第二章《快速制造技術(shù)及應(yīng)用》課件

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快速制造技術(shù)及應(yīng)用PPT模板下載：/moban/1第1章快速制造技術(shù)入門第8章快速制造技術(shù)的發(fā)展第2章快速成形技術(shù)的應(yīng)用第9章企業(yè)典型案例第3章基于固化快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第4章基于分層實(shí)體制造快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第5章基于選擇性激光燒結(jié)快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第6章基于熔融沉積快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第7章基于三維打印快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第1章快速制造技術(shù)入門第8章快速制造技術(shù)的發(fā)展第2章2第2章

快速成形技術(shù)的應(yīng)用2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用2.2快速成形技術(shù)的應(yīng)用范圍第2章快速成形技術(shù)的應(yīng)用2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較32.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用過渡頁

TRANSITIONPAGE2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用過渡頁2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用常用快速成形系統(tǒng)的比較2.1.12.1.2常用快速成形系統(tǒng)的選用原則2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用常用快速成形系統(tǒng)的比較252.1.1

常用快速成形系統(tǒng)的比較常用的快速成形系統(tǒng)的比較有：工藝性能比較，如表2-1所示；優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)的比較，如表2-2所示；各個(gè)主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的快速成形機(jī)的性能參數(shù)，如表2-3所示。2.1.1常用快速成形系統(tǒng)的比較常用的快速成形系統(tǒng)的比6工藝性能比較指標(biāo)工藝精度表面質(zhì)量材料價(jià)格材料利用率運(yùn)行成本生產(chǎn)效率設(shè)備費(fèi)用占有率（%）SLA優(yōu)優(yōu)較貴約100%較高高較貴78LOM一般較差較便宜較差較低高較便宜7.3SLS一般一般較貴約100%較高一般較貴6.0FDM較差較差較貴約100%一般較低較便宜6.1表2-1典型快速成形工藝的比較工藝性能比較指標(biāo)精度表面質(zhì)量材料價(jià)格材料利用率運(yùn)行成本生產(chǎn)效7快速成形工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)SLA技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、成形速度快、精度高、能耗低工藝復(fù)雜、需要支撐結(jié)構(gòu)、材料種類有限、激光器壽命低、原材料價(jià)格貴LOM對(duì)實(shí)心部分大的物體成形速度快、支撐結(jié)構(gòu)包含在層面制造中、內(nèi)應(yīng)力和扭曲小、同一工件中可包含多種材料和顏色能耗高、對(duì)內(nèi)部孔腔中的支撐物需要清理、材料利用率低、廢料剝離困難、易發(fā)生翹曲SLS不需要支撐結(jié)構(gòu)、材料利用率高、材料的機(jī)械性能比較好、價(jià)格便宜、無氣味能耗高、表面粗糙、成形原形疏松多孔、對(duì)某些材料需要單獨(dú)處理FDM成形速度快，材料利用率高、能耗低、工件可包含多種材料和顏色表面粗糙、選用材料僅限于低熔點(diǎn)材料TDP材料選用廣泛、可以制造陶瓷模具用于金屬鑄造、支撐結(jié)構(gòu)包含在層面制造中，能耗低表面粗糙、精度低、需處理（去濕或預(yù)加熱到一定溫度）優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)的比較表2-2快速成形工藝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)快速成形工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)SLA技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、成形速度快、精8制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mm3DSystems（美國）SLA-190液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物190×190×250SLA-250250×250×250SLA-250HR250×250×250SLA-350350×350×400SLA-350Millennium350×350×400SLA-500508×508×584SLA-5000Millennium508×508×584SLA-7000508×508×584Actua2100ThermojetSolidObjectprinter熱塑性材料選擇性噴灑熱塑性材料250×190×200250×190×200SONY/D-MEC（日本）SCS-300液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物300×300×270SCS1000HD液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物300×300×270JSC-2000500×500×500JSC-30001000×800×500TejinSeiki（日本）Soliform-250A250×250×250Soliform-250B250×250×250Soliform-300A300×300×300Soliform-500B300×300×300DenkenEngineering（日本）SLP-400R液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物200×150×150SLP-5000220×200×225Meiko（日本）LC-5100液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物100×100×100LC-315160×120×100Unirapid（日本）URⅡ-HP1501液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合150×150×150Kira（日本）PLT-A4紙基片材選擇性（熱割炬）切割復(fù)印紙280×190×200PLT-A3400×280×300各個(gè)主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的快速成形機(jī)的性能參數(shù)表2-3主要快速成形機(jī)的特性參數(shù)制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mm3DSys9制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mmSparxAb（瑞典）Hotplot紙基片材選擇性（熱割炬）切割紙基片材

西安交通大學(xué)

（中國）LPS-600液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物600×600×500LPS-350350×350×350LPS-250250×250×300CPS-250CPS-350CPS-500250×250×300350×350×350500×500×600華中理工大學(xué)

（中國）HPP-ⅢHHP-ⅡAHHP-Ⅳ薄形材料選擇性切割紙基片材600×400×500450×350×3501000×600×500Stratasys（美國）FDM-1650絲狀材料選擇性熔覆塑料絲/蠟254×254×254FDM-2000254×254×254FDM-8000457×457×609FDM-Quantum600×500×6000GenisysXs305×203×203Helisys（美國）LOM-1015Plus薄形材料選擇性切割卷材380×250×350LOM-2030H815×550×508DTM（美國）Sinterstation2000粉末材料選擇性燒結(jié)塑料粉、金屬基/陶瓷基粉φ300×380Sinterstation2500380×330×457SandersPrototype（美國）ModelMakerⅡ熱塑性材料選擇性噴灑熱塑性材料300×150×230Aaroflex（美國）SolidImagerTabletopSllidImeger1SllidImeger2SllidImeger3液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物φ152×127300×300×300550×550×550φ890×550ZCorporation（美國）Z-402粉末材料選擇性黏結(jié)塑料粉、金屬基/陶瓷基粉203×250×203BPMTehnology（美國）LENS-750LENS-1500粉末材料選擇性黏結(jié)金屬粉300×300×300457×457×610ProMetal（ExtrudeHone）（美國）RTS-300粉末材料選擇性黏結(jié)金屬粉300×300×250MedModelerLLC（美國）MedModeler粉末材料選擇性黏結(jié)塑料絲250×250×250Cubital（以色列）Solider4600液態(tài)光敏聚合物基填蠟選擇性固化（SGC）液態(tài)光敏聚合物350×350×350Solider5600500×350×350續(xù)表2-3主要快速成形機(jī)的特性參數(shù)制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mmSparx10制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mmEOS（德國）STEREOSDESKTOP液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物250×250×250STEREOSMAX-400400×400×400STEREOSMAX-600600×600×600EOSINTM-250粉末材料選擇性燒結(jié)金屬基/陶瓷基粉、塑料粉、金屬粉等250×250×150EOSINTP-350340×345×590EOSINTS-700720×380×400F&S（德國）LMS液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物450×450×350KINERGY（新加坡）ZIPPYⅠ薄形材料選擇性切割卷材380×280×340ZIPPYⅡ1180×730×550ZIPPYⅢ750×500×450清華大學(xué)（中國）SSM-500薄形材料選擇性切割卷材500×400×400MEM-250絲狀材料選擇性熔覆塑料/蠟絲250×250×250M-RPMS250薄形材料選擇切割和絲狀材料選擇性熔覆卷材、塑料/蠟絲250×250×250

北京隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)有限公司

（中國）AFS-300AFS-320AFS-320MZAFS-320YS粉末材料選擇性燒結(jié)塑料粉、金屬基/陶瓷基粉φ300×400φ350×400

NTTDATACMET（日本）

SOUP-250GH液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物250×250×250SOUP-400400×400×400SOUPⅡ-600GS600×600×500SOUP-850PS600×850×500SOUP-1000GS/GA1000×800×500續(xù)表2-3主要快速成形機(jī)的特性參數(shù)制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mmEOSSTE112.1.2常用快速成形系統(tǒng)的選用原則

