现代加工技术-08快速成型加工.ppt

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1、哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术快速原形制造快速原形制造1贾宝贤贾宝贤 (5687026 Rapid Prototyping ManufacturingRPM哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术课程内容大纲课程内容大纲21 1绪论绪论2 2电火花加工电火花加工3 3电火花线切割加工电火花线切割加工4 4电化学加工电化学加工5 5超声波加工超声波加工6 6磨料与水喷射加工磨料与水喷射加工7 7激光加工激光加工8 8快速快速原原型型制造制造9 9电子束、离子束加工电子束、离子束加工1010化学、等离子体、磁性磨料加工化学、等离子体、磁性磨料加工、挤压珩磨、挤压珩磨哈工大

2、哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术8.38.3快速成型技术快速成型技术3一、快速成型技术概述一、快速成型技术概述1 1历史、历史、2 2原理、原理、3 3种类、种类、4 4优势优势二、快速成型技术设备二、快速成型技术设备三、快速成型技术应用三、快速成型技术应用哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术一、快速成型技术概述一、快速成型技术概述41 1历史历史2 2原理原理3 3种类种类4 4优势优势哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术1.1.快速原形制造历史快速原形制造历史5 小小批批量量、多多品品种种产产品品需需求求不不断断增增加加，产产品品更更新新速速度度不不断断加

3、加快快，对对快快速速原原形形制制造造技技术术提提出出了了需需求求；各各项项科科学学技技术术的的发发展为快速原形制造技术提供了可能。展为快速原形制造技术提供了可能。第第一一台台商商业业化化的的快快速速原原形形机机，19871987年年1111月月，由由美美国国3DSystem3DSystem公司推出。公司推出。我我国国的的第第一一台台快快速速成成形形机机“M220“M220多多功功能能试试验验平平台台”于于19931993年诞生于清华大学。年诞生于清华大学。总总之之，RPMRPM是是2020世世纪纪8080年年代代发发展展起起来来的的，它它综综合合了了机机械械工工程程、CADCAD、数数控控技技

4、术术、激激光光技技术术及及材材料料科科学学技技术术，可可以以自自动动、直直接接、快快速速、精精确确地地将将设设计计思思想想转转变变为为具具有有一一定定功功能能的的原原型型或或直直接接制制造造零零件件，从从而而大大大大缩缩短短产产品品的的研研制制周周期期。因因而而，被被认为是近认为是近2020来制造领域的一个重大突破。来制造领域的一个重大突破。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术2.2.快速原形制造原理快速原形制造原理6 快快速速成成形形制制造造是是指指在在计计算算机机的的控控制制下下，根根据据零零件件的的CAD模模型型或或CT(Computed Tomography 计计算算机机断

5、断层层扫扫描描)等等数数据据，通通过过材材料料的的精精确确堆堆积积，制制造造原原形形或或零零件件的的一一种种基基于于离离散散、堆堆积积成成形形原原理理的的新新的数字化成形技术。其主要过程可以描述如下：的数字化成形技术。其主要过程可以描述如下：哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术快速成形的全过程快速成形的全过程7 1.前处理前处理 计算机上计算机上 它它包包括括工工件件的的三三维维模模型型的的构构造造、三三维维模模型型的的近近似似处处 理理、模模型型成成形形方方向向的的选选择择和和三三维维模模型型的的切切片片处处理理。软软件件：pro/E、Solidworks、UG、CATIA、Au

6、toCAD等。等。2.分层叠加成形分层叠加成形-成型机上成型机上 它它是是快快速速成成形形的的核核心心，包包括括模模型型截截面面轮轮廓廓的的制制作作与与截截面面轮廓的叠合。轮廓的叠合。3.后处理后处理-成型机外成型机外 它它包包括括工工件件的的剥剥离离、后后固固化化、修修补补、打打磨磨、抛抛光光和和 表面强化处理等。表面强化处理等。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术层层堆积层层堆积原型件原型件生成生成CLICLI文件文件生成生成NCNC指令指令STLSTL文件文件表面处理强化表面处理强化工件剥离去支撑工件剥离去支撑对对STLSTL文件进行处理文件进行处理CADCAD三维造型三维造

