呂翱 柯曄偉

摘 要：增材制造技術(shù)的快速發(fā)展已在汽車(chē)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。文章在對(duì)增材制造技術(shù)原理、特點(diǎn)的分析基礎(chǔ)上，闡述了增材制造技術(shù)的常用成型工藝及其技術(shù)特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)SLA增材制造技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)維修收納工具的制造進(jìn)行了探討，為汽車(chē)維修企業(yè)的發(fā)展提供了新思路。

關(guān)鍵詞：增材制造技術(shù);汽車(chē)行業(yè);維修

Abstract： The rapid development of additive manufacturing technology has been widely used in automobiles. Based on the analysis of the principle and characteristics of additive manufacturing technology， this paper expounds the common forming process and technical characteristics of this technology， and focuses on the application of SLA additive manufacturing technology in the manufacturing of automobile maintenance storage tools， which provides a new idea for the development of Automobile maintenance enterprises.

前言

近年來(lái)，增材制造技術(shù)以其獨(dú)特的生產(chǎn)方式及制造工藝顛覆了傳統(tǒng)制造，應(yīng)用范圍正不斷向多個(gè)行業(yè)擴(kuò)展。汽車(chē)維修企業(yè)也開(kāi)始考慮如何進(jìn)一步充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)快速高效的售后服務(wù)質(zhì)量，提高市場(chǎng)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

1 增材制造技術(shù)概述

1.1 增材制造技術(shù)原理

增材制造（Additive Manufacturing，AM）是一種基于離散堆積原理成型實(shí)體物品的新型制造方式。縱觀人類(lèi)制造史，制造方式經(jīng)歷了等材制造、減材制造和增材制造三個(gè)發(fā)展階段的變遷。其中，等材制造是指通過(guò)鑄、鍛、塑等方式生產(chǎn)制造物品，利用模具控形，材料重量基本不變;減材制造是通過(guò)使用車(chē)、銑、刨、磨等方式利用刀具對(duì)材料進(jìn)行切削加工的批量化制造方式，去除毛坯中不需要的材料;增材制造利用液體、粉末、絲等離散材料，通過(guò)三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在設(shè)備上快速而精確地“自下而上”的材料累加制造出任意復(fù)雜形狀的零部件。

增材制造技術(shù)突破了傳統(tǒng)的制造工藝，將傳統(tǒng)的“減材”制造變?yōu)椤霸霾摹敝圃臁Ｔ谠砩?，增材制造?shí)現(xiàn)了任意復(fù)雜形狀新產(chǎn)品物理原型的快速精確制造，即“設(shè)計(jì)-材料-制造”集成化發(fā)展;在技術(shù)上，把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維輪廓的逐層疊加，無(wú)需借助任何刀具、模具及加工工藝流程，完全真實(shí)的復(fù)制出三維造型，降低了制造難度，解決了傳統(tǒng)制造領(lǐng)域復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形問(wèn)題，這不僅有利于零部件的制造及創(chuàng)新，還利于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的私人定制，具有生產(chǎn)方式簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、集成化程度高、研制加工周期短、廢棄副產(chǎn)品少、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品豐富多樣、實(shí)體復(fù)制精確等特點(diǎn)[1]。

1.2 增材制造技術(shù)分類(lèi)

增材制造成型常用工藝主要分為三維立體打印（Three Dimension Printing，3DP）、熔融沉積成形（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DM）、激光選區(qū)燒結(jié)（Selective Laser Sintering，SLS）、疊層實(shí)體制造技術(shù)（Laminated Object Manufacturing，LOM）、光固化成形（Stereo Lithography Apparatus，SLA）等成形工藝，增材制造技術(shù)工藝比較如表1所示[2]。

表1? 常用增材制造技術(shù)工藝比較

2 基于SLA的汽車(chē)維修收納工具制造

機(jī)修過(guò)程中，各類(lèi)維修工具的有序擺放與整理是作業(yè)人員高效率、高質(zhì)量完成維修作業(yè)的必要前提。如何完成種類(lèi)繁多、形狀各異的維修工具收納，提高維修效率與質(zhì)量，是一名合格機(jī)修人員必須思考的問(wèn)題。本研究以基于SLA的活動(dòng)扳手收納架制造為例，探討增材制造技術(shù)在汽車(chē)維修工具收納領(lǐng)域的應(yīng)用。

SLA光固化成型技術(shù)是基于液態(tài)光敏樹(shù)脂的光聚合原理工作的，這種液體材料在一定波長(zhǎng)和強(qiáng)度紫外光的照射下能迅速由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。SLA光固化成型設(shè)備中液槽盛滿(mǎn)樹(shù)脂材料，激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下掃描液態(tài)樹(shù)脂，液體按照掃描路徑被固化。作業(yè)初始，工作平臺(tái)在液面下某一深度，紫外光按照計(jì)算機(jī)指令逐點(diǎn)掃描液體表面;當(dāng)一層掃描結(jié)束后，升降平臺(tái)下降某一高度，刮板在已成型的層面上又均勻涂滿(mǎn)一層液態(tài)樹(shù)脂并刮平，再進(jìn)行下一層的掃描，新固化的一層將牢固粘在前一層上，直至完成整個(gè)三維實(shí)體模型的制造[3]。

SLA增材制造技術(shù)從數(shù)字模型到成形實(shí)體一般需要前處理、實(shí)體成型和后處理三個(gè)過(guò)程，具體工藝流程如圖1所示。

第一階段：前處理，包括三維模型構(gòu)建、近似處理和切片處理三個(gè)部分。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件繪制出產(chǎn)品三維模型，并導(dǎo)出為STL格式文件，如圖2所示。按照模型特征選擇合適加工方向，在成型高度方向上用一系列固定間隔的平面切割模型，提取截面的輪廓信息。

第二階段：實(shí)體成型，包括截面信息處理、加工粘結(jié)和堆積成型三個(gè)部分。SLA成型設(shè)備激光系統(tǒng)根據(jù)截面輪廓信息執(zhí)行掃描運(yùn)動(dòng)，在工作臺(tái)上依次逐層掃描固化各層材料，并通過(guò)粘結(jié)固化，得到成型件。

第三階段：后處理，包括去除支撐、表面清理和二次固化三個(gè)部分。取下成型零件，用酒精洗滌模型表面殘余樹(shù)脂、軟化支撐結(jié)構(gòu)，剝離支撐后再次清洗并置于紫外烘箱中二次固化，處理后的模型如圖3所示。

模型制造完成后，裝入各型號(hào)活動(dòng)扳手，可滿(mǎn)足實(shí)際使用要求，如圖4所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文以活動(dòng)扳手收納架制造為例，闡述了增材制造技術(shù)原理及其分類(lèi)，探討了基于SLA增材制造技術(shù)的成型步驟。結(jié)果表明，SLA增材制造技術(shù)成型的汽車(chē)維修收納工具可滿(mǎn)足實(shí)際使用需求，這勢(shì)必將有效簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈、節(jié)約存儲(chǔ)空間、降低維修成本、提高企業(yè)工作效率、創(chuàng)新工作方式，以此促進(jìn)維修企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 董潔，龍玲，殷國(guó)富.增材制造技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用研究[J].機(jī)械，2019，46（02）：41-45.

[2] Jiang R，Kleer R，Piller F T. Predicting the future of additive manu -facturing： A Delphi study on economic and societal implications of 3D printing for 2030[J].Technological Forecasting&Social Change， 2017，117：84-97.

[3] 潘海文，韓亞?wèn)|.光固化成形工藝的發(fā)展及應(yīng)用[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，29（01）：32-34.