綜合各方面的因素，RP系統(tǒng)的選用原則可歸納如圖2-1所示。成形效率掃描速度輔助時(shí)間材料材料范圍材料性能制件質(zhì)量制件精度表面粗糙度用途要求制作原形制作功能體激光器激光類型激光功率成本1系統(tǒng)購置費(fèi)材料成本成本2后處理成本運(yùn)行成本用戶的外部環(huán)境了解典型RP系統(tǒng)的種類及特點(diǎn)RP系統(tǒng)選用原則圖2-1RP系統(tǒng)選用2.1.2常用快速成形系統(tǒng)的選用原則綜合各方面的12常用快速成形系統(tǒng)的選用原則1．成形件的用途2．成形件的形狀3．成形件的尺寸大小4．成本5．技術(shù)服務(wù)6．用戶環(huán)境常用快速成形系統(tǒng)的選用原則1．成形件的用途2．成形件的形狀3131．成形件的用途（1）檢查和核實(shí)形狀、尺寸用的樣品

此項(xiàng)要求比較簡單，絕大多數(shù)精度較好的快速成形機(jī)均滿足要求。（2）性能考核用樣品

必須考慮所選快速成形機(jī)能否直接或間接制作出符合材質(zhì)和機(jī)械性能要求的工件。（3）模具

快速制模是快速成形技術(shù)的主要應(yīng)用之一，主要有兩類方法，直接快速制模法和間接快速制模法。（4）小批量和特殊復(fù)雜零件的直接生產(chǎn)

對(duì)于小批量和復(fù)雜的塑料、陶瓷、金屬及其復(fù)合材料的零部件，可用SLS方法直接快速成形。（5）新材料的研究

這些新材料主要是指復(fù)合材料、功能梯度材料、納米材料、智能材料等新型材料，這些新型材料一般由兩種或兩種以上的材料組成，其性能優(yōu)于單一材料的性能。

對(duì)于以上用途（1）～（3）中除個(gè)別用途外，采用LOM、SLA、SLS和FDM法均可，用途（4）～（5）采用SLS方法最為合適。1．成形件的用途（1）檢查和核實(shí)形狀、尺寸用的樣品（2）性能142．成形件的形狀

對(duì)于形狀復(fù)雜、薄壁的小工件，比較適合用SLS、SLA和FDM快速成形機(jī)制作；對(duì)于厚實(shí)的中、大型工件，比較適合用LOM快速成形機(jī)制作。2．成形件的形狀對(duì)于形狀復(fù)雜、薄壁的小工件，比較適153．成形件的尺寸大小

每種型號(hào)的快速成形機(jī)所能制造的最大制件尺寸有一定的限制。通常，工件的尺寸不能超過上述限制值。然而，對(duì)于薄形材料選擇性切割快速成形機(jī)，由于它制作的紙基工件有較好的黏結(jié)性能和機(jī)械加工性能，因此，當(dāng)工件的尺寸超過機(jī)器的極限值時(shí)，可將工件分割成若干塊，使每塊的尺寸不超過機(jī)器的極限值，分別進(jìn)行成形，然后再予以黏結(jié)，從而拼合成較大的工件。同樣，SLS、SLA和FDM制件也可以進(jìn)行拼接。3．成形件的尺寸大小每種型號(hào)的快速成形機(jī)所能制造的最16（1）設(shè)備購置成本（2）設(shè)備運(yùn)行成本（3）人工成本

此項(xiàng)成本包括購置快速成形機(jī)的費(fèi)用，以及有關(guān)的上、下游設(shè)備的費(fèi)用。對(duì)于下游設(shè)備除了通用的打磨、拋光、表面噴鍍等設(shè)備之外，SLA型快速成形機(jī)最好配備后固化用紫外箱，SLS型快速成形機(jī)往往還需配備燒結(jié)爐和滲銅爐。

此項(xiàng)成本包括設(shè)備運(yùn)行時(shí)所需的原材料、水、電、房屋、備件和維護(hù)費(fèi)用以及設(shè)備折舊費(fèi)等。對(duì)于采用激光作成形光源的快速成形機(jī)，必須著重考慮激光器的保證使用壽命和維修價(jià)格。例如，紫外激光器的保證使用壽命為2000h，紫外激光管的價(jià)格高達(dá)上萬美元；而CO2激光器的保證使用壽命為20000h，在此期限之后尚可充氣，每次充氣費(fèi)用僅為幾百美元，原材料是長期、大量的消耗品，對(duì)運(yùn)行成本有很大的影響。一般而言，用聚合物為原料時(shí)，由于這些材料不是工業(yè)中大批量生產(chǎn)的材料，因此價(jià)格比較昂貴而紙基材料比較便宜。然而，用聚合物（液態(tài)、粉末狀或絲狀）成形時(shí)，材料利用率高，用紙成形時(shí)，材料利用率較低。

此項(xiàng)成本包括操作快速成形機(jī)的人員費(fèi)用，以及前、后處理所需人員的費(fèi)用。4．成本（1）設(shè)備購置成本（2）設(shè)備運(yùn)行成本（3）人工成本此17（1）保修期（2）軟件的升級(jí)換代（3）技術(shù)研發(fā)力量5．技術(shù)服務(wù)

從用戶的角度來看，希望保修期越長越好。供應(yīng)商應(yīng)能夠免費(fèi)提供軟件的更新?lián)Q代。

由于RP技術(shù)是一項(xiàng)正在發(fā)展的新技術(shù)，用戶在使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些新的問題，若供應(yīng)商的技術(shù)研發(fā)力量強(qiáng)，則會(huì)很快解決這些問題，從而把用戶的損失降低到最低程度。（1）保修期（2）軟件的升級(jí)換代（3）技術(shù)研發(fā)力量5．技術(shù)服186．用戶環(huán)境

這是一項(xiàng)非常重要卻極容易被忽視的原則，因?yàn)閷?duì)大多數(shù)企業(yè)來說，想迅速應(yīng)用RP技術(shù)尚存在一定障礙，因RP設(shè)備技術(shù)含量高，購買、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較高，一些效益較好的大中型企業(yè)盡管具有經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力，但對(duì)適合于不同產(chǎn)品對(duì)象的眾多RP成形機(jī)和單個(gè)企業(yè)相對(duì)狹窄的應(yīng)用范圍及較小的工作量，許多人往往感到無所適從。社會(huì)上眾多的中小企業(yè)一則受經(jīng)濟(jì)條件制約，二則自身RP制件工作量小，三則自身RP技術(shù)力量薄弱，想上RP設(shè)備時(shí)心有余而力不足，在這種情況下，有條件、有能力購買RP設(shè)備的企業(yè)，既要考慮自身的需要，又要考慮本地區(qū)用戶的需求，為其服務(wù)，使設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮設(shè)備的潛能。6．用戶環(huán)境這是一項(xiàng)非常重要卻極容易被忽視的原則，因19總結(jié)

總之，用戶在使用或購買快速成形機(jī)時(shí)，要綜合各種因素，初步確定所選擇的機(jī)型，然后對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況和制件質(zhì)量進(jìn)行實(shí)地考察，綜合考慮制造商的技術(shù)服務(wù)和研發(fā)力量等各種因素，最后決定購買那家制造商的快速成形系統(tǒng)?？偨Y(jié)總之，用戶在使用或購買快速成形機(jī)時(shí)，要綜合各種因202.2快速成形技術(shù)的應(yīng)用范圍過渡頁

TRANSITIONPAGE2.2快速成形技術(shù)的應(yīng)用范圍過渡頁2.2.12.2.22.2.32.2.42.2.52.2.62.2.7在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在快速模具中的應(yīng)用在精密鑄造中的應(yīng)用在汽車行業(yè)中的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用在仿生學(xué)中的應(yīng)用在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用2.2快速成形技術(shù)的應(yīng)用范圍...6222.2.1在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

快速成形制造技術(shù)自出現(xiàn)以來，以其顯著的時(shí)間效益和經(jīng)濟(jì)效益得到制造業(yè)的廣泛關(guān)注，并迅速成為高校和研究機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)，涌現(xiàn)出了多種快速成形制造技術(shù)方法和相應(yīng)的商品化硬件及軟件，如三維掃描儀、快速成形機(jī)、三維打印機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)、逆向工程軟件、點(diǎn)云處理軟件、三維檢測軟件等。近年來以三維打印技術(shù)為熱點(diǎn)的快速成形制造技術(shù)更是成為行業(yè)和產(chǎn)業(yè)追捧的對(duì)象，與此同時(shí)也出現(xiàn)了專門從事商品化快速成形設(shè)備、快速成形、快速模具制造技術(shù)支持與服務(wù)的機(jī)構(gòu)，極大地促進(jìn)了快速成形與快速模具制造技術(shù)的推廣與應(yīng)用，為機(jī)械行業(yè)、汽車行業(yè)、電子行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)及相關(guān)行業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和競爭優(yōu)勢。2.2.1在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用快速成形制造技術(shù)自出現(xiàn)以23

