快速原形制造技术

一、RPM技术的产生与发展
随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争更趋激烈，产品开发的速度和能力已成为制造业市场竞争的实力基础。同时，制造业为满足日益变化的个性化市场需求，又要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此，产品的开发速度和制造技术的柔性就变得十分关键。
二、RPM技术原理
RPM技术是集CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术和激光技术等技术于一体的综合技术，是实现从零件设计到三维实体原型制造的一体化系统技术，它采用软件离散—材料堆积的原理实现零件的成形过程。
工作原理：
(1)零件CAD数据模型的建立
(2)数据转换文件的生成
(3)分层切片
(4)快速堆积成形
三、典型的RPM工艺方法
1．光敏液相固化法(SLA)
光敏液相固化法又称为立体印刷和立体光刻。图3-39所示，在液槽内盛有液态的光敏树脂，在紫外光照射下产生固化，工作平台位于液面之下。成形作业时，聚焦后的激光束或紫外光光点在液面上按计算机指令由点到线，由线到面的逐点扫描，扫描到的地方光敏树脂液被固化，未被扫描的地方仍然是液态树脂。当一个层面扫描完成后，升降台下降一个层片厚度的距离，重新覆盖一层液态光敏树脂，再次进行第二层扫描，新固化的一层牢固地粘接在前一层上，如此重复直至整个三维零件制作完毕。
SLA的工艺特点：①可成形任意复杂形状的零件；②成形精度高，可达土0.1mm左右的制造精度；③材料利用率高亏性能可靠。
2．选区片层粘结法(LOM)
LOM法是利用背面带有粘胶的箔材或纸材通过相互粘结成形的。单面涂有热熔胶的纸卷套在纸辊上，并跨过支撑辊缠绕在收纸辊上。伺服电动机带动收纸辊转动，使纸卷沿图中箭头所示的方向移动一定距离。工作台上升至与纸面接触，热压辊沿纸面自右向左滚压，加热纸背面的热熔胶，并使这一层纸与基板上的前一层纸粘合。C02激光器发射的激光束跟踪零件的二维截面轮廓数据进行切割，并将轮廓外的废纸余料切割出方形小格，以便于成形过程完成后的剥离。每切割完一个截面：工作台连同被切出的轮廓层自动下降至一定高度，重复下一次工作循环，直至形成由二层层横截面粘叠的立体纸质原型零件。然后剥离废纸小方块，即可得到性能似硬木或塑料的“纸质模样产品”。
LOM工艺成形速度快，成形材料便宜，无相变，无热应力，形状和尺寸精度稳定，但
减形后废料剥离费时。适合于航空、汽车等行业中体积较大的制件。
3．选区激光烧结法(SLS)
SLS工艺是在一个充满氮气的惰性气体加工室中作业。先将一层很薄的可熔性粉末沉积到成形桶的底板上，该底板可在成形桶内作上下垂直运动。然后按CAD数据控制C02激光束的运动轨迹，对可熔粉末进行扫描融化，并调整激光束强度正好能将层高为0.125-0.25mm的粉末烧结成形。这样，当激光束按照给定的路径扫描移动后就能将所经过区域的粉末进行烧结，从而生成零件原型的一个个截面。SIS每层烧结都是在前一层顶部进行，这样所烧结的当前层能够与前一层牢固的粘接。在零件原型烧结完成后，可用刷子或压缩空气将未烧结的粉末去除。
SLS工艺的特点是取材广泛，不需要另外的支撑材料。所用的材料包括石蜡粉、尼龙粉和其他熔点较低的粉末材料；
4．熔丝沉积成形法(FDM)
FDM工艺使用一个外观很像二维平面绘图仪的装置，只是笔头被一个挤压头代替。通过挤出一束非常细的热熔塑料丝的方法来成形堆积由切片软件所给出的二维切片薄层。同样，制造原型从底层开始，一层一层进行。由于热熔塑料冷却很快，这样形成了一个由二维薄层轮廓堆积并粘结成的立体原型。
FDM工艺无需激光系统，因而设备简单，运行费用便宜，尺寸精度高，表面光洁度好，特别适合薄壁零件。
四、RPM技术的应用
1.快速开发产品
2．RPM在医学领域中的应用
3．快速模具制造