龍懷遠 曾繼釗

摘 要：快速成型技術(shù)主要是在20世紀90年代開始發(fā)展起來的一種高新設計制造技術(shù)，它通過使人們腦中的設計概念可以迅速變成一種實實在在的物品，而風靡于全球，在快速成型技術(shù)中，最值得一提的就是在整個產(chǎn)品的開發(fā)和研發(fā)過程中，它并不需要借助任何模具以及我們常用到的工藝設備，而只用一種快速成膜技術(shù)來大大縮短商品生產(chǎn)周期。當今社會企業(yè)之間的競爭越來越激烈，快速成型技術(shù)也成為一家企業(yè)商品競爭力核心重要技術(shù)，在一項問卷調(diào)查中表明，全球大概有400多家精鑄工廠中，93