據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)RP模型需求的行業(yè)如圖2-2所示。從圖2-2可以看出，日用消費(fèi)品和汽車兩大行業(yè)對(duì)RP的需求占整體需求50%以上。圖2-2對(duì)RP模型需求的行業(yè)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)RP模型需求的行業(yè)如圖2-2所示。從圖2-24

據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)RP模型需求的目的如圖2-3所示。從圖2-3可以看出RP模型的主要需求目的和用途。設(shè)計(jì)可視化、裝配檢驗(yàn)與功能模型仍然占據(jù)著RP模型的主要需求，而另一主要應(yīng)用領(lǐng)域就是快速模具母模制造的需求。圖2-3對(duì)RP模型需求的目的據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)RP模型需求的目的如圖2-3所示。從圖2-252.2.1在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)依托于計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和數(shù)控技術(shù)與裝備進(jìn)行了CAD/CAM/CAE的高度集成，顯著提高了產(chǎn)品開發(fā)的效率和質(zhì)量。然而，從CAD到CAM一直以來都存在著一個(gè)縫隙，即產(chǎn)品的CAD總不能在CAM之前盡善盡美?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)的出現(xiàn)，正好填補(bǔ)了產(chǎn)品CAD與CAM之間的這個(gè)縫隙，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型與加工的完美對(duì)接，正因?yàn)槿绱?，RP模型的早期應(yīng)用主要集中在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的外觀評(píng)估、裝配與功能檢驗(yàn)方面，而且這些方面的應(yīng)用至今仍然占有較大的比例。2.2.1在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)代產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)26

計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)的圖紙式設(shè)計(jì)走向現(xiàn)代化的三維數(shù)字概念設(shè)計(jì)。盡管目前造型軟件的功能十分強(qiáng)大，但設(shè)計(jì)出來的概念模型仍然停留在計(jì)算機(jī)屏幕上，處于只能看不能摸的狀態(tài)，概念模型的實(shí)物存在感是設(shè)計(jì)人員修改和完善設(shè)計(jì)十分渴求而又十分必要的。有人比較形象化地形容，快速成形系統(tǒng)相當(dāng)于一臺(tái)三維打印機(jī)，能夠迅速地將CAD概念設(shè)計(jì)的物理模型非常高精度地“打印”出來。這樣，在概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者就有了初步設(shè)計(jì)的物理模型，借助于物理模型，設(shè)計(jì)者可以比較直觀地進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。如設(shè)計(jì)者可以進(jìn)行模型的實(shí)際裝配和模型的感觀評(píng)價(jià)，根據(jù)成形或零件評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)優(yōu)劣，并加以修正，如圖2-4所示。1．模型、零件的感官評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)的圖紙式設(shè)計(jì)走向現(xiàn)代化的27圖2-4模型概念設(shè)計(jì)可視化圖2-4模型概念設(shè)計(jì)可視化28

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)于產(chǎn)品的需求不再停留在使用功能層面，對(duì)于物品的審美和藝術(shù)感受要求更高，新產(chǎn)品的開發(fā)總是從外形設(shè)計(jì)開始的，外形是否美觀和實(shí)用往往決定了該產(chǎn)品在市場中的競爭優(yōu)勢。傳統(tǒng)加工方法中，二維工程圖在設(shè)計(jì)加工和檢測方面起著重要作用。通常是先根據(jù)設(shè)計(jì)師的想法，繪制出效果圖及手工模型，經(jīng)評(píng)審后再進(jìn)行后續(xù)詳盡設(shè)計(jì)。但由于二維工程圖或三維觀感圖不夠直觀，表達(dá)效果受到很大限制，而手工制作模型又費(fèi)時(shí)費(fèi)力，精度又低，也不便于進(jìn)行修改。

快速成形制造技術(shù)能夠迅速地將設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思想變成三維實(shí)體模型，既可節(jié)省大量的時(shí)間，又能精確地體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念，為產(chǎn)品評(píng)審決策工作提供直接、準(zhǔn)確的物理模型，減少了決策工作中的不正確因素。1．模型、零件的感官評(píng)價(jià)隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)于產(chǎn)品的需求不再停留在29

利用快速成形制造技術(shù)制作的樣件能夠使用戶直觀地了解尚未投入批量生產(chǎn)的產(chǎn)品外觀及其性能并及時(shí)作出評(píng)價(jià)，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的不良之處進(jìn)行及時(shí)改進(jìn)，大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，為產(chǎn)品的銷售創(chuàng)造有利條件和避免由于盲目生產(chǎn)造成的損失。同時(shí)，投標(biāo)方在工程投標(biāo)中采用樣品，可以直觀、全面地提供評(píng)價(jià)依據(jù)，為中標(biāo)創(chuàng)造有利條件。2．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和裝配校核利用快速成形制造技術(shù)制作的樣件能夠使用戶直觀地了解尚30

在產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)過程中，由于設(shè)計(jì)手段和其他條件的限制，每一項(xiàng)設(shè)計(jì)都可能存在著一些人為的設(shè)計(jì)缺陷。如果未能及早發(fā)現(xiàn)，就會(huì)影響后續(xù)工作，造成不必要的損失，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)的失敗，并且使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期大大延長，失去占領(lǐng)市場的先機(jī)。使用快速成形制造技術(shù)可以將這種人為的影響減少到最低，大大提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)效率?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)由于成形時(shí)間短、精度高，可以在設(shè)計(jì)的同時(shí)制造高精度的模型，及時(shí)反映設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)理念，使設(shè)計(jì)者能夠在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品的整體或局部進(jìn)行裝配和綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品潛在的質(zhì)量缺陷和不合理因素，進(jìn)而及時(shí)修正設(shè)計(jì)。因此，快速成形制造技術(shù)的應(yīng)用可把產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷消滅在設(shè)計(jì)階段，最終提高產(chǎn)品整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

某汽車用于外觀評(píng)估的經(jīng)過噴漆等處理的RP模型如圖2-5所示。2．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和裝配校核在產(chǎn)品開發(fā)與設(shè)計(jì)過程中，由于設(shè)計(jì)手段和其他條件的限制31圖2-5某汽車用于外觀評(píng)估的RP模型圖2-5某汽車用于外觀評(píng)估的RP模型32

進(jìn)行裝配校核、干涉檢查等對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)，尤其是在有限空間內(nèi)的復(fù)雜、昂貴系統(tǒng)（如衛(wèi)星、導(dǎo)彈）的可制造性和可裝配性檢驗(yàn)尤為重要。

如果一個(gè)產(chǎn)品的零件數(shù)量眾多而且形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜就需要做總體裝配校核，避免產(chǎn)品的各零件間存在干涉，影響裝配或使用性能。在投產(chǎn)之前，先用快速成形制造技術(shù)制作出全部零件，進(jìn)行試裝，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性和安裝工藝與裝配要求，若發(fā)現(xiàn)缺陷，便可及時(shí)、方便地進(jìn)行修正，使所有問題在投產(chǎn)之前得到解決。某發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸部件中氣缸蓋改進(jìn)設(shè)計(jì)后制作的用于裝配檢驗(yàn)的LOM模型如圖2-6所示。2．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和裝配校核進(jìn)行裝配校核、干涉檢查等對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)，尤其是在有限空33圖2-6某發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸用于檢驗(yàn)的缸蓋LOM模型圖2-6某發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸用于檢驗(yàn)的缸蓋LOM模型34

快速模型除了可以進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和裝配校核外，還可以直接用于性能和功能參數(shù)試驗(yàn)與相應(yīng)的研究分析，如機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、流動(dòng)分析、應(yīng)力分析、強(qiáng)度分析、流體和空氣動(dòng)力學(xué)分析等。

采用快速成形制造技術(shù)可嚴(yán)格地按照設(shè)計(jì)要求將模型快速地制造出來并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，對(duì)各種復(fù)雜的空間曲面更能體現(xiàn)快速成形制造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。如風(fēng)扇、風(fēng)轂、齒輪等設(shè)計(jì)的功能檢測和性能參數(shù)確定，可獲得最佳扇葉曲面、最低噪聲的結(jié)構(gòu)和最合理的齒輪嚙合參數(shù)。如果用傳統(tǒng)的方法制造模型，這種測試與評(píng)價(jià)幾乎是不可能的。

