（1）成型原理

　　快速成形/技術(shù)是20世紀(jì)80年代開(kāi)始商品化的一種高新制造技術(shù)。自出現(xiàn)以來(lái)，就以全新的制造思想、迅速的產(chǎn)品制造速度、靈活多變的產(chǎn)品模型，受到了學(xué)術(shù)界和制造業(yè)的極大關(guān)注。快速成形技術(shù)適應(yīng)了現(xiàn)代*制造技術(shù)的發(fā)展需求，發(fā)展十分迅猛，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)成為一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)分支和*制造技術(shù)的一門(mén)支柱產(chǎn)業(yè)。

　　快速成形/技術(shù)是利用二維的制造方法作出一系列的薄切片，然后將二維薄切片按需要一層層的粘結(jié)在一起，迭加形成所要求的三維零件。制作過(guò)程如下：利用計(jì)算機(jī)CAD軟件設(shè)計(jì)制作工件的三維模型，將模型切片，計(jì)算機(jī)對(duì)切片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成零件的二維層片信息（橫截面的平面輪廓和內(nèi)部掃描路徑）。計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信息，通過(guò)控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)成形激光束按照所要求的路徑運(yùn)動(dòng)，選擇性的固化一層層的樹(shù)脂（或者切割一層層的薄紙、燒結(jié)一層層的粉末材料、噴涂一層層的熱熔材料或者粘結(jié)劑等），形成各個(gè)截面的二維固體層片，一層制作完畢，在該層的基礎(chǔ)上再進(jìn)行下一層的制作，層層迭加，直至各層片按順序迭加成三維零件。

　　1986年美國(guó)的Charles W Hull提出用激光照射液態(tài)光敏樹(shù)脂，固化分層制作三維物體的快速成形概念，并申請(qǐng)了。1988年，美國(guó)的3D Systems公司根據(jù)該商業(yè)化了*臺(tái)現(xiàn)代快速成形機(jī)—SLA250，以液態(tài)樹(shù)脂選擇性地固化成形零件，開(kāi)創(chuàng)了快速成形技術(shù)的新紀(jì)元。由于快速成形技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)于現(xiàn)代社會(huì)市場(chǎng)需求和*制造技術(shù)的發(fā)展要求，自誕生之日起就引起了人們的極大關(guān)注，許多大公司都購(gòu)買(mǎi)或應(yīng)用了該技術(shù)，各國(guó)也投入了大量的人力物力進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，在制作方法、零件性能、制作速度和精度上以及制作零件的材料上都取得了顯著的研究成果。除SLA外，還涌現(xiàn)出了許多其它形式的快速成形技術(shù)和快速成形機(jī)，如LOM（分層實(shí)體制造），SLS（選擇性激光燒結(jié)），F(xiàn)DM（熔絲沈積制造）等。

　　光固化（Stereolithography,簡(jiǎn)稱(chēng)SL）成型/技術(shù)基本工作原理如圖所示，以光敏樹(shù)脂為加工材料，加工從zui底部開(kāi)始，紫外激光根據(jù)模型分層的截面數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)的控制下在光敏樹(shù)脂表面進(jìn)行掃描，每次產(chǎn)生零件的一層。在掃描的過(guò)程中只有激光的曝光量超過(guò)樹(shù)脂固化所需的閾值能量的地方液態(tài)樹(shù)脂才會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)，因此在掃描過(guò)程中，對(duì)于不同量的固化深度，要自動(dòng)調(diào)整掃描速度，以使產(chǎn)生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相適應(yīng)。掃描固化成的*層粘附在工作平臺(tái)上，此時(shí)工作平臺(tái)的位置比樹(shù)脂表面稍微低一點(diǎn)，每一層固化完畢之后，工作平臺(tái)向下移動(dòng)一個(gè)層厚的高度，然后將樹(shù)脂涂在前一層上，如此反復(fù)，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到制作完零件的zui后一層（零件的zui頂層）。這樣整個(gè)制作過(guò)程就完成了。

