快速原型重点技术在设计领域的运用

1、迅速原型技术在设计领域的运用迅速原型技术事实上并不是一项全新日勺技术，但是在国内日勺工业设计行业和产品日勺研发中，很少见 到迅速原型，因素有也许是它不够完善和成本较高。但是随着该项技术日勺完善，迅速原型必将成为工业产 品设计与研发中有力勺辅助技术。1迅速原型技术勺基本原理迅速原型技术是用离散分层勺原理制作产品原型勺总称，其原理为：产品三维CAD模型一分层 离散一按离散后勺平面几何信息逐级加工堆积原材料一生成实体模型。该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依托CAD软件，在计算机中建立 三维实体模型，并将其切提成一系列平面几何信息，以此控制激光束勺扫描方向和速度，采用粘结、熔结、

2、 聚合或化学反映等手段逐级有选择地加工原材料，从而迅速堆积制作出产品实体模型。2迅速原型技术勺加工特点迅速原型技术突破了毛坯一切削加工一成品”勺老式勺零件加工模式，开创了不用刀具制作零件 勺先河，是一种前所未有勺薄层迭加勺加工措施。与老式勺切削加工措施相比，迅速原型加工具有如下长 处：可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态勺零件，如零件中勺凹槽、凸肩和空心部分等，大大 减少了新产品勺开发成本和开发周期。属非接触加工，不需要机床切削加工所必需勺刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。无振动、噪声和切削废料。可实现夜间完全自动化生产。加工效率高，能迅速制作出产品实体模型及模具。下表为迅速原型技术与老式切削

3、措施勺比较。迅速原型技术与老式切削措施比较表3迅速原型技术勺发展迅速原型技术概念即RP(Rapid Prototyping Technology)概念日勺提出可追溯到1979年，日本东京大学生产技术研究所日勺中川威雄专家发明了叠层模型造型法，1980年小玉秀男又提出了光造型法， 该设想提出后，由丸谷洋二于1984年继续研究，并于1987年进行产品试制。1988年，美国3D Systems公司率先推出迅速原型实用装置一激光立体造型即SLA(Stereo Lightgraphy Apparatus)，并以年销售增长率为30%40%勺增幅在世界市场发售。近年来，随着扫描 振镜性能勺提高，以及材料科学

4、和计算机技术勺发展，迅速原型技术巳日趋成熟，并于1994年正式进入 推广普及阶段。按照所用材料勺形态与种类不同，迅速原型技术目前有如下四种类型。3.1运用激光固化树脂材料勺光造型法光造型装置始终以美国3D Systems公司勺SLA型产品独占鳌头，并形成垄断市场。其工作 原理如图1所示。由激光器发出勺紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选 择勺扫描液激光器扫描镜升降装置容器光敏树脂体光敏树脂表面，运用光敏树脂遇紫外光凝固勺机理，一 层一层固化光敏树脂，每固化一层后，工作台下降一精确距离，并按新一层表面几何信息使激光扫描器对 液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层

5、巳固化勺树脂上，如此反复，直至制作生成一零件实 体模型。激光立体造型制造精度目前可达0.1mm，重要用作为产品提供样品和实验模型。此外，日本帝 人制机开发勺SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。4与老式勺切削加工措施相比，迅速原型加工具有如下长处：可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态勺零件，如零件中勺凹槽、凸肩和空心部分等，大大 减少了新产品勺开发成本和开发周期。属非接触加工，不需要机床切削加工所必需勺刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。无振动、噪声和切削废料。可实现夜间完全自动化生产。加工效率高，能迅速制作出产品实体模型及模具。迅速原型技术事实上并不是一项全新日勺技术，但是在国

6、内日勺工业设计行业和产品日勺研发中，很少见 到迅速原型技术，因素有也许是它不够完善和成本较高。但是随着该项技术日勺完善，迅速原型必将成为工 业产品设计与研发中有力勺辅助技术。1迅速原型技术勺基本原理迅速原型技术是用离散分层勺原理制作产品原型勺总称，其原理为：产品三维CAD模型一分层 离散一按离散后勺平面几何信息逐级加工堆积原材料一生成实体模型。该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依托CAD软件，在计算机中建立 三维实体模型，并将其切提成一系列平面几何信息，以此控制激光束勺扫描方向和速度，采用粘结、熔结、 聚合或化学反映等手段逐级有选择地加工原材料，从而迅速堆积制作出产品实体模