為檢驗(yàn)電機(jī)風(fēng)葉設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)平衡，利用快速成形技術(shù)制作的用于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡檢測的LOM模型如圖2-7所示。將模型通過裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)檢測，再根據(jù)檢測信息進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終獲得能夠滿足運(yùn)轉(zhuǎn)要求的優(yōu)化的電機(jī)風(fēng)葉。3．性能和功能測試快速模型除了可以進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證和裝配校核外，還可以直接35圖2-7用于運(yùn)動(dòng)功能測試的風(fēng)葉模型圖2-7用于運(yùn)動(dòng)功能測試的風(fēng)葉模型362.2.2在快速模具中的應(yīng)用1．用于直接制模

用SLS快速成形機(jī)能選擇性地熔融包裹熱塑性黏結(jié)劑的金屬粉，構(gòu)成模具的半成品，燒結(jié)金屬粉并在孔隙滲入第二種金屬（銅）從而制作成金屬模。這種金屬模作為蠟?zāi)５某尚文Ｊ褂茫芍貜?fù)注射100件以上的蠟?zāi)！?/p>

砂型鑄造的木模一直以來依靠傳統(tǒng)的手工制作，制造周期長，精度低?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)的出現(xiàn)為快速高精度制作砂型鑄造的木模提供了良好的技術(shù)手段，尤其是基于CAD設(shè)計(jì)的復(fù)雜形狀的木模制作，快速成形制造技具有其突出的優(yōu)越性，砂型鑄造的產(chǎn)品和通過快速成形技術(shù)制作的木模如圖2-8所示。2.2.2在快速模具中的應(yīng)用1．用于直接制模用SLS37圖2-8砂型鑄造產(chǎn)品及模具圖2-8砂型鑄造產(chǎn)品及模具382.2.2在快速模具中的應(yīng)用2．用于直接制模

硅橡膠軟模由于其材料較軟，在小批量制作具有精細(xì)花紋和無拔模斜度甚至倒拔模斜度的樣件方面具有突出的優(yōu)越性，幾乎所有的RP成形都可以作為硅橡膠模具制作的母模。采用LOM成形翻制硅橡膠模具并進(jìn)行產(chǎn)品快速制作的例子如圖2-9所示。（1）硅橡膠模具的母模2.2.2在快速模具中的應(yīng)用2．用于直接制模硅橡膠軟39圖2-9LOM模型作母模翻制的硅橡膠模具及產(chǎn)品圖2-9LOM模型作母模翻制的硅橡膠模具及產(chǎn)品402.2.2在快速模具中的應(yīng)用2．用于直接制模

環(huán)氧樹脂模具因?yàn)槌杀镜土抑萍?shù)量較硅橡膠模具大而適合于小批量產(chǎn)品的試制。環(huán)氧樹脂模具的制作同樣需要RP模型做母模，通過樹脂材料及添加材料澆注而成，模具的壽命可以達(dá)到數(shù)百件，模具的表面質(zhì)量取決于成形母模的表面質(zhì)量。環(huán)氧樹脂模具制作產(chǎn)品的例子如圖2-10所示。（2）環(huán)氧樹脂模具的母模2.2.2在快速模具中的應(yīng)用2．用于直接制模環(huán)氧41圖2-10環(huán)氧樹脂模具及產(chǎn)品圖2-10環(huán)氧樹脂模具及產(chǎn)品422.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用1．直接制造精鑄母模

在直接制造精鑄母模中熔模鑄造技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。

熔模鑄造也稱為失蠟鑄造，是一種可以由幾乎所有的合金材料進(jìn)行凈形制造金屬制件的精密鑄造工藝，尤其適合于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的薄壁件的制造?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為熔模精密鑄造消失型的制作提供了的技術(shù)保障，使得消失型的制作速度更快、精度更高、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。尤其是3DSystemss公司開發(fā)的QuickCast工藝，更加突出了RP技術(shù)在熔模鑄造領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)越性。2.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用1．直接制造精鑄母模在43熔模鑄造的工藝過程1、澆注法制作熔模鑄造的消失型——蠟?zāi)?，如圖2-11（a）所示。2、將蠟質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)澆注系統(tǒng)（澆口和澆道）和蠟型組裝，如圖2-11（b）所示。3、將組裝后的蠟型與澆注系統(tǒng)浸入到陶瓷漿中，反復(fù)掛砂和干燥形成6～8mm的硬殼，如圖2-11（c）所示。圖2-11熔模鑄造工藝流程

（a）圖2-11熔模鑄造工藝流程

（b）圖2-11熔模鑄造工藝流程

（c）熔模鑄造的工藝過程1、澆注法制作熔模鑄造的消失型——44熔模鑄造的工藝過程4、向硬型殼中通入熱水或蒸汽，使蠟型熔化并排出，得到空型殼，如圖2-11（d）所示。5、硬型殼高溫焙燒，進(jìn)一步除去殘留的蠟，得到可進(jìn)行澆注熔化金屬的高強(qiáng)度陶瓷硬型殼，如圖2-11（e）所示。圖2-11熔模鑄造工藝流程

（d）圖2-11熔模鑄造工藝流程

（e）熔模鑄造的工藝過程4、向硬型殼中通入熱水或45熔模鑄造的工藝過程6、將陶瓷硬型殼預(yù)熱至一定溫度后，注入熔化金屬，如圖2-11（f）所示。7、冷卻后，除去陶瓷殼，得到工件和澆注系統(tǒng)，再除去澆注系統(tǒng)，便得到了金屬制件，如圖2-11（g）所示。圖2-11熔模鑄造工藝流程

（f）圖2-11熔模鑄造工藝流程

（g）熔模鑄造的工藝過程6、將陶瓷硬型殼預(yù)熱至一462.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用1．直接制造精鑄母模

美國Sundstrand公司用快速成形件作母模，進(jìn)行了大量的熔模鑄造，取得了明顯的效益，如表2-4所示。由表中的數(shù)據(jù)可見，采用快速成形制造技術(shù)后節(jié)省工時(shí)43%～70%，節(jié)省成本64%～94%。2.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用1．直接制造精鑄母模美47零件名稱材料傳統(tǒng)加工快速成形工時(shí)（周）成本（美元）工時(shí)（周）節(jié)省率（%）成本（美元）節(jié)省率（%）

發(fā)電機(jī)的進(jìn)氣殼體鋼20950006～765～70550094

主發(fā)電機(jī)控制部件鋁20330004～1050～65570083

輔助發(fā)電機(jī)鋁20340009551200065

發(fā)電機(jī)配電中心鋁18240001044640073

變換器鋁1821000761760064

變換/穩(wěn)壓器鋁1417000843500071

穩(wěn)壓器鋁2026000955580078

輔助發(fā)電機(jī)鋁

11

10000

表2-4快速成形用于熔模鑄造的效益零件名稱材料傳統(tǒng)加工快速成形工時(shí)（周）成本（美元）工時(shí)（周）482.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用2．硅橡膠―石膏型精密制造

精密鑄造通常用快速成形技術(shù)制造金屬件。但對(duì)低熔點(diǎn)金屬件，如鋁鎂合金件，石膏型鑄造效率更高，同時(shí)鑄件質(zhì)量也能得到有效的保證，鑄件合格率高。在石膏型鑄造過程中，快速成形件仍然是可消失模型，然后由此得到石膏模，再加工得到所需要的金屬零件。

2.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用2．硅橡膠―石膏型精密制造492.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用2．硅橡膠―石膏型精密制造

石膏型鑄造的第一步是用快速成形件制作可消失模，然后再將快速成形消失模埋在石膏漿體中得到石膏模，再將石膏模放進(jìn)焙燒爐內(nèi)焙燒，將快速成形消失模通過高溫分解，最終完全消失，同時(shí)石膏模干燥硬化，這個(gè)過程一般要兩天左右。最后在專門的真空澆鑄設(shè)備內(nèi)將熔融的金屬鋁合金注進(jìn)石膏模，冷卻后，破碎石膏模就得到金屬件了。這種生產(chǎn)金屬件的方法成本很低，一般只占?jí)鸿T模生產(chǎn)同樣鑄件成本的2%～5%。生產(chǎn)周期也很短，一般只需2～3周。石膏型鑄件的性能也可與精鑄件相比，由于是在真空環(huán)境中完成澆注，所以性能甚至更優(yōu)于普通精密鑄造。使用石膏型鑄造得到的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管產(chǎn)品如圖2-12所示。2.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用2．硅橡膠―石膏型精密制造50圖2-12石膏型鑄造得到的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管產(chǎn)品圖2-12石膏型鑄造得到的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管產(chǎn)品512.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用3．制造精鑄型殼