7、型CADCAD造型软件造型软件前处理前处理监控软件监控软件制造原型制造原型后处理后处理数据处理工艺规划软件数据处理工艺规划软件原原型型制制造造流流程程图图用用Pro/E设计的零件模型设计的零件模型STL面片化的零件模型面片化的零件模型哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术3.3.快速原形制造主要种类快速原形制造主要种类9快快速速成成形形技技术术自自诞诞生生以以来来，已已经经发发展展了了数数十十种种工工艺艺。其其中中典典型的有型的有SLAStereolithography Apparatus 立体光刻立体光刻LOMLaminated Object Manufacturing 分层实体制

8、造分层实体制造SLSSelective Laser Sintering 选择性激光烧结选择性激光烧结FDMFused Deposition Modeling 熔融沉积制造熔融沉积制造3DPThree Dimension Printing 三维打印三维打印现代制造技术现代制造技术(4)快速原型快速原型.ppt快速成形制造技术快速成形制造技术.ppt哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术1 1、SLASLA立体光刻立体光刻10立体光刻立体光刻(SLA(SLAStereoStereoLithography Apparatus),Lithography Apparatus),又称又称立体印刷

9、立体印刷,光成形光成形。SLASLA工工艺艺于于19841984年年获获美美国国专专利利,1988,1988年年美美国国推推出出的的商商品品化化样样机机SLA-1SLA-1，是是世世界界上上第第一一台台快快速速原原型型技技术术成成形形机机。目目前前,SLA,SLA各各型型成成形形机机占占据据着着RPMRPM设设备备市市场场的的较较大份额。大份额。SLA SLA 光敏液相固化法光敏液相固化法.flv.flv哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术1 1）SLASLA立体光刻立体光刻-原理原理11基基于于液液态态光光敏敏树树脂脂的的光光聚聚合合原原理理。将将激激光光聚聚集集到到液液态态光光

10、固固化化材材料料(如如光光固固化化树树脂脂)表表面面逐逐点点扫扫描描,令令其其有有规规律律地地固固化化,由由点点到到线线到到面面,完完成成一一个个层层面面的的建建造造。而而后后升升降降移移动动一一个个层层片片厚厚度度的的距距离离,重重新新覆覆盖盖一一层层液液态态材材料料,进进行行第第二二层层扫扫描描,再再建建造造一一个个层层面面,第第二二层层就就牢牢固固地地粘粘贴贴到到第第一一层层上上,由由此此层层层层迭迭加加成成为为一一个个三三维维实实体。体。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术1 1）SLASLA立体光刻立体光刻-特点特点12SLA方方法法是是目目前前快快速速成成形形技技术术中

11、中研研究究得得最最多多的的方方法法，也也是是技术上最为成熟的方法。技术上最为成熟的方法。优优点点:制制作作精精度度高高，精精度度达达到到0.10mm，并并且且与与工工件件的的复复杂杂程程度度无无关关。成成型型能能力力强强，对对细细小小的的结结构构、扣扣位位、装装饰饰线线均均能能成成型型。后后处处理理效效果果逼逼真真，因因为为光光敏敏树树脂脂硬硬度度不不高高，易易打打磨磨、修修饰饰，并并且且制制件件本本身身的的表表面面光光洁洁度度较较好好，产产品品透透明明美观。美观。缺缺点点:但但这这种种方方法法也也有有自自身身的的局局限限性性,比比如如需需要要支支撑撑、树树脂脂收收缩缩导导致致精精度度下下降降

12、、材材料料的的强强度度低低、不不耐耐温温，不不适适合合做做受受力力、受受热热的的功功能能测测试试零零件件。光光固固化化树树脂脂价价格格昂昂贵贵，有有一一定定的毒性；且产品不能溶解，不利于环保的毒性；且产品不能溶解，不利于环保。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术1 1）SLASLA立体光刻立体光刻-样件样件13光光树树脂脂原原型型鼠鼠标标外外壳壳激激照相机激光树脂原型照相机激光树脂原型哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术2 2）LOMLOM分层实体制造分层实体制造14分层实体制造分层实体制造(LOM)(LOM)(Laminated Object Laminated Ob

13、ject Manufacturing)Manufacturing)又称又称固体切片制造固体切片制造(SSM)(SSM)(Solid Slicing (Solid Slicing Manufacturing)Manufacturing)LOMLOM工工艺艺由由美美国国亥亥里里斯斯公公司司于于19861986年年研研制制成成功功.实实现现这这种方法的代表是该公司的种方法的代表是该公司的LOM-1050LOM-1050和和LOM-2030LOM-2030成形机。成形机。LOM LOM 分层实体制造分层实体制造.avi.avi哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术2 2）LOMLOM分层实体