　?。?）、成型特點(diǎn)

　　與其它成型工藝方法（FDM、LOM、SLS等）相比，光固化法快速成型的特點(diǎn)是精度高、表面質(zhì)量好，表面粗糙度可達(dá)到Ra3.25μm，經(jīng)過(guò)拋光，表面粗糙度可達(dá)到Ra1.17μm，是目前*的成型精度zui高的工藝方法（100mm以?xún)?nèi)±0.1mm或±0.1%）；

　　原材料的利用率近100%，無(wú)任何毒副作用；

　　原材料的可燒蝕性，原材料由C、H、O組成，在700℃以上溫度下，可*燒蝕，沒(méi)有任何殘留物。 

　　能成型/形狀特別復(fù)雜（如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣管），能成型薄壁（如汽車(chē)覆蓋件、裝飾件、空心零件等），特別精細(xì)（如汽車(chē)缸體裝配件、家電產(chǎn)品），在幾種成型方法得到的制件中，光固化成型是*一種具有裝配功能的快速成型方法，能夠檢驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可裝配性能。

　　成型速度高，zui高掃描速度可達(dá)8000mm/s，其它工藝方法（FDM、LOM、SLS等）無(wú)法達(dá)到。

　　簡(jiǎn)單省時(shí)的后處理 SPR-3010型光敏樹(shù)脂粘度低，成型操作非常方便，零件制作完畢的清理也非常容易，只要用酒精或其它有機(jī)溶液清洗制件表面即可。

　　光固化法快速成型是目前*的眾多基于材料累加法快速成型中使用的一種方法。其應(yīng)用領(lǐng)域集中在航空航天、模具、汽車(chē)、家電、建筑、輕工、醫(yī)療等領(lǐng)域，其主要作用為促進(jìn)企業(yè)的產(chǎn)品快速創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，幫助制造業(yè)迎接入關(guān)挑戰(zhàn)。

　　迄今為止，據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，*共安裝各類(lèi)快速成型機(jī)近五千臺(tái)，而其中超過(guò)75%為光固化法快速成型機(jī)（SLA），在我國(guó)使用與安裝的快速成型機(jī)中70%為光固化法快速成型機(jī)。

　?。?）、激光快速成形在產(chǎn)品創(chuàng)新過(guò)程中的應(yīng)用

　　瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)使交貨期成為競(jìng)爭(zhēng)力諸因素中的首要因素。競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的壓力迫使生產(chǎn)者采取快速反應(yīng)措施，快速反應(yīng)市場(chǎng)需求，滿(mǎn)足消費(fèi)者不斷萌發(fā)的需求。隨著社會(huì)需要和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，更新的周期越來(lái)越短，因而要求設(shè)計(jì)者不但能夠根據(jù)市場(chǎng)的要求很快地設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品，而且能夠在盡可能短的時(shí)間內(nèi)制造出產(chǎn)品的樣品，進(jìn)行必要的性能測(cè)試，征求顧客的意見(jiàn)并進(jìn)行修改，zui后形成能投放市場(chǎng)的定型產(chǎn)品。

　　快速成形技術(shù)的出現(xiàn)為制造企業(yè)滿(mǎn)足個(gè)性化的需求和產(chǎn)品的快速推出提供了可能性，由于快速成形技術(shù)不采用傳統(tǒng)的加工機(jī)床和工具模具，零件自由成形，只要通過(guò)計(jì)算機(jī)作出零件的三維模型，就能在工作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)零件的制造，如果產(chǎn)品設(shè)計(jì)有改動(dòng)，只需在計(jì)算機(jī)中修改模型，不需要重新設(shè)計(jì)工裝夾具，很快制造出實(shí)體零件，大大縮短了產(chǎn)品的制作時(shí)間和投放市場(chǎng)的時(shí)間，幾個(gè)星期甚至幾天內(nèi)就可交出樣品，為傳統(tǒng)工藝的10~30%，成本降為20~35%。