直接制造精鑄型殼可以利用激光固化成形技術(shù)直接成形型殼，其基本工藝是將型殼材料粉末按一定的比例加入到光固化樹脂中，然后根據(jù)型殼的CAD模型在光固化成形機(jī)上成形型坯體，最后焙燒，將其中的樹脂去除，粉末燒結(jié)成形后得到最終的型殼。其優(yōu)點(diǎn)是可以不用制作熔模，直接成形制作所需的型殼，而且型殼和型芯可以一次同時(shí)成形，節(jié)省了時(shí)間，減小了裝配誤差。2.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用3．制造精鑄型殼直接制522.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用4．功能零件無模具快速精鑄

無模鑄型快速制造工藝是將RP理論引進(jìn)到樹脂砂造型工藝中，采用輪廓掃描噴射固化工藝，實(shí)現(xiàn)了無模型鑄型的快速制造。

首先從零件CAD模型得到鑄型CAD模型，由鑄型CAD數(shù)據(jù)得到分層截面輪廓數(shù)據(jù)，再以層面信息產(chǎn)生控制信息。在計(jì)算機(jī)的控制下，分別噴射樹脂和固化劑的兩個(gè)噴頭在每一層鋪好壓實(shí)的型砂上分別精確地噴射黏接劑和催化劑。黏結(jié)劑與催化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，黏接劑和催化劑共同作用的地方型砂被固化在一起，其他地方型砂仍為顆粒態(tài)干砂。固化完一層后再黏接下一層，所有的層黏接完之后就可以得到一個(gè)三維實(shí)體，原砂在黏接劑沒有噴射的地方仍是干砂，比較容易清除。清理出中間未固化的干砂就可以得到一個(gè)有一定壁厚的鑄型，在砂型的內(nèi)表面涂敷或浸漬涂料之后就可用于澆鑄金屬。

該工藝實(shí)現(xiàn)了CAD模型直接驅(qū)動(dòng)下的鑄型一體化制造和型芯同時(shí)成形，可方便地制造含自由曲面的鑄型和組合零件，突破了傳統(tǒng)工藝的許多約束，具有較高的柔性，尤其適于制造單件小零件。2.2.3在精密鑄造中的應(yīng)用4．功能零件無模具快速精鑄532.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

現(xiàn)代汽車市場的競爭越來越激烈，生產(chǎn)企業(yè)要想贏得競爭就要以市場為中心，以滿足顧客需求為主線，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力，快速地響應(yīng)市場變化并迅速贏得用戶。企業(yè)必須以最短的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量、最低廉的制造成本和銷售價(jià)格、最好的技術(shù)支持和全過程服務(wù)、最佳的環(huán)保效果以及最快速的市場適應(yīng)性來生產(chǎn)適銷的產(chǎn)品?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)可以為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的支持。

目前，與激光快速成形制造技術(shù)、CNC、真空成形技術(shù)、真空吸塑技術(shù)、熱壓成形技術(shù)、低壓注型技術(shù)、錘打成形模技術(shù)、失蠟鑄造技術(shù)各種表面處理等技術(shù)相結(jié)合，RP技術(shù)已應(yīng)用到汽車車身設(shè)計(jì)、鈑金件試制、內(nèi)／外飾件試制、發(fā)動(dòng)機(jī)金屬樣件、車燈結(jié)構(gòu)樣件／功能樣件試制等方面。2.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)代汽車市場的競爭越來542.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

現(xiàn)代汽車市場的競爭越來越激烈，生產(chǎn)企業(yè)要想贏得競爭就要以市場為中心，以滿足顧客需求為主線，以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力，快速地響應(yīng)市場變化并迅速贏得用戶。企業(yè)必須以最短的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量、最低廉的制造成本和銷售價(jià)格、最好的技術(shù)支持和全過程服務(wù)、最佳的環(huán)保效果以及最快速的市場適應(yīng)性來生產(chǎn)適銷的產(chǎn)品?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)可以為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的支持。

目前，與激光快速成形制造技術(shù)、CNC、真空成形技術(shù)、真空吸塑技術(shù)、熱壓成形技術(shù)、低壓注型技術(shù)、錘打成形模技術(shù)、失蠟鑄造技術(shù)各種表面處理等技術(shù)相結(jié)合，RP技術(shù)已應(yīng)用到汽車車身設(shè)計(jì)、鈑金件試制、內(nèi)／外飾件試制、發(fā)動(dòng)機(jī)金屬樣件、車燈結(jié)構(gòu)樣件／功能樣件試制等方面。1．零件設(shè)計(jì)原形的快速制造2.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)代汽車市場的競爭越來55圖2-13快速成形的汽車車燈和保險(xiǎn)杠圖2-13快速成形的汽車車燈和保險(xiǎn)杠562.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

參照已有汽車零部件設(shè)計(jì)和制造新的汽車零部件，這就是汽車的逆向工程。通過對(duì)實(shí)物的測量、掃描，構(gòu)造物體的幾何模型，進(jìn)而根據(jù)物體的具體功能進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)、制造、裝配驗(yàn)證和質(zhì)量檢測。逆向工程技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車的開發(fā)設(shè)計(jì)過程。在車身的開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，可以利用光學(xué)三坐標(biāo)測量機(jī)對(duì)車身內(nèi)外表面及車身附件進(jìn)行幾何測量，為下一步的CAD建模提供點(diǎn)云數(shù)據(jù)。根據(jù)測得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)汽車的車身完成CAD建模，然后快速成形制造出實(shí)物模型，用于該車型的外觀、工藝等評(píng)審，根據(jù)評(píng)審結(jié)果進(jìn)行及時(shí)修正，可以大大提高工作效率，縮短車身開發(fā)設(shè)計(jì)周期。

逆向工程與RP技術(shù)相結(jié)合能使企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)周期大大縮短，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，受到制造業(yè)企業(yè)的普遍重視。2．汽車車身設(shè)計(jì)與開發(fā)2.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用參照已有汽車零部件設(shè)計(jì)572.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

汽車車身開發(fā)的關(guān)鍵在于汽車覆蓋件模具的設(shè)計(jì)和制造。在車型設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)與制造、模具調(diào)試、產(chǎn)品小批試制、批量生產(chǎn)的整個(gè)周期中，模具設(shè)計(jì)與制造約占2/3的時(shí)間，是影響新車型生產(chǎn)周期的關(guān)鍵因素。一般汽車車身有數(shù)百個(gè)沖壓件。沖壓模具高達(dá)千套以上，模具的開發(fā)成本大約在2億美元左右。據(jù)報(bào)道，本田汽車公司由于模具開發(fā)時(shí)間滯后3天所帶來的經(jīng)濟(jì)損失是800萬美元，而豐田汽車公司滯后18天所帶來的經(jīng)濟(jì)損失是5000萬美元。激烈競爭的市場給汽車覆蓋件模具的開發(fā)提出了高效、高質(zhì)量和低成本的要求。如何快速開發(fā)大型覆蓋件模具以滿足現(xiàn)代汽車企業(yè)的研發(fā)生產(chǎn)需要，已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。比如，西安交通大學(xué)先進(jìn)制造技術(shù)研究所針對(duì)某型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板，采用快速模具制造技術(shù)成功地開發(fā)出了用于新車型研發(fā)的快速模具。2．汽車車身設(shè)計(jì)與開發(fā)2.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用汽車車身開發(fā)的關(guān)鍵在于582.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩模具的開發(fā)步驟如下：

①模具型面設(shè)計(jì)；

②RP模型制作；

③快速模具制造；

④沖壓試驗(yàn)及模具調(diào)整。

汽車逆向工程建模的汽車CAD線框和實(shí)體模型如圖2-14所示。2．汽車車身設(shè)計(jì)與開發(fā)圖2-14汽車逆向工程建模的汽車CAD模型2.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩模具的開發(fā)592.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