14、制造分层实体制造-原理原理15采采用用激激光光对对箔箔材材进进行行切切割割。先先切切割割出出工工艺艺边边框框和和原原型型的的边边缘缘轮轮廓廓，而而后后将将不不属属于于原原型型的的材材料料切切割割成成网网格格状状。通通过过升升降降平平台台的的移移动动和和箔箔材材的的送送给给可可以以切切割割出出新新的的层层片片并并将将其其与与先先前前的的层层片片粘粘接接在在一一起起，这这样样层层层层迭迭加加后后得得到到一一个个块块状状物物，最最后后将将不不属属于于原原型型的的材材料料小小块块剥剥除除，就就获获得得所所需需的的三三维维实实体体。这这里里所所说说的的箔箔材材可可以以是是涂涂覆覆纸纸（涂涂有有粘粘接接剂

15、剂覆覆层层的的纸纸），涂涂覆覆陶陶瓷瓷箔箔、金金属属箔箔或或其其他他材材质质基基的箔材。的箔材。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术分层实体制造技术（分层实体制造技术（1 1）哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术分层实体制造技术（分层实体制造技术（2 2）哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术2 2）LOMLOM分层实体制造分层实体制造-特点特点18 由由于于LOMLOM工工艺艺只只须须在在片片材材上上切切割割出出零零件件截截面面的的轮轮廓廓,而而不不用用扫扫描描整整个个截截面面,因因此此工工艺艺简简单单,成成型型速速度度快快,易易于于制制造造大大型型零件；零

16、件；工艺过程中不存在材料相变工艺过程中不存在材料相变,因此不易引起翘曲变形因此不易引起翘曲变形,零零件的精度较高件的精度较高,激光切割为激光切割为0.1mm,0.1mm,刀具切割为刀具切割为0.15mm0.15mm，控制激光的光强和切割速度，可保证良好的切口质量和控制激光的光强和切割速度，可保证良好的切口质量和切割深度；切割深度；工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用撑作用,所以所以LOMLOM工艺无需加支撑；工艺无需加支撑；材料广泛材料广泛,成本低成本低,用纸制原料还有利于环保；用纸制原料还有利于环保；力学性能差力学性能差,只适

17、合做外形检查。只适合做外形检查。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术2 2）LOMLOM分层实体制造分层实体制造-样件样件19哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术3 3）SLSSLS选择性激光烧结选择性激光烧结20 选择性激光烧结选择性激光烧结(SLS)(Selective Laser(SLS)(Selective Laser Sintering Sintering），又称），又称激光熔结激光熔结（LF)LF)(Laser Fusion(Laser Fusion）。）。该该工工艺艺由由美美国国德德克克萨萨斯斯大大学学奥奥斯斯汀汀分分校校于于19891989年年研研制制成

18、成功功，已已被被美美国国DTMDTM公公司司 商商 品品 化化，推推 出出 SLS SLS Model125Model125成成形形机机。德德国国EOSEOS公公司司和和我我国国的的北北京京隆隆源源自自动动成成形形系系统统有有限限公公司司也也分分别别推推出出了了各各自自的的SLSSLS工工艺艺成成形机。形机。SLS SLS 选区激光烧结法选区激光烧结法.flv.flv哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术3 3）SLSSLS选择性激光烧结原理选择性激光烧结原理21选选择择性性粉粉末末熔熔结结粘粘接接是是利利用用粉粉末末状状材材料料成成形形的的。先先在在工工作作台台上上铺铺上上一一层层

19、有有很很好好密密实实度度和和平平整整度度的的粉粉末末，用用高高强强度度的的CO2激激光光器器在在上上面面扫扫描描出出零零件件截截面面，有有选选择择地地将将粉粉末末熔熔化化或或粘粘接接，形形成成一一个个层层面面，利利用用滚滚子子铺铺粉粉压压实实，再再熔熔结结或或粘粘接接成成另另一一个个层层面面并并与与原原层层面面熔熔结结或或粘粘接接，如如此此层层层层叠叠加加为为一一个个三三维维实实体体。成型后，将多余粉末去除。成型后，将多余粉末去除。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术3 3）SLSSLS选择性激光烧结特点选择性激光烧结特点221.1.材料适应面广材料适应面广,不仅能制造塑料零件不仅

