外文翻译--快速成型技术和系统的回顾.doc

附录：快速成型技术和系统的回顾快速成型制造技术已经为很快地直接地从计算机辅助设计系统创造3D立体产品出现。这些技术在工业成型制造中起着重要的作用。这一篇文章回顾了RP&M的主要技术和应用程序。RP&M的原则和技术在这里被展现。在这些新的技术方面的一些现有的问题和研究议题被介绍。我们也在使用快速设计原型作为较进一步的例证。关键字：快速成型，分层堆积制造简介产品制造工业正在面对二个重要的挑战性的任务:(1)缩减产品发展时间的；(2)制造产品的小整批尺寸产品和多种类型产品在柔性方面的改进，CAD和CAM已经着重改良传统的生产设计和制造形式。然而,对于新产品的迅速发展在和计算机辅助制造的计算机辅助设计的真实整合中有一些障碍。虽然可观的研究已经在过去被为计算机辅助设计和制造业整合,像功能辨识,CNC程序规划和程序计划，但是CAD和CAM之间还是存在着一些空白区域:（1）3D立体模型和原尺的迅速创造。（2）创建复杂模型表面产品的成本问题这是一篇和快速成型有关的指导性文章RP&M能做什么为了从实质上短缩发展中的图案，铸模和原形的时间,一些制造业的企业已经启动使用迅速设计成型方法作为制造复杂图案和元件设计方法。在过去几年内,多种新的快速制造业的技术,通常叫做快速成型制造(RP&M)的技术已经出现；这项技术发展包含Stereolithography；SLS；FDM；LOM；BPM和3D印刷。这些技术能够直接地产生来自CAD数据库的实际的物件。他们通常都有一个的重要功能:加工零件模型时用堆积成型方法要多于材料切除法。这就把3D模型的加工简化到2D书屋堆积成型，因此便能直接的调用计算机模型数据库中的模型直接加工。RP&M的基本程序如图1所示，一个零件首先被模型制造者做出一个几何模型,例如一个实体模型。零件进入一系列的平行截面块之内然后算术地被区分之。对于每个模块,硬化或缀合，路径已经产生,在图2中显示。这些硬化或粘合路径直接地被用俩作为加工指令加工工件材料。在一个层被建造之后,一个新的层被用同样的方法建在先前的那个层上。因此，模型是从底层一步步建到高层的。在摘要中,迅速成型设计的犯法包含两个方面：:数据准备和模型生产。图-1固体模型实例图-2切片扫描RP&M的目前应用领域虽然RP&M技术仍然在他的早期阶段,但是一些工业公司,像德克萨斯仪器公司，克莱斯勒公司,安培公司和福特电动机公司已经从技术改良下列三个方面的他们的产品发展获益。工程学设计视觉化。概念上的模型在产品设计非常重要。设计者使用计算机中的CAD程序产生他们的设计观念。然而，无论工程师用CAD能够多么好的解释蓝图和复杂工件的图像，它仍然非常困难的完全地展示实际的复杂产品将会看起来像什么。一些错误可能仍然从工程师和设计者的检查中逃脱。实际物件的触觉有时能揭露未预料到的问题。闪烁一个较好的设计。由RP&M产生一个较好的设计思路，复杂工件的成型加工能够在短时间内建造,因此工程师能非常快地评估一个设计。证明和最佳化。改良产品质量总是制造加工中的一个重要议题。由传统的方法,模型的研发或者一个最佳化的有效设计是要耗费大量时间和资金的。在此对比,RP&M成型能被很快地设计加工再没有现成的用工具工作和劳动力的情况下。结果证明设计观念变的很简单；产品质量能被在有限制的时间里和可负担成本的前提下得到改善。反复。就像汽车工业，厂家经常把性产品投放到市场中。产品投放市场的时间快慢是在今天的竞争市场中区分胜利者和失败者的主要因素之一。由于RP&M技术存在，在一个短时间内完成多样化设计是可能的。总体上减少模型的研发时间。制造业我们能使用RP&M成型技术作为可生产研究。在产品的设计初期提供一个实物模型，我们能加速程序计划和工具工作设计的程序。除此之外，由于正确地描述复杂的几何形状，这种方法能帮助在工场上解释蓝图方面减少问题的出现。