進(jìn)氣道是發(fā)動(dòng)機(jī)非常重要的一部分，由形狀十分復(fù)雜的自由曲面構(gòu)成，它對(duì)提高進(jìn)氣效率、改善燃燒過程有十分重要的影響。在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)不同的進(jìn)氣道方案做氣道試驗(yàn)。傳統(tǒng)的方法是用手工方法加工出由十幾個(gè)或幾十個(gè)截面來描述的氣道木?；蚴嗄?，再用木模的砂模鑄造出氣道，對(duì)氣道進(jìn)行吹風(fēng)試驗(yàn)，找出設(shè)計(jì)不足后重新修改模型。如此要反復(fù)多次，每一次都要手工修改或重新制作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且受木模工技術(shù)水平的影響很大，精度難以保證。采用快速成形制造技術(shù)可以一次成形多個(gè)不同的氣道模型，而且形狀和所設(shè)計(jì)的CAD模型完全一致。和傳統(tǒng)的手工制作木模的方式相比，不僅可以提高模型精度，而且能夠降低制作成本和縮短設(shè)計(jì)周期。

快速成形技術(shù)還可在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究中用于流動(dòng)分析，以確定復(fù)雜零件內(nèi)液體或氣體的流動(dòng)模式。3．快速成形用于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究2.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)氣道是發(fā)動(dòng)機(jī)非常重要602.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)和整車上的其他外形、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，用傳統(tǒng)方法制模困難，如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣管等都可以用快速成形技術(shù)制造零件原形。用快速成形技術(shù)制作的用于試驗(yàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)零件如圖2-15所示。圖2-14汽車逆向工程建模的汽車CAD模型3．快速成形用于發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究2.2.4在汽車行業(yè)中的應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)和整車上的其他外612.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（1）設(shè)計(jì)和制作植入假體

運(yùn)用RP技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)特定病人的CT或MRI數(shù)據(jù)，而不是標(biāo)準(zhǔn)的解剖學(xué)幾何數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)并制作對(duì)應(yīng)特定病人的種植體，如圖2-16所示。這樣可以使醫(yī)務(wù)人員根據(jù)每個(gè)病人的具體解剖數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和進(jìn)行手術(shù)，提高了手術(shù)的成功率，節(jié)省了病人的麻醉時(shí)間和整個(gè)手術(shù)的費(fèi)用。圖2-16應(yīng)用RP模型設(shè)計(jì)植入體2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的622.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（2）外科手術(shù)規(guī)劃

復(fù)雜外科手術(shù)往往需要在三維模型上進(jìn)行演練以確保手術(shù)的成功?？焖俪尚沃圃旒夹g(shù)可滿足這種需求。由于有了特定病人的解剖模型，醫(yī)務(wù)人員對(duì)具體手術(shù)部位的解剖結(jié)構(gòu)有更具體直觀的認(rèn)識(shí)，并在手術(shù)之前通過模型對(duì)手術(shù)進(jìn)行仔細(xì)規(guī)劃，如圖2-17所示，從而大大提高了手術(shù)的成功率和手術(shù)質(zhì)量。圖2-17患者腦部3D及RP模型幫助手術(shù)計(jì)劃2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的632.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（3）頜面修復(fù)

目前，美國、澳大利亞、新加坡、日本以及歐洲等許多國家對(duì)快速成形技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用非常重視?；贑T技術(shù)和快速成形制造技術(shù)的人體頜面部缺損修復(fù)手術(shù)，是快速成形制造技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里比較有價(jià)值的臨床應(yīng)用之一。

首先對(duì)患者頭部進(jìn)行螺旋CT掃描，得到最小間距的二維CT數(shù)據(jù)。通過設(shè)定骨骼的灰度閾值，提取CT圖像中的骨骼輪廓，得到患者病變區(qū)域的頭顱模型，例如，某患者正頜外科的手術(shù)模型如圖2-18所示。圖像中左側(cè)因腫瘤病變進(jìn)行了切除。手術(shù)的目的就是通過切取病人體內(nèi)的腿骨修復(fù)左側(cè)下頜的缺損。在數(shù)據(jù)處理時(shí)還進(jìn)行了右側(cè)下頜骨的提取并鏡像，用于制作快速成形以輔助手術(shù)。將上述處理完畢的數(shù)據(jù)文件，按要求的格式輸入到快速成形系統(tǒng)進(jìn)行加工制作。2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的64圖2-18患者正頜外科手術(shù)模型圖2-18患者正頜外科手術(shù)模型652.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（3）頜面修復(fù)

某患者缺損的頭顱骨SLA模型、某患者小腿骨SLA模型及某患者下頜骨SLA模型，如圖2-19所示。圖2-19頜面缺損的局部頭蓋骨、下頜骨及小腿骨SLA模型2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的662.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（4）義耳制作

在頜面修復(fù)領(lǐng)域，義耳贗復(fù)體形態(tài)制作一直存在仿真程度不高的問題?；卺t(yī)學(xué)CT三維重構(gòu)技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到義耳及義耳注型模具的三維模型，采用快速成形制造技術(shù)進(jìn)行義耳注型模具的快速制作，同時(shí)對(duì)澆注的硅橡膠材料進(jìn)行配色，再利用快速成形技術(shù)制作的義耳注型模具，進(jìn)行義耳贗復(fù)體的真空注型，便可得到幾何形狀仿真度比較滿意的義耳贗復(fù)體。

基于螺旋CT圖像的義耳模型構(gòu)建的過程如圖2-20所示。掃描患者正常一側(cè)的耳朵，將CT數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成DICOM格式，如圖2-20（a）所示；用專用的三維重建軟件將患者耳部CT數(shù)據(jù)重建，生產(chǎn)三維模型，如圖2-20（b）所示；將三維模型進(jìn)行光順處理，并將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為快速成形系統(tǒng)接收的STL文件格式，如圖2-20（c）所示；鏡像得到患者缺損耳朵三維數(shù)據(jù)模型，如圖2-20（d）所示。2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的67

（a）CT圖像

（b）三維重構(gòu)

（c）光順處理

（d）三維模型圖2-20基于CT圖像處理技術(shù)的義耳模型（a）CT圖像682.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（4）義耳制作

當(dāng)獲得義耳三維模型后，通過計(jì)算及根據(jù)真空注型工藝要求，設(shè)計(jì)義耳注型的上下模具，并根據(jù)注型工藝要求設(shè)置了澆道和合模定位裝置。義耳注型上下模具如圖2-21所示。采用光固化快速成形制造技術(shù)制作的用于硅橡膠澆注的義耳模具如圖2-22所示。2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的69圖2-21義耳上下模具三維造形圖2-22SLA法制作的義耳模具圖2-21義耳上下模具三維造形圖2-22SLA法制作702.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（4）義耳制作

利用醫(yī)學(xué)硅橡膠材料進(jìn)行義耳的真空注型。在注型之前，需要對(duì)硅橡膠材料根據(jù)具體膚色進(jìn)行配色。對(duì)硅橡膠材料進(jìn)行配色后使用SLA快速成形模具真空注型得到的義耳贗復(fù)體如圖2-23所示。圖2-23義耳贗復(fù)體2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的712.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用（5）心血管模型制作

心血管系統(tǒng)由心臟、動(dòng)脈、靜脈、毛細(xì)血管等組成，準(zhǔn)確復(fù)制心臟、血管、血管瘤、氣管等軟組織結(jié)構(gòu)可以提供個(gè)性化軟組織模型，在診療、手術(shù)和醫(yī)學(xué)教學(xué)等領(lǐng)域具有重要意義。由心臟器官CT數(shù)據(jù)提取的右、左半部分心血管的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，然后利用RP技術(shù)得到的左、右心血管的三維結(jié)構(gòu)如圖2-24所示。圖2-24左、右心血管的三維結(jié)構(gòu)2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在醫(yī)療診斷、教學(xué)和外科學(xué)領(lǐng)域的722.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用2．在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

快速成形制造技術(shù)在生物工程的應(yīng)用起步較晚，但已取得了令人可喜的成果。例如，針對(duì)骨的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行CAD造型，然后利用內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)仿生建模技術(shù)及分層制造，常溫下用生物可降解材料邊分層制造邊加入生物活性因子及種子細(xì)胞。用快速成形制造技術(shù)制成的細(xì)胞載體框架結(jié)構(gòu)來創(chuàng)造一種微環(huán)境，以利于細(xì)胞的黏附、增殖和功能發(fā)揮，以此達(dá)到組織工程骨的并行生長，加速材料的降解和成骨過程。歸納起來，目前RP技術(shù)在醫(yī)學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況如圖2-25所示。圖2-25應(yīng)用RP模型原因分類統(tǒng)計(jì)2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用2．在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用快732.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用2．在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