20、能制造塑料零件,还能制造陶瓷、蜡等材料的零件。还能制造陶瓷、蜡等材料的零件。特别是可以制造出能直接使用的金属特别是可以制造出能直接使用的金属零件。这使零件。这使SLSSLS工艺颇具吸引力。工艺颇具吸引力。2.2.SLSSLS工工艺艺不不需需加加支支撑撑,因因为为没没有有烧烧结结的粉末起到了支撑的作用。的粉末起到了支撑的作用。3.3.精度不高精度不高。平均精度为。平均精度为0.15-0.15-0.2mm,0.2mm,表面粗糙度不好表面粗糙度不好,不宜做薄不宜做薄壁件壁件。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术激光粉末烧结技术激光粉末烧结技术(1)(1)创建创建CAD模型模型软件分层软件

21、分层或或离散化离散化分层制造分层制造逐层制造逐层制造直至完成直至完成最终零件最终零件必要的必要的后处理后处理取出零件取出零件哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术激光粉末烧结技术激光粉末烧结技术(2)(2)哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术激光粉末烧结技术激光粉末烧结技术(3)(3)哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术激光粉末烧结技术激光粉末烧结技术(4)(4)哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术激光粉末烧结技术激光粉末烧结技术(5)(5)哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术4 4）FD

22、MFDM熔融沉积制造熔融沉积制造29熔融沉积成形熔融沉积成形 (FDM)(FDM)(Fused(Fused Deposition Deposition Modeling)Modeling)又又称称熔熔融融挤挤压压成成形形 (MEM)(Melted(MEM)(Melted Extrusion Modeling)Extrusion Modeling)熔熔融融沉沉积积成成形形工工艺艺于于19881988年年研研制制成成功功,后后由由美美国国 推推 出出 商商 品品 化化 3D 3D Modeler1000Modeler1000和和 FDM1600FDM1600等等规规格格的的系系列列产产品品。最最新

23、新产产品品是是制制造造大大型型ABSABS原原型型的的FDM800QuantumFDM800Quantum等等型型号的产品。号的产品。FDM FDM 熔融挤压成形熔融挤压成形.flv.flv哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术4 4）FDMFDM熔融沉积制造原理熔融沉积制造原理30将将热热熔熔性性材材料料（ABSABS、尼尼龙龙或或蜡蜡）通通过过喷喷头头加加热热器器熔熔化化；喷喷头头沿沿零零件件截截面面轮轮廓廓和和填填充充轨轨迹迹运运动动,同同时时将将熔熔化化的的材材料料挤挤出出；材材料料迅迅速速凝凝固固冷冷却却后后,与与周周围围的的材材料料凝凝结结形形成成一一个个层层面面；然然后

24、后将将第第二二个个层层面面用用同同样样的的方方法法建建造造出出来来,并并与与前前一一个个层层面面熔熔结结在在一一起起,如如此此层层层层堆堆积积而而获获得得一一个个三三维维实实体体(不需激光系统不需激光系统)。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术4 4）FDMFDM熔融沉积制造特点熔融沉积制造特点311.FDM1.FDM工工艺艺不不用用激激光光器器件件,因因此此使使用用、维维护护简简单单,成本成本较低较低。2.2.精度可达精度可达0.12mm,0.12mm,适合适合做薄壁件做薄壁件。3.3.污染小污染小,材料可以回收。材料可以回收。用用蜡蜡成成形形的的零零件件原原型型，可可直直接接用

25、用于于失失蜡蜡铸铸造造。用用ABSABS制制造造的的原原型型因因具具有有较较高高强强度度而而在在产产品品设设计计、测测试试与与评评估估等等方方面面得得到到广广泛泛应应用用。由由于于熔熔融融材材料料堆堆积积成成形形工工艺艺具具有有一一些些显显著著优优点，该类工艺发展极为迅速。点，该类工艺发展极为迅速。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术5 5）3DP3DP三维打印歧义三维打印歧义32三维印刷，有三种含义：三维印刷，有三种含义：1.1.在在平平面面上上印印刷刷出出有有三三维维视视觉觉效效果果的的图图像像，如如三三维立体画、红蓝立体画维立体画、红蓝立体画等；等；2.2.将画面印刷在三维实

