我国初步建成快速原型技术的制造体系智能卡系统

我国初步建成快速原型技术的制造体系

快速原型技术是近十多年来国际上出现的一种加工新技术，与原来的机床去除材料（切削、冲剪）的加工方法不同，快速成型实际上是背离传统加工方法，反其道而行之的以材料堆积成型实现制造工件的一种方法。它对于制造原型工件具有革命性意义。这是材料科学和计算机软件技术、高精度硬件技术的边际学科有机结合的产物。国际上掌握此项技术的国家不多，而我国已有自主知识产权的技术与产品。这项新技术值得推广。

在铸造生产中，模板、芯盒、压铸模等的制造往往是靠机械加工的办法，有时还需要钳工进行修整，费时耗资而且精度不高。特别是对于一些形状复杂的薄壁铸件，例如飞机发动机的叶片、船用螺旋桨，汽车、拖拉机的缸体、缸盖等，模具的制造更是一个老大难的问题。虽然一些大型铸造厂也进口了一些数控机床、仿型铣床等高级设备，但模具加工的周期也很长。面对激烈的市场竞争，产品的更新换代日益加快，铸造模具加工的现状很难适应当前的形势。而快速原型制造技术的出现为解决这个问题提供了一条颇具前景的新路。 　　快速原形技术的产生 　　快速原型（RP）技术，又称快速成形技术，是当今世界上飞速发展的制造技术之一。快速成形技术最早产生于20世纪70年代末到80年代初，美国3M公司、日本的小玉秀男、美国UVP公司和日本的丸谷洋二，在不同的地点各自独立地提出了RP的概念，即用分层制造产生三维实体的思想。1986年快速原型（RP）技术获得专利，这是RP发展的一个里程碑。与此同时，其他的成形原理及相应的成形系统也相继开发成功。1984年MichaelFeygin提出了薄材叠层（以下简称LOM）的方法，并于1992年推出第一台商业成形系统LOM-1015。1986年，美国Texas大学的研究生C.Deckard提出了选择性激光烧结(简称SLS)的思想，稍后组建了DTM公司，于1992年开发了基于SLS的商业成形系统。ScottCrump在1988年提出了熔融成形(简称FDM)的思想，1992年开发了第一台商业机型3D-Model鄄er。 　　快速原型是继20世纪60年代NC技术之后制造领域的又一重大突破，是先进制造技术群中的重要组成部分。它综合运用计算机辅助设计和制造技术、激光技术和材料科学技术，在没有传统模具和夹具的情况下，快速制造出任意复杂形状而又具有一定功能的三维实体模型或零件。快速原型与制造技术的推广应用将明显缩短新产品的上市时间，节约新产品开发和模具制造的费用。美国、日本及欧洲发达国家已将快速成形技术应用于航空、宇航、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型（雕刻）、建筑模型、机械行业等领域。 　　我国初步建成RP设备和材料的制造体系 　　我国快速原型研究工作起步于上世纪90年代初。刚开始时技术引进较多，1994年以来，我国已有20多家企业或机构从国外引进RP机器，加快了企业的新产品开发，取得了巨大的经济效益。但由于引进价格昂贵，如美国3Dsystem公司生产的SLA250系统售价20万美元，SLA500价格高达40万美元，加之材料也依靠进口，使生产成本过高，国内企业无法承受。 　　为了满足制造业对RP的迫切需求，近年来，在我国政府资助和支持下，一些高等院校和研究机构积极开展RP研究，并取得较大的进展。 　　我国最早在快速成型技术方面开展工作的有清华大学、西安交通大学、华中理工大学和北京隆源自动成形系统有限公司。这些单位早期在开发系统设备方面各有侧重。清华大学引进了上个世纪90年代先进的SLA-250光固化成形设备，成立了激光快速成形中心,开展快速成形技术的研究。当前他们已研制出世界上最大的LOM双扫描成形机，已提供给国内的汽车制造企业，研制成功的多功能快速造型系统MRPMS已打入国际市场，自主开发的大型挤压喷射成形RP设备SSM1600SSM成形尺寸已达1600×800×750mm，也居世界之首。西安交通大学多年来一直致力于SLA的成型材料和设备的国产化，并因此获国家科技进步二等奖和教育部科技进步一等奖。华中理工大学在政府的支持下开始进行RP技术研究，已向市场推出商品化的LOM成型设备。目前，该单位已对LOM设备进行了系列化的开发，同时还成功地推出商品化的SLS设备。该校还利用复膜技术快速制造铸模，翻制出了铝合金模具和铸铁模块。研究成果已经商品化的还有北京隆源公司开发的AFS300激光快速成形机（SLS），该公司的RP服务中心已为工业企业单位制作了许多精密铸模。 　　此外，南京航天大学、上海交通大学、华北工学院等在该领域也做了许多工作。例如在基于快速成形技术的快速制造模具方面，上海交通大学开发了具有我国自主知识产权的铸造模样计算机辅助快速制造系统，为汽车行业制造了多种模具。目前，部分国产RP设备已接近或达到美国公司同类产品的水平，价格却便宜得多，材料的价格更加便宜。我国已初步形成了RP设备和材料的制造体系。近年来，在国家科学技术部的支持下，我国已经在深圳、天津、上海、西安、南京、重庆等地建立了一批向企业提供快速成形技术的服务机构，并开始起到了积极的作用，推动了快速成形技术在我国的广泛应用，使我国RP技术的发展走上了专业化、市场化的轨道，为国民经济的发展做出了贡献。

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