　　快速成形技術(shù)的作用：

　?。?） 產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)估與審核

　　為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短生產(chǎn)試制周期，RP&M快速成形系統(tǒng)可在幾個(gè)小時(shí)或幾天內(nèi)將設(shè)計(jì)人員的圖紙或CAD模型轉(zhuǎn)變成看得見(jiàn)、摸得著的實(shí)體模型。這樣就可根據(jù)設(shè)計(jì)原型進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)定和功能驗(yàn)證，迅速地取得用戶(hù)對(duì)設(shè)計(jì)的反饋信息。同時(shí)也有利于產(chǎn)品制造者加深對(duì)產(chǎn)品的理解，合理地確定生產(chǎn)方式、工藝流程和費(fèi)用。與傳統(tǒng)模型制造相比，快速成型方法不僅速度快、精度高，而且能夠隨時(shí)通過(guò)CAD進(jìn)行修改與再驗(yàn)證，使設(shè)計(jì)走向盡善盡美。

　?。?） 產(chǎn)品功能試驗(yàn)

　　在RP系統(tǒng)中使用新型光敏樹(shù)脂材料制成的產(chǎn)品零件原型具有足夠的強(qiáng)度，可用于傳熱、流體力學(xué)試驗(yàn)。用某些特殊光敏固化材料制成的模型還具有光彈特性，可用于產(chǎn)品受載應(yīng)力應(yīng)變的實(shí)驗(yàn)分析。例如美國(guó)的GM（通用汽車(chē)公司）在為其97年推出的某車(chē)型開(kāi)發(fā)中，直接使用RP生成的模型進(jìn)行車(chē)內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)及冬用加熱取暖系統(tǒng)的傳熱學(xué)試驗(yàn)，較之以往的同類(lèi)試驗(yàn)節(jié)省花費(fèi)40%以上。Chrysler（克賴(lài)斯勒汽車(chē)公司）則直接利用RP制造的車(chē)體原型進(jìn)行高速風(fēng)洞流體動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)，節(jié)省成本達(dá)70%。

　?。?）與客戶(hù)或訂購(gòu)商的交流手段

　　在國(guó)外，RP原型成為某些制造商家爭(zhēng)奪訂單的手段。例如位于Detroit的一家僅組建兩年的制造商，由于裝備了2臺(tái)不同型號(hào)的快速成型機(jī)及以此為基礎(chǔ)的快速精鑄技術(shù)，僅在接到Ford公司標(biāo)書(shū)后的4個(gè)工作日內(nèi)便生產(chǎn)出了*個(gè)功能樣件，從而在眾多的競(jìng)爭(zhēng)者中奪到為Ford公司生產(chǎn)年總產(chǎn)值達(dá)3000萬(wàn)美元的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋精鑄件的合同。另一方面，客戶(hù)總是更樂(lè)意對(duì)實(shí)物原型“指手劃腳”，提出對(duì)產(chǎn)品的修改意見(jiàn)，因此RP模型是設(shè)計(jì)制造商就其產(chǎn)品與客戶(hù)交流溝通的*手段。 

　?。?）通過(guò)快速精鑄和翻砂鑄造制造金屬件

　　由RP方法可以提供可*氣化的光敏樹(shù)脂原型，故可用消失法鑄造，鑄出精密鑄件。為了減少消失法鑄造產(chǎn)生過(guò)多的氣體，RP原型可制成中空結(jié)構(gòu)，中空部分還可以加以蜂窩狀支撐，以增強(qiáng)RP原型剛度。由于RP原型可以很容易附加上冷卻管道等結(jié)構(gòu)，由RP原型甚至可以直接作為注塑模，制造出少量塑料件，以供產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段使用。在航天、航空、兵器等領(lǐng)域,對(duì)復(fù)雜形狀的零件非常適用。

　　相對(duì)形狀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件可用光敏樹(shù)脂原型直接代替木模進(jìn)行翻砂鑄造。