26、体上；将画面印刷在三维实体上；3.3.制造出三维实体制造出三维实体三维打印。三维打印。http:/ 3DP 3DP 喷涂粘结成型喷涂粘结成型 高清高清0 0：08-308-3：28.mp428.mp4哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术5 5）3DP3DP三维打印原理三维打印原理33三三维维喷喷涂涂粘粘结结快快速速成成型型工工艺艺是是由由美美国国麻麻省省理理工工学学院院开开发发成成功功的的，它它的的工工作作过过程程类类似似于于喷喷墨墨打打印印机机，其其工工艺艺原原理理如如右右图图所所示示。首首先先铺铺粉粉或或铺铺基基底底薄薄层层（如如纸纸张张），利利用用喷喷嘴嘴按按指指定定路路径径

27、将将液液态态粘粘结结剂剂喷喷在在预预先先铺铺好好的的粉粉层层或或薄薄层层上特定区域，上特定区域，逐层粘结后去除多余底料便得到所需形状制件。也可以直接逐层喷涂陶瓷或其他材料逐层粘结后去除多余底料便得到所需形状制件。也可以直接逐层喷涂陶瓷或其他材料粉浆，硬化后得到所需形状的制件。下图给出的是采用该工艺制作的结构陶瓷制品和粉浆，硬化后得到所需形状的制件。下图给出的是采用该工艺制作的结构陶瓷制品和注射模具。注射模具。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术5 5）3DP3DP三维打印特点三维打印特点34（1 1）速度快）速度快速速度度快快是是3DP3DP的的最最大大优优点点。因因为为不不需需要

28、要特特殊殊的的刀刀具具、夹夹具具、模模型型和和模模具具，只只要要有有了了零零件件的的CADCAD模模型型就就可可以以直直接接制制造造零零件件，因因此此可可以以快快速地制造零件。有资料介绍从计算机模型到零件生产只要速地制造零件。有资料介绍从计算机模型到零件生产只要15min15min。（2 2）适于制造复杂形状的零件）适于制造复杂形状的零件3DP3DP技技术术和和其其他他快快速速原原型型技技术术一一样样，对对零零件件的的复复杂杂性性几几乎乎没没有有限限制制，只要能提供合适的只要能提供合适的CADCAD模型，就可以制造出相应的零件。模型，就可以制造出相应的零件。（3 3）可用于制造复合材料或非均质

29、材料的零件）可用于制造复合材料或非均质材料的零件3DP3DP技技术术在在制制造造零零件件过过程程中中可可以以改改变变材材料料，因因此此可可以以生生产产各各种种不不同同材料、颜色、机械性能、热性能组合的零件。材料、颜色、机械性能、热性能组合的零件。（4 4）可适合于制造小批量零件）可适合于制造小批量零件 哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术5 5）3DP3DP三维打印样件三维打印样件35哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术5 5）3DP3DP三维打印样件三维打印样件36哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术快速原形制造各种工艺对比快速原形制造各种工艺对比37哈工

30、大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术4.4.快速原形制造的优势快速原形制造的优势381 1高速度高柔性高速度高柔性 2.2.技术高度集成和设计制造一体化技术高度集成和设计制造一体化3 3制造的自由性制造的自由性 哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术五、快速原形制造最新应用五、快速原形制造最新应用391.1.快快速速原原形形制制造造最最早早应应用用于于机机械械零零件件或或产产品品整整体体的的设设计计效效果果的的直直观观物物理理效效果果实实现现。因因为为只只是是用用来来审审查查最最终终产产品品的的造造型型、结结构构和和装装配配关系等目的，因此，造型树料要求较低。关系等目的，因此

31、，造型树料要求较低。2.2.制制造造用用于于造造型型的的模模型型如如陶陶瓷瓷型型精精铸铸模模、熔模铸造模、冷喷模和电铸模等。熔模铸造模、冷喷模和电铸模等。3.3.最最终终产产品品，如如采采用用金金属属粉粉直直接接成成形形机机械械零件和压力加工模具等。零件和压力加工模具等。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术快速成形技术的应用领域快速成形技术的应用领域40产品快速设计产品快速设计/制造制造设计：新产品的设计与开发设计：新产品的设计与开发制造：制造：快速快速工工/模具制造、快速铸造模具制造、快速铸造分析：分析：试验分析模型试验分析模型生物制造生物制造：生物医学和组织工程生物医学和组织工

32、程工艺品工艺品：与美学有关的各工程与美学有关的各工程领域领域哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术快速成型技术的主要应用状况快速成型技术的主要应用状况41汽车、摩托车汽车、摩托车 :外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头试制。缸头试制。家电家电 :各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场宣各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场宣传，模具制造。传，模具制造。通讯产品通讯产品 :产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造。产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造。航空、航天航空、航天 :

