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第一讲原型的概念根据上述定义,原型可以分为物理原型和分析原型。物理原型是近似或直接为产品的有形实体表示。物理原型是实际存在的,可以进行检测和试验,在视觉和触觉上都类似于产品。分析原型是产品非有形表示。实际中分析原型没有被制造出来,但它们是以仿真、视觉图像、方程或分析结果表示的。在大多数情况下,原型是指物理原型,即是物体在三维空间的实物表示。原型是能基本代表零部件性质和功能的试验件,从表面质量、色彩等方面可具有零部件的特征,但不具备或不完全具备零部件的功能。零部件是最终产品,具有最佳特性、功能和成本。原型一般数量较少,主要用于实体观察、分析、试验、校核、展示、直接使用或间接制造模具。与二维图纸相比,原型可以对于产品设计和开发过程提供许多有价值的资料。在设计部门内部、其他部门以及市场上的用户之间,原型是交流设计概念的最好的工具。第二讲快速原型技术的产生背景这样,不但可以快速直观地验证设计的正确性,而且可以向客户、甚至仅仅是有意向的潜在客户提供未来产品的实体模型,从而达到迅速占领市场的目的.快速原型技术(RapidPrototyping,简称RP)就是在这样的社会背景下1988年诞生于美国,迅速扩展到欧洲和日本,并于90年代初期引进我国.第三讲:快速原型技术的原理而根据原型的制造原理,快速原型技术有如下几个主要类别:立体印刷成形(StereoLithographyAppara2tus,SLA)又称立体光刻、光敏液相固化,其基本原理是采用光敏树脂原料,以计算机控制下的紫外激光按原型各分层截面的轮廓轨迹逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应而固化形成固体薄层截面,而后向下或向上移动工作台,在刚刚固化的树脂表面布放一层新的液态树脂,再进行新一层扫描、固化,如此重复直至整个原型制造完毕。层合实体制造(Lami2natedObjectManufacturing,LOM),又称分层实体造型、分层物体制造等,其基本原理是将单面涂有热熔胶的薄膜材料或其他材料的箔带切割成欲制原型在该层平面的轮廓,再通过加热辊加热,使刚刚切好的一层与下面的已切割层粘接在一起,通过逐层切割、粘合、剥离,最后得到欲求的原型。选域激光烧结(SelectedLaserSintering,SLS),其基本原理是借助精确引导的激光束使材料粉末烧结或熔融后凝固形成三维原形或制件。熔融沉积造型(FusedDepositionModeling,FDM),又称熔化堆积法、熔融挤出成模,其原理为采用热熔喷头,使半流动状态的材料按CAD分层数据控制的路径挤压沉积在指定的位置凝固成形,逐层沉积、凝固后形成整个原型或零件。此外,还有三维喷涂粘接(三维打印、陶瓷壳法)、焊接成形技术(熔化成形、全焊缝金属零件制造技术)、掩膜光刻、数控加工等第四讲快速原型技术的特点(3)采用“分层制造”的方法,通过分层,把三维成型问题转化为二维平面成型问题来解决;(4)制造过程的高柔性,可选材料的广泛性;(5)突出的技术经济效益。它使得零件的复杂程度和生产批量与原型制造成本基本无关,有利于把握商机;此外,RP属于非接触加工,无需金属切削所需的刀具、夹具,制造过程无振动、无噪音,环保效益明显(6)广泛的应用领域。它不仅在制造业的产品造型和模具设计制造领域,而且在工业设计、材料工程、医学、建筑工程和航空领域有广泛的应用前景。第五讲快速原型技术的发展现状这一系列的原型技术均已走向商品化。快速原型制造的主流工艺有,美国3DSYSTEM的立体光刻(SL),美国Helisys的分层实体制造(LOM),德国ESO的选择性激光烧结(SLS),美国Stratasys的熔融堆积成形(FDM),美国MIT-Z的三维打印(3-DP)。其中对RP发展具有里程碑意义的3DSYSTEM公司,已由最初的SLA-1发展到最新SLA-5000System、SLA-7000System。美国爱达荷国家工程与环境试验中心采用快速凝固工艺实现了注塑模具的快速经济制造。该方法采用快速原型技术制作的样件作为母体样板,通过喷涂到母体样板的金属或合金熔滴的沉积制造模具。该方法制造精度高(最小表面涂层可达0.038mm,制造精度可达±0.025~±0.05mm)、时间短(普通模具一周之内即可成型)、造价低(为传统模具制造费用的1/2~1/10)。国内正逐渐开展RP技术和系统的研究与开发。清华大学已研制成功具有FDM、LOM多功能RP设备,北京隆源公司采用选择性激光烧结技术,成型速度快,材料范围广,其AFS~320、AFS~450已得到广泛推广。西安交通大学、华中科技大学、南京航空航天大学也在开展RP技术、材料、设备的研究工作,并取得了突破性的进展。清华大学徐达、颜永年等研制的(实心块体原型)超大型LOM-1600分层实体制造