另外的一个应用程序正在为铸模用工具工作研发。这种方法也能为铸件被用作主图案。市场为了协助产品售卖，一个原型能用来示范观念，设计主意,同时也代表了一个公司的生产能力。实际模型的真实举例说明设计的可行性。同时,原型能用来修正设计得到客户的回应，以便最后的产品将会符合客户的需求。及时的领会客户的想法,方法在90年代是市场竞争的关键。及时的领会客户的想法在90年代是市场竞争的关键。RP&M技术有潜力能确定提高产品质量。主要有两方面:几乎没有几何形状方面的限制；分层堆积制造方式允许从CAD到CAM的直接的简单的接口，而完全忽略了计算机辅助设计程序。快速原型制造和制造技术正如以前被提到的。有几种遵循“生长”和“添加制造”的原理的现代生产方式。在这些技术的主要不同点有二个方面:(1)选用的材料(2)零件制造技术。以下部分将会在这两方面详细地说明快速原型制造。光敏液相固化法(SLA)SLA被CharleHull发明的3D立体系统Inc.2。它是首个商业化的快速原型制造技术并且应用的最广泛。用的材料是液体树脂。在光的照射之下,小的分子(单体)聚合成较大的分子。基于这个原则,零件在如图3所显示的一个盛放液体树脂的桶中制造出来SLA机器制造原型是借激光探头在液体表面上追寻分层路线制造的。与数控机床得之字形切削路径不同,探头沿着平行线移动，然后再沿着垂直的方向。在液体下面有一个提升的支撑面。表面就在广可以照射的深度。激光光线在检流计驱动镜子旁边的X和Y轴中被水平地偏斜，以便它移动。树脂的表面生产一个固体形状。在一层被建造之后,支撑面下降一个用户指定的距离，一层液体树脂的新涂料覆盖了原始层。一个扫帚帮助填充用来制造下一层的新的树脂。激光在已经做好的一层上画新的层。这样，模型从底部到顶端的逐层建造出来。当所有的层被完成的时候，原型被制造了大约95%。后续制造要等到原型完全凝固之后。这在一个充满紫外线的烤箱中制做。SLA有一些值得提及的特点。材料：有五种商业化得的原型材料。它们全是树脂。支持：因为一个模型在液体被产生,在制造过程中，悬于零件(在下面不支持)之上的下垂或者飘浮离开。原型如此需要一些初步设计支持直到它被制造或固化。支持可能是柱子，桥和构架。有时需要输入或者把硬加入填充在的薄壁件。这些附加的物体在模型原型的制造的过程中产生和必须在模型完成之后清除。模型准确性和表现性。被达成的准确性是大约0.1%的全部尺寸而且除了不超过0.5%之外以较大的大小。层厚度是在0.004和0.03之间。目前，被3D立体系统公司做的SLA机器是在RP&M系统之中的最精确的机器。photopolymer制作的原型是易碎的而且可能不够结实来抵抗高的压迫力测试。同时,，材料的收缩可能会使原型变形。再循环。Photopolymers是thermoset材料和不能够再一次为重复使用被融化。选区激光绕结法(SLS)动态同步传输套式公司(奥斯汀TX)用在德克萨斯大学的机械工程部门被卡尔Deckard和约瑟Beaman研发的SLS系统提供治疗液体的系统替代5代品.SLS使用对泉华的一个二氧化碳激光连续数层的粉代替液体。在SLS处理粉的表层在工作地方之上被一个替换柜台滚筒机制应用。粉状材料被些微地在它的熔点下面预先加热到温度。激光光线在粉状表面上追踪跨区段加热对泉华温度的粉。以便粉保证被激光扫描到。不是被激光扫描的粉将会适当地保持视为对粉下层的支持,这在减少扭曲方面是有帮助的。当跨区段的层被完成的时候,滚筒消除粉的另层在那之上为下途径泉华一。图5演示SIS的工作原理。SIS有一些特征。材料。SIS使用各类型的材料包括polycarbonate，pvc，ABS，尼龙，树脂，polyster，polypropane，聚亚安酯作为投资投掷腊的样板的生产。能够使用金属制的和陶瓷粉的机器正在研发过程中。