33、特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动机的试制、装配试验。机的试制、装配试验。轻工业轻工业 :各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制造。的快速制造。医疗医疗 :医疗器械的设计、试产、试用，医疗器械的设计、试产、试用，CT CT 扫描信息的实物化，手术模扫描信息的实物化，手术模拟，人体骨关节的配制。拟，人体骨关节的配制。国防国防 :各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制作，遥各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制作，遥感信息的模型制作。感信息

34、的模型制作。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术生物制造的主要应用生物制造的主要应用42制作生物体模型制作生物体模型生物假体制造生物假体制造生物相容不降解永久植入体制造生物相容不降解永久植入体制造生物相容降解植入体制造生物相容降解植入体制造哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术制作生物体模型制作生物体模型43哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术头骨模型头骨模型44哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术RPMRPM在艺术领域应用实例在艺术领域应用实例45仿文物仿文物孔雀香炉孔雀香炉双象瓶双象瓶哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术工艺品工艺品

35、46工艺品工艺品工艺品工艺品哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术工艺品工艺品47哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术待研究和开发的课题待研究和开发的课题48（1 1）改改善善快快速速成成形形系系统统的的可可靠靠性性、生生产产率率和和制制作作大大件能力，尤其是提高快速成形系统的制作精度件能力，尤其是提高快速成形系统的制作精度（2 2）开发经济型的快速成形系统；）开发经济型的快速成形系统；（3 3）快速成形方法和工艺的改进和创新；）快速成形方法和工艺的改进和创新；（4 4）快速模具制造的应用；）快速模具制造的应用；（5 5）开发性能好的快速成形材料；）开发性能好的快速成形材

36、料；（6 6）开发快速成形的高性能软件；）开发快速成形的高性能软件；（7 7）快快速速成成形形技技术术与与CADCAD、CAECAE、CAPPCAPP、CAMCAM以以及及高高精度自动测量、逆向工程的一体化集成。精度自动测量、逆向工程的一体化集成。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术497.3.2 快速原型制造快速原型制造快速原型制造原理快速原型制造原理快速原型制造原理快速原型制造原理qq 快快快快速速速速原原原原型型型型制制制制造造造造（Rapid Rapid Photograph Photograph Manufacturing Manufacturing RPMRPM），又又

37、又又称称称称“快快快快速速速速成成成成形形形形技技技技术术术术”（Rapid Rapid Photograph Photograph RPRP）或或或或“分分分分层层层层制制制制造造造造”（Layer Layer Manufacturing Manufacturing LMLM），是是是是2020世纪世纪世纪世纪8080年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术。年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术。年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术。年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术。qq 它它它它 将将将将 计计计计 算算算算 机机机机 辅辅辅辅 助助助助 设设设设 计计计计（CADCAD）、计计计

38、计 算算算算 机机机机 辅辅辅辅 助助助助 制制制制 造造造造（CAMCAM）、计计计计算算算算机机机机数数数数控控控控（CNCCNC）、精精精精密密密密伺伺伺伺服服服服驱驱驱驱动动动动、新新新新材材材材料料料料等等等等先先先先进进进进技技技技术术术术集集集集于于于于一一一一体体体体，依依依依据据据据计计计计算算算算机机机机上上上上构构构构成成成成的的的的产产产产品品品品三三三三维维维维设设设设计计计计模模模模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。qq 按按按按照照

39、照照这这这这些些些些轮轮轮轮廓廓廓廓，激激激激光光光光束束束束选选选选择择择择性性性性地地地地切切切切割割割割一一一一层层层层层层层层的的的的箔箔箔箔材材材材（或或或或固固固固化化化化一一一一层层层层层层层层的的的的液液液液态态态态树树树树脂脂脂脂，或或或或烧烧烧烧结结结结一一一一层层层层层层层层的的的的粉粉粉粉末末末末材材材材料料料料），或或或或喷喷喷喷射射射射源源源源选选选选择择择择性性性性地地地地喷喷喷喷射射射射一一一一层层层层层层层层的的的的粘粘粘粘结结结结剂剂剂剂或或或或热热热热熔熔熔熔材材材材料料料料等等等等，形形形形成成成成一一一一个个个个个个个个薄层，并逐步迭加成三维实体。薄层