醫(yī)學(xué)應(yīng)用的每一個(gè)RP模型都需要成形設(shè)備和材料的特殊搭配才能產(chǎn)生預(yù)期效果，某種情況可能需要半透明的硬塑料，而另一種情況可能需要軟的生物兼容材料。有時(shí)需要消毒材料，有時(shí)卻并不需要。RP醫(yī)學(xué)應(yīng)用中設(shè)備和材料的選擇情況如表2-5所示。USPVI級(jí)材料是通過安全測試并能消毒的材料，目前只有少數(shù)幾種RP材料符合這一要求。表中的另一類材料是可植入材料，目前應(yīng)用仍然很少。應(yīng)用類別USPVI級(jí)需要消毒需要半透明可植入需求最適合的RP方法植入成形Y/NY/NNNFDM，SLA，SLS生物模型Y/NY/NY/NNSLS，F(xiàn)DM，SLS，3DP臨床生物模型YYY/NNFDM組織器官開發(fā)YYNY3DP，SLA，LOM醫(yī)藥產(chǎn)品YYNY3DP，SLS骨置換YYNYSLS，LOM表2-5RP醫(yī)學(xué)應(yīng)用中設(shè)備和材料的選擇2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用2．在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用醫(yī)742.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用2．在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

從醫(yī)學(xué)圖像得到的解剖模型有一系列的要求。有些模型最適合用半透明材料做，有的最適合用不透明材料制作以便更好的觀察表面。在大多數(shù)情況下，這些模型是在手術(shù)之前使用，特定情況下需要把模型消毒用于手術(shù)時(shí)的參考。

隨著生物材料的發(fā)展，快速成形產(chǎn)品在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的臨床應(yīng)用將不斷增長，從骨再生植入到器官置換，應(yīng)用范圍廣泛。2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用2．在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用從752.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用3．在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

面部分析是法醫(yī)工作的重要環(huán)節(jié)，圖像資料結(jié)合快速成形制造技術(shù)可快速、準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)面部形態(tài)的圖像重建或模型再現(xiàn)；也可用于某些重要物證的快速復(fù)制，以便進(jìn)行深入分析。通過專用軟件，建立面部形態(tài)的智能化分析系統(tǒng)，可重建各種面部形態(tài)，并允許根據(jù)需要進(jìn)行一些面部特征的添加，繼而可通過RP機(jī)床加工重建模型。2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用3．在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用面部762.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用4．在組織工程學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

快速成形制造技術(shù)在生物工程的應(yīng)用剛剛起步。它主要針對(duì)骨的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行CAD造型，然后利用內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)仿生建模技術(shù)及分層制造，常溫下用生物可降解材料邊分層制造邊加入生物活性因子及種子細(xì)胞。利用快速成形制造技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)許多三維結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部位輪廓外形及內(nèi)部構(gòu)造的生物支架設(shè)計(jì)與成形。用快速成形技術(shù)制成的細(xì)胞載體框架結(jié)構(gòu)來創(chuàng)造一種微環(huán)境，以利于細(xì)胞的黏附、增殖和功能發(fā)揮，以此達(dá)到組織工程骨的并行生長，加速材料的降解和成骨。2.2.5在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用4．在組織工程學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用772.2.6在仿生學(xué)中的應(yīng)用1．仿生制造

生物體經(jīng)過億萬年的演化，其結(jié)構(gòu)、形態(tài)、功能一般都很合理，并具有良好的環(huán)境相容性。因此，人們?yōu)樽非笊鷳B(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可待續(xù)發(fā)展，研究和模仿生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、能量轉(zhuǎn)換、控制機(jī)制、生長方式等各種優(yōu)異特性，就成為一種必然趨勢。

由于仿生結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的加工工藝往往制造困難，在許多情況下甚至難以實(shí)現(xiàn)，且不便于修改，從而延長制作周期，增加開發(fā)成本。2.2.6在仿生學(xué)中的應(yīng)用1．仿生制造生物體經(jīng)過億782.2.6在仿生學(xué)中的應(yīng)用1．仿生制造

RP技術(shù)是基于離散、堆積成形原理的新型數(shù)字化成形技術(shù)，它是在計(jì)算機(jī)的控制下，根據(jù)零件的CAD模型，通過材料的精確堆積而制造原形或零件。RP技術(shù)的基本實(shí)現(xiàn)途徑是首先由CAD軟件設(shè)計(jì)出零件的三維實(shí)體模型；然后將三維實(shí)體模型沿一定方向進(jìn)行分層；再根據(jù)每一層的輪廓信息進(jìn)行數(shù)控編程；最后在快速成形機(jī)上加工出一系列層片并將層片自動(dòng)連接起來，即可得到三維實(shí)體。RP技術(shù)自產(chǎn)生以來，工藝日趨完善，質(zhì)量顯著提高，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。因此在中小宏觀尺度上，RP技術(shù)為多維復(fù)雜結(jié)構(gòu)仿生制造提供了良好的手段。2.2.6在仿生學(xué)中的應(yīng)用1．仿生制造RP技術(shù)是基792.2.6在仿生學(xué)中的應(yīng)用2．基于快速成形技術(shù)的仿生制造方法

仿生制造就是以制造過程與生命之間存在的相似性為基礎(chǔ)，模仿自然界生物的成長方式進(jìn)行制造。傳統(tǒng)的仿生制造是基于DNA技術(shù)，主要應(yīng)用于微觀仿生制造。

由于對(duì)DNA的研究尚有許多問題沒有解決，所以要安全實(shí)現(xiàn)基于DNA的仿生制造還非常困難。基于RP技術(shù)的仿生制造是針對(duì)產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行產(chǎn)品計(jì)算機(jī)輔助造型，再利用內(nèi)部細(xì)微結(jié)構(gòu)仿生建模技術(shù)以及經(jīng)過分層、加支撐等技術(shù)的加工和處理，在快速成形機(jī)上產(chǎn)生生成物的三維實(shí)體。基于RP技術(shù)的仿生制造過程如圖2-26所示。2.2.6在仿生學(xué)中的應(yīng)用2．基于快速成形技術(shù)的仿生制造方80圖2-26基于RP技術(shù)的仿生制造工作流程圖2-26基于RP技術(shù)的仿生制造工作流程812.2.6在仿生學(xué)中的應(yīng)用2．基于快速成形技術(shù)的仿生制造方法

如果要求生成物具有生物活性，則須在快速成形制造過程中使用生物可降解材料，在加工三維實(shí)體模型之后，植入生物生長因子，并將其放入具有特定成分的培養(yǎng)液中，經(jīng)過一段時(shí)間后，三維實(shí)體模型就可以生長成為具有生物活性的產(chǎn)品。基于RP技術(shù)的仿生制造方法可以制造人工骨骼和人工器官，用于醫(yī)療修復(fù)工程，可以制造人工肌肉，并進(jìn)一步制造具有人體結(jié)構(gòu)的機(jī)器人?？梢灾圃焐锘钚越Y(jié)構(gòu)的機(jī)器零件，甚至整臺(tái)機(jī)器。2.2.6在仿生學(xué)中的應(yīng)用2．基于快速成形技術(shù)的仿生制造方822.2.7在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用

繪畫、雕塑等藝術(shù)品是藝術(shù)家的思想、激情或靈感的物化表達(dá)方式，給人以美的享受和精神的陶冶。快速原形制造技術(shù)為藝術(shù)家以三維形式更細(xì)膩、形象、正確、生動(dòng)、迅速地表達(dá)自己的思想感情提供了一種新的手段，也為珍稀藝術(shù)品的復(fù)制、藝術(shù)品形式的多樣化提供了有力的工具。2.2.7在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用繪832.2.7在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用

