于涡轮结构复杂，叶片参数化设计，常规设计是二维图纸，既不直观而且往往很复杂，不能准确表达设计意图，技术人员交流非常不方便； 叶型要求极高，常规机械加工难以进行； 模具制作困难，难以进行脱模工作； 加工周期长达数月左右，费用高。,采用快速成型工艺制作,首先在三维软件中进行零件设计，图形直观，工作人员很容易表达自己的意见；零件设计完毕后利用,LPS600,激光快速成型工艺制作叶轮的树脂模型，即可进行空气动力学实验，如果不满足要求，再进行,CAD,模型的修改，直到满足要求为止。,该厂早先设计的九齿方案，由于齿数与进气道数目相同，在进行静止吹风实验时发现漏气，根本无法带动齿轮转动，马上进行方案改进，节省了大量的时间和费用；同时采用硅胶模技术，低压注塑制造,10,个样件，（制造周期只需,3,天左右）进行靶场验证性实验，,在实弹演练过程中，炮弹不是打远了，就是距离太近，根据实验结果，修改设计参数，再次进行原型及塑料件制作，在一个半月中支持该厂进行了,7,次实验，大大缩短了开发周期，加速了型号开发，而成本只有几千元。而采用常规方法，周期将达,2,年左右，费用高达几十万元。,
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