40、，并逐步迭加成三维实体。薄层，并逐步迭加成三维实体。薄层，并逐步迭加成三维实体。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术507.3.2 快速原型制造快速原型制造快速原型制造过程快速原型制造过程喷粘结剂喷粘结剂喷热熔材料喷热熔材料三维产品（样品三维产品（样品/模具）模具）表面处理表面处理构造三维模型构造三维模型模型近似处理模型近似处理切片处理切片处理激光激光喷射源喷射源固化树脂固化树脂切割箔材切割箔材烧结粉末烧结粉末哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术517.3.2 快速原型制造快速原型制造a）b）传统加工与快速成型比较传统加工与快速成型比较模具模具模具模具设计设计铸造铸造焊

41、接焊接锻压锻压毛坯毛坯（大于工件）（大于工件）半成品半成品半成品半成品工件工件去去除除加加工工设计设计模具模具样品样品快快速速成成形形哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术527.3.2 快速原型制造快速原型制造快速成型机床及快速成型件快速成型机床及快速成型件哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术537.3.2 快速原型制造快速原型制造快速原型制造特征快速原型制造特征快速原型制造特征快速原型制造特征 由由由由CADCAD模型直接驱动；模型直接驱动；模型直接驱动；模型直接驱动；可可可可快快快快速速速速成成成成形形形形任任任任意意意意复复复复杂杂杂杂的的的的三三三三维维维维几几

42、几几何何何何实实实实体体体体，不不不不受受受受传传传传统统统统机机机机械械械械加加加加工方法中刀具无法达到某些型面的限制工方法中刀具无法达到某些型面的限制工方法中刀具无法达到某些型面的限制工方法中刀具无法达到某些型面的限制 ；采采采采用用用用“分分分分层层层层制制制制造造造造”方方方方法法法法，通通通通过过过过分分分分层层层层，将将将将三三三三维维维维成成成成形形形形问问问问题题题题变变变变成简单的二维平面成形；成简单的二维平面成形；成简单的二维平面成形；成简单的二维平面成形；成形设备为计算机控制的通用机床，无需专用工模具；成形设备为计算机控制的通用机床，无需专用工模具；成形设备为计算机控制的

43、通用机床，无需专用工模具；成形设备为计算机控制的通用机床，无需专用工模具；成形过程无需人工干预或很少人工干预；成形过程无需人工干预或很少人工干预；成形过程无需人工干预或很少人工干预；成形过程无需人工干预或很少人工干预；节省原材料。节省原材料。节省原材料。节省原材料。哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术547.3.2 快速原型制造快速原型制造快速原型制造应用快速原型制造应用快速原型制造应用快速原型制造应用 用用用用快快快快速速速速原原原原型型型型直直直直接接接接制制制制造造造造产产产产品品品品样样样样品品品品，一一一一般般般般只只只只需需需需传传传传统统统统加加加加工工工工方方方方法

44、法法法 303050%50%的的的的工工工工时时时时，202035%35%的的的的成成成成本本本本。这这这这种种种种样样样样品品品品与与与与最最最最终终终终产产产产品品品品相相相相比比比比，虽虽虽虽然然然然材材材材质质质质可可可可能能能能有有有有所所所所差差差差异异异异，但但但但形形形形状状状状与与与与尺尺尺尺寸寸寸寸完完完完全全全全相相相相同同同同，且且且且有有有有较较较较好好好好的的的的机机机机械械械械强强强强度度度度。经经经经适适适适当当当当的的的的表表表表面面面面处处处处理理理理后后后后，与与与与真真真真实实实实产产产产品品品品一一一一模模模模一一一一样样样样。不不不不仅仅仅仅可可可可

45、供供供供设设设设计计计计者者者者和和和和用用用用户户户户进进进进行行行行直直直直观观观观检检检检测测测测、评评评评判判判判、优优优优化化化化，而而而而且且且且可可可可在在在在零零零零件件件件级级级级和和和和部部部部件件件件级级级级水水水水平平平平上上上上，对对对对产产产产品品品品工工工工艺艺艺艺性性性性能能能能、装装装装配配配配性性性性能能能能及及及及其其其其他他他他特特特特性性性性进进进进行行行行检检检检验验验验、测测测测试试试试和分析。和分析。和分析。和分析。例例例例GMGM公公公公司司司司在在在在9797年年年年推推推推出出出出的的的的新新新新车车车车型型型型中中中中，使使使使用用用用R