快速原形制造技術(shù)在藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用。藝術(shù)家在利用陶瓷、玻璃、石材及其他材料進(jìn)行三維藝術(shù)創(chuàng)作時(shí)，從創(chuàng)作靈感的萌發(fā)到作品的完成需經(jīng)歷幾個(gè)月乃至幾年的時(shí)間，其中大多數(shù)時(shí)間為創(chuàng)作思想物化過程。為力求三維表達(dá)正確須反復(fù)修正，以及藝術(shù)品制作過程中因各種失誤造成殘缺而從頭開始，耗費(fèi)了大量的寶貴時(shí)間。當(dāng)采用快速原形制造技術(shù)時(shí)，藝術(shù)家的思想可以首先轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)的CAD三維造型，CAD造型滿意后，即直接通過快速原形制造系統(tǒng)快速制作三維物化作品。如不滿意，可回到計(jì)算機(jī)修改CAD模型，將原作品所用成形材料再生后又用于新的修改作品制作，直至滿意為止，最后將作品根據(jù)材料要求，通過快速的添加法直接成形、三維雕刻、噴涂、制模等途徑完成。快速成形的藝術(shù)品如圖2-27所示。2.2.7在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用1．在藝術(shù)創(chuàng)作中的應(yīng)用快84圖2-27快速成形的藝術(shù)品圖2-27快速成形的藝術(shù)品852.2.7在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用2．在藝術(shù)品復(fù)制或修復(fù)中的應(yīng)用

快速成形制造技術(shù)可用于藝術(shù)品復(fù)制或修復(fù)。在考古及文物保護(hù)過程中都可能造成藝術(shù)品或文物的破損，傳統(tǒng)的人工修復(fù)方法對(duì)修復(fù)人員要求有高超的技藝和豐富的經(jīng)驗(yàn)，且往往要花費(fèi)較長的時(shí)間。利用快速成形制造技術(shù)在三堆CAD構(gòu)型階段的反求技術(shù)，對(duì)原藝術(shù)品的材料與造型進(jìn)行全面分析，對(duì)原藝術(shù)品的色彩、形體進(jìn)行重構(gòu)，然后借助快速成形制造系統(tǒng)迅速制作出與原品近乎相同的復(fù)制品，為藝術(shù)品原品的修復(fù)提供直接的參考。利用快速成形技術(shù)復(fù)制的藝術(shù)品如圖2-28所示。2.2.7在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用2．在藝術(shù)品復(fù)制或修復(fù)中的應(yīng)用86圖2-28快速成形技術(shù)復(fù)制的藝術(shù)品圖2-28快速成形技術(shù)復(fù)制的藝術(shù)品872.2.7在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用3．在藝術(shù)品形式多樣化方面的應(yīng)用

RP制造技術(shù)在藝術(shù)品形式多樣化方面也有廣泛的應(yīng)用。我國擁有眾多傳世的藝術(shù)珍品，如《清明上河圖》，原品以繪畫形式表現(xiàn)當(dāng)時(shí)的社會(huì)民情。利用快速原形制造技術(shù)，可以賦予這類珍品以更加豐富多彩的表現(xiàn)形式。如利用逆向工程中的重構(gòu)技術(shù)，以繪畫形式的作品為基礎(chǔ)，構(gòu)建出其中人物、建筑等的三維形態(tài)，進(jìn)而用快速原形制造系統(tǒng)制作出三維的《清明上河圖》，從而為人們欣賞藝術(shù)提供更多的選擇。2.2.7在藝術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用3．在藝術(shù)品形式多樣化方面的應(yīng)用88謝謝觀看謝謝觀看89PPT模板下載：/moban/

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快速制造技術(shù)及應(yīng)用PPT模板下載：/moban/90第1章快速制造技術(shù)入門第8章快速制造技術(shù)的發(fā)展第2章快速成形技術(shù)的應(yīng)用第9章企業(yè)典型案例第3章基于固化快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第4章基于分層實(shí)體制造快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第5章基于選擇性激光燒結(jié)快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第6章基于熔融沉積快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第7章基于三維打印快速成形技術(shù)的產(chǎn)品制作第1章快速制造技術(shù)入門第8章快速制造技術(shù)的發(fā)展第2章91第2章

快速成形技術(shù)的應(yīng)用2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用2.2快速成形技術(shù)的應(yīng)用范圍第2章快速成形技術(shù)的應(yīng)用2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較922.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用過渡頁

TRANSITIONPAGE2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用過渡頁2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用常用快速成形系統(tǒng)的比較2.1.12.1.2常用快速成形系統(tǒng)的選用原則2.1常用快速成形系統(tǒng)的比較與選用常用快速成形系統(tǒng)的比較2942.1.1

常用快速成形系統(tǒng)的比較常用的快速成形系統(tǒng)的比較有：工藝性能比較，如表2-1所示；優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)的比較，如表2-2所示；各個(gè)主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的快速成形機(jī)的性能參數(shù)，如表2-3所示。2.1.1常用快速成形系統(tǒng)的比較常用的快速成形系統(tǒng)的比95工藝性能比較指標(biāo)工藝精度表面質(zhì)量材料價(jià)格材料利用率運(yùn)行成本生產(chǎn)效率設(shè)備費(fèi)用占有率（%）SLA優(yōu)優(yōu)較貴約100%較高高較貴78LOM一般較差較便宜較差較低高較便宜7.3SLS一般一般較貴約100%較高一般較貴6.0FDM較差較差較貴約100%一般較低較便宜6.1表2-1典型快速成形工藝的比較工藝性能比較指標(biāo)精度表面質(zhì)量材料價(jià)格材料利用率運(yùn)行成本生產(chǎn)效96快速成形工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)SLA技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、成形速度快、精度高、能耗低工藝復(fù)雜、需要支撐結(jié)構(gòu)、材料種類有限、激光器壽命低、原材料價(jià)格貴LOM對(duì)實(shí)心部分大的物體成形速度快、支撐結(jié)構(gòu)包含在層面制造中、內(nèi)應(yīng)力和扭曲小、同一工件中可包含多種材料和顏色能耗高、對(duì)內(nèi)部孔腔中的支撐物需要清理、材料利用率低、廢料剝離困難、易發(fā)生翹曲SLS不需要支撐結(jié)構(gòu)、材料利用率高、材料的機(jī)械性能比較好、價(jià)格便宜、無氣味能耗高、表面粗糙、成形原形疏松多孔、對(duì)某些材料需要單獨(dú)處理FDM成形速度快，材料利用率高、能耗低、工件可包含多種材料和顏色表面粗糙、選用材料僅限于低熔點(diǎn)材料TDP材料選用廣泛、可以制造陶瓷模具用于金屬鑄造、支撐結(jié)構(gòu)包含在層面制造中，能耗低表面粗糙、精度低、需處理（去濕或預(yù)加熱到一定溫度）優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)的比較表2-2快速成形工藝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)快速成形工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)SLA技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、成形速度快、精97制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mm3DSystems（美國）SLA-190液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物190×190×250SLA-250250×250×250SLA-250HR250×250×250SLA-350350×350×400SLA-350Millennium350×350×400SLA-500508×508×584SLA-5000Millennium508×508×584SLA-7000508×508×584Actua2100ThermojetSolidObjectprinter熱塑性材料選擇性噴灑熱塑性材料250×190×200250×190×200SONY/D-MEC（日本）SCS-300液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物300×300×270SCS1000HD液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物300×300×270JSC-2000500×500×500JSC-30001000×800×500TejinSeiki（日本）Soliform-250A250×250×250Soliform-250B250×250×250Soliform-300A300×300×300Soliform-500B300×300×300DenkenEngineering（日本）SLP-400R液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物200×150×150SLP-5000220×200×225Meiko（日本）LC-5100液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物100×100×100LC-315160×120×100Unirapid（日本）URⅡ-HP1501液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合150×150×150Kira（日本）PLT-A4紙基片材選擇性（熱割炬）切割復(fù)印紙280×190×200PLT-A3400×280×300各個(gè)主要生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的快速成形機(jī)的性能參數(shù)表2-3主要快速成形機(jī)的特性參數(shù)制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mm3DSys98制造公司型號(hào)成形方法采用原材料最大制件尺寸/mmSparxAb（瑞典）Hotplot紙基片材選擇性（熱割炬）切割紙基片材

西安交通大學(xué)

（中國）LPS-600液態(tài)光敏聚合物選擇性固化液態(tài)光敏聚合物600×600×500LPS-350350×350×350LPS-250250×250×300CPS-250CPS-350CPS-500250×250×300350×350×350500×500×600華中理工大學(xué)

（中國）HPP-ⅢHHP-ⅡAHHP-Ⅳ薄形材料選擇性切割紙基片材600×400×500450×350×3501000×600×500Stratasys（美國）FDM-1650絲狀材料選擇性熔覆塑料絲/蠟254