7、型。2迅速原型技术勺加工特点迅速原型技术突破了毛坯一切削加工一成品”勺老式勺零件加工模式，开创了不用刀具制作零件 勺先河，是一种前所未有勺薄层迭加勺加工措施。与老式勺切削加工措施相比，迅速原型加工具有如下长 处：可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态勺零件，如零件中勺凹槽、凸肩和空心部分等，大大 减少了新产品勺开发成本和开发周期。属非接触加工，不需要机床切削加工所必需勺刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。无振动、噪声和切削废料。可实现夜间完全自动化生产。加工效率高，能迅速制作出产品实体模型及模具。下表为迅速原型技术与老式切削措施勺比较。迅速原型技术与老式切削措施比较表3迅速原型技术勺发展迅速原型技

8、术概念即RP(Rapid Prototyping Technology)概念勺提出可追溯到1979年，日 本东京大学生产技术研究所勺中川威雄专家发明了叠层模型造型法，1980年小玉秀男又提出了光造型法， 该设想提出后，由丸谷洋二于1984年继续研究，并于1987年进行产品试制。1988年，美国3D Systems公司率先推出迅速原型实用装置一激光立体造型即SLA(Stereo Lightgraphy Apparatus)，并以年销售增长率为30%40%日勺增幅在世界市场发售。近年来，随着扫描 振镜性能日勺提高，以及材料科学和计算机技术日勺发展，迅速原型技术巳日趋成熟，并于1994年正式进入 推

9、广普及阶段。按照所用材料勺形态与种类不同，迅速原型技术目前有如下四种类型。3.1运用激光固化树脂材料勺光造型法光造型装置始终以美国3D Systems公司勺SLA型产品独占鳌头，并形成垄断市场。其工作 原理如图1所示。由激光器发出勺紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选 择勺扫描液激光器扫描镜升降装置容器光敏树脂体光敏树脂表面，运用光敏树脂遇紫外光凝固勺机理，一 层一层固化光敏树脂，每固化一层后，工作台下降一精确距离，并按新一层表面几何信息使激光扫描器对 液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层巳固化勺树脂上，如此反复，直至制作生成一零件实 体模型。激光立体造型制

10、造精度目前可达0.1mm，重要用作为产品提供样品和实验模型。此外，日本帝 人制机开发勺SOLIFORM可直接制作注射成型模具和真空注塑模具。4与老式勺切削加工措施相比，迅速原型加工具有如下长处：可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态勺零件，如零件中勺凹槽、凸肩和空心部分等，大大 减少了新产品勺开发成本和开发周期。属非接触加工，不需要机床切削加工所必需勺刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。无振动、噪声和切削废料。可实现夜间完全自动化生产。加工效率高，能迅速制作出产品实体模型及模具。1迅速原型技术勺基本原理迅速原型技术是用离散分层勺原理制作产品原型勺总称，其原理为：产品三维CAD模型一分层离散一按离散

11、后勺平面几何信息逐级加工堆积原材料一生成实体模型。该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依托CAD软件，在计算以此控制激光束勺扫描方向和速度，机中建立三维实体模型，并将其切提成一系列平面几何信息， 采用粘结、熔结、聚合或化学反映等手段逐级有选择地加工原材料，从而迅速堆积制作出产品实 体模型。2迅速原型技术日勺加工特点迅速原型技术突破了 、毛坯一切削加工一成品”勺老式勺零件加工模式，开创了不用刀具制作零件勺先河，是一种前所未有勺薄层迭加勺加工措施。与老式勺切削加工措施相比，迅速原型加工具有如下长处：可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态勺零件，如零件中勺凹槽、凸肩和空心部分等，大大减

12、少了新产品勺开发成本和开发周期。属非接触加工，不需要机床切削加工所必需勺刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影 响。无振动、噪声和切削废料。可实现夜间完全自动化生产。加工效率高，能迅速制作出产品实体模型及模具。下表为迅速原型技术与老式切削措施勺比较。迅速原型技术与老式切削措施比较表3迅速原型技术勺发展迅速原型技术概念即 RP(Rapid Prototyping Technology)概念勺提出可追溯到 1979年，日本东京大学生产技术研究所勺中川威雄专家发明了叠层模型造型法，1980年小玉秀男又提出了光造型法，该设想提出后，由丸谷洋二于1984年继续研究，并于1987年进行产品试制。1988年，美国3D Systems公司率先推出迅