46、PRP生生生生成成成成的的的的模模模模型型型型进进进进行行行行车车车车内内内内空空空空调调调调系系系系统统统统传传传传热热热热学学学学试试试试验验验验，节节节节省省省省费费费费用用用用40%40%以以以以上上上上。ChryslerChrysler则则则则直直直直接接接接利利利利用用用用RPRP制制制制造造造造的的的的车车车车体体体体原原原原型型型型进进进进行行行行高高高高速速速速风风风风洞洞洞洞流流流流体动力学试验，节省成本达体动力学试验，节省成本达体动力学试验，节省成本达体动力学试验，节省成本达70%70%。RP是是生生产产厂厂家家与与客客户户或或订订购购商商的的最最佳佳交交流流手手段段，R

47、P生生成成的的模模型型亦亦是是工工程程部部门门与与非非工工程程部部门门交交流流的的理理想想中中介介物。物。RP利利用用材材料料累累加加法法亦亦可可用用来来直直接接制制造造塑塑料料、陶陶瓷瓷、金金属及各种复合材料零件。属及各种复合材料零件。qq 产品开发产品开发哈工大哈工大(威海威海)现代加工技术现代加工技术557.3.2 快速原型制造快速原型制造 直直直直接接接接制制制制作作作作模模模模具具具具快快快快速速速速成成成成形形形形件件件件具具具具有有有有较较较较好好好好的的的的机机机机械械械械强强强强度度度度和和和和稳稳稳稳定定定定性性性性，且且且且能能能能承承承承受受受受一一一一定定定定的的的的

48、高高高高温温温温（约约约约200200），可可可可直直直直接接接接用用用用作作作作某某某某些些些些模模模模具具具具，如如如如砂砂砂砂型型型型铸铸铸铸造造造造木木木木模模模模的的的的替替替替代代代代模模模模、低低低低熔熔熔熔点点点点合合合合金金金金铸铸铸铸造造造造模模模模、试试试试制制制制用用用用注注注注塑塑塑塑模模模模，以以以以及及及及熔熔熔熔模模模模铸铸铸铸造造造造的的的的蜡蜡蜡蜡模模模模的的的的替替替替代代代代模模模模，或或或或蜡蜡蜡蜡模模模模的的的的成形模。成形模。成形模。成形模。复复复复制制制制软软软软模模模模具具具具用用用用快快快快速速速速成成成成形形形形件件件件作作作作母母母母模模

49、模模，可可可可浇浇浇浇注注注注蜡蜡蜡蜡、硅硅硅硅橡橡橡橡胶胶胶胶、环环环环氧氧氧氧树树树树脂脂脂脂、聚聚聚聚氨氨氨氨脂脂脂脂等等等等软软软软材材材材料料料料，构构构构成成成成软软软软模模模模具具具具；或或或或先先先先浇浇浇浇注注注注硅硅硅硅橡橡橡橡胶胶胶胶、环环环环氧氧氧氧树树树树脂脂脂脂模模模模（蜡蜡蜡蜡模模模模成成成成形形形形模模模模），再再再再浇浇浇浇注注注注蜡蜡蜡蜡模模模模。蜡蜡蜡蜡模模模模用用用用于于于于熔熔熔熔模模模模铸铸铸铸造造造造，硅硅硅硅橡橡橡橡胶胶胶胶模模模模、环环环环氧氧氧氧树树树树脂脂脂脂模模模模可可可可用用用用作作作作试试试试制制制制用用用用注注注注塑塑塑塑模，或低熔

50、点合金铸造模。模，或低熔点合金铸造模。模，或低熔点合金铸造模。模，或低熔点合金铸造模。复复复复制制制制硬硬硬硬模模模模具具具具用用用用快快快快速速速速成成成成形形形形件件件件作作作作母母母母模模模模，或或或或据据据据其其其其复复复复制制制制的的的的软软软软模模模模具具具具，可可可可浇浇浇浇注注注注（或或或或涂涂涂涂覆覆覆覆）石石石石膏膏膏膏、陶陶陶陶瓷瓷瓷瓷、金金金金属属属属、金金金金属属属属基基基基合合合合成成成成材材材材料料料料，构构构构成成成成硬硬硬硬模模模模具具具具（如如如如各各各各种种种种铸铸铸铸造造造造模模模模、注注注注塑塑塑塑模模模模、蜡蜡蜡蜡模模模模的的的的成成成成形形形形模、