　　（5）快速模具制造

　　以RP生成的實(shí)體模作模芯或模套，結(jié)合精鑄、粉未燒結(jié)或電極研磨等技術(shù)可以快速制造出企業(yè)產(chǎn)品所需要的功能模具或工裝設(shè)備，其制造周期一般為傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法的1/5～1/10，而成本卻僅為其1/3～1/5。模具的幾何復(fù)雜程度愈高，這種效益愈顯著。據(jù)一家位于美國(guó)Chicago的模具供貨商（僅有20名員工）聲稱(chēng)，其車(chē)間在接到客戶(hù)CAD設(shè)計(jì)文件后1周內(nèi)可提供任意復(fù)雜的注塑模具，而實(shí)際上80%的模具則可在24～48小時(shí)內(nèi)完工。

　　的研究成果顯示，快速成形技術(shù)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用也顯示出極大的*性，西安交通大學(xué)在骨替代物的仿生定制化設(shè)計(jì)與制造中成功地制造出了具有生物活性功能并具有高強(qiáng)度的人工下頜骨，并成功地應(yīng)用于臨床。西安交通大學(xué)*制造技術(shù)研究所面對(duì)我國(guó)西部缺水現(xiàn)狀開(kāi)展的節(jié)水灌溉、農(nóng)業(yè)項(xiàng)目的研究也取得了實(shí)用性的成果，利用光固化快速成形機(jī)制造內(nèi)鑲柱式壓力補(bǔ)償?shù)晤^可與輸水管合二為一形成滴灌帶，可在幾小時(shí)內(nèi)直接成型出壓力補(bǔ)償?shù)晤^樣件（不需要模具），裝入調(diào)節(jié)膜片裝配起來(lái)可以直接在管路上進(jìn)行試驗(yàn)，可使壓力補(bǔ)償?shù)晤^實(shí)驗(yàn)分析周期縮短4/5以上，費(fèi)用降低3/4以上。西安交通大學(xué)*制造技術(shù)研究所推出的SPS600固體激光器快速成形機(jī)，以其成形速度快，精度高，在汽車(chē)制造行業(yè)獲得了成功應(yīng)用。

　　新產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)：

　　1、 激光快速成形

　　2、 三維激光數(shù)字化儀

　　三維激光測(cè)量系統(tǒng)是一種全自動(dòng)非接觸幾何測(cè)量三維測(cè)量系統(tǒng)。它基于主動(dòng)式三角測(cè)量原理，通過(guò)將一激光束照射到物體表面上，利用兩臺(tái)CCD攝取物體表面上的二維變形線(xiàn)圖像，就可以求出相應(yīng)的三維坐標(biāo)，每個(gè)測(cè)量周期可獲取一條掃描線(xiàn)；物體的全輪廓測(cè)量式通過(guò)LSH機(jī)臺(tái)上的步進(jìn)式三軸直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和一軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輔助實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)測(cè)量對(duì)象和實(shí)際需要，軟件可選擇點(diǎn)測(cè)量、線(xiàn)測(cè)量、平面掃描、雙面掃描、四面掃描、回轉(zhuǎn)掃描等測(cè)量方式。

　　zui大測(cè)量范圍：

　　LSH800：600mm（X）×800mm（Y）×400mm（Z）×360度

　　控制方式：PC控制三軸平移，一軸旋轉(zhuǎn)

　　設(shè)備體積：1,300（X）×1,300（Y）×2,000（Z）

　　PC：Pentium3以上

　　操作系統(tǒng)：Windows98/2000/NT

　　技術(shù)特點(diǎn)：

　　四軸自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)；

　　旋轉(zhuǎn)軸中心自動(dòng)定位；

　　激光功率可用軟件調(diào)整；

　　定位誤差自動(dòng)補(bǔ)償；

　　掃描速度比傳統(tǒng)接觸式測(cè)量快10-100倍；

　　可測(cè)量柔軟或不可接觸的工件；

　　多種掃描方式、*。

　　3、 真空硅膠注模

　?。?）、技術(shù)原理與應(yīng)用領(lǐng)域

　　近年來(lái)，隨著快速成型技術(shù)應(yīng)用和普及，越來(lái)越多的企業(yè)感受到該項(xiàng)技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中所帶來(lái)的效益。然而，隨著該項(xiàng)技術(shù)的普及以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，很多企業(yè)對(duì)小批量生產(chǎn)及制模（已有原型）的需求越來(lái)越迫切，利用真空澆注成型機(jī)則可以直接用工程塑料制作小批量零件或者制造簡(jiǎn)易模具。快速模具制造應(yīng)用非常廣泛，發(fā)展也非常迅速，特別是在新產(chǎn)品研發(fā)階段，以及一些通過(guò)復(fù)型獲得表面形狀的場(chǎng)合，其作用顯著。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有各種快速成型機(jī)近百臺(tái)，*應(yīng)用服務(wù)中心五個(gè)，各省的生產(chǎn)力促進(jìn)中心也在紛紛上馬快速成型技術(shù)及快速制模技術(shù)，還有一批擁有快速成型設(shè)備的企業(yè)也對(duì)外進(jìn)行快速成型及快速模具的服務(wù)，所以對(duì)該設(shè)備的需求很大。

　　真空澆注成型機(jī)可用于制造業(yè)領(lǐng)域的快速模具制造，可完成硅橡膠模具、聚氨酯模具及小批量注塑零件的真空澆注成型，廣泛用于汽車(chē)、家電、輕工、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)機(jī)械及軍工等行業(yè)的研發(fā)和小批量生產(chǎn)。 

　　真空澆鑄成型的原理：根據(jù)成型模具材料或零件材料的固化要求，將材料按一定的比例混合后放入容器中，然后將容器放入在真空澆鑄機(jī)中，抽真空，攪拌混合材料，抽真空的目的是為了排除在攪拌過(guò)程中和化學(xué)反應(yīng)中所產(chǎn)生的氣泡。材料被充分?jǐn)嚢韬螅谡婵盏臓顟B(tài)下將待硅橡膠及工程塑料的澆注到?？蚧蚰＞咧?，材料在負(fù)壓力的作用下，抽出氣泡，使成型材料牢固地貼敷在原型或模具表面固化，從而保證模具或零件的澆注成型具有高的復(fù)形精度。

　　（2） 性能指針

　　真空室尺寸：580×500×1050（mm）

　　抽真空時(shí)間：< 3min

　　zui大真空度：<-0.095Mpa

　　澆鑄件zui大重量：2.5Kg

　?。?） 成果的創(chuàng)造性與*性

　　該真空澆注成型機(jī)采用負(fù)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)真空泵，可形成穩(wěn)定的真空負(fù)壓，采用電子安全壓力閥，保證了設(shè)備運(yùn)行安全性。

　　設(shè)備抽真空速度快，5秒內(nèi)可達(dá)到-0.06Mpa的壓力，表壓值z(mì)ui大真空度-0.095Mpa，抽真空時(shí)間：< 3min。

　　設(shè)備具有自動(dòng)攪拌和自動(dòng)澆注的功能，攪拌采用網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，攪拌阻力小且能達(dá)到均勻的效果。

　　整個(gè)設(shè)備采用單片機(jī)控制技術(shù)，攪拌器轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，可適用不同組分的材料，澆注過(guò)程由低速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)化程度高，操作使用方便。

　　（4） 作用意義（直接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益）

　　真空注型機(jī)可應(yīng)用于在新產(chǎn)品的研發(fā)階段，產(chǎn)品試制或小批量零件投產(chǎn)使用真空注型機(jī)可縮短企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)周期，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，幫助企業(yè)盡快占領(lǐng)市場(chǎng)，將取得廣泛的社會(huì)效益。

　　用本機(jī)配合激光快速原型制造為西安東方廠制造新型號(hào)導(dǎo)彈引信裝置，制作的葉輪RP原型試運(yùn)行至3萬(wàn)轉(zhuǎn)/分，不能滿(mǎn)足要求，配合以硅膠模澆注的葉輪經(jīng)受了10萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的高速，及時(shí)完成了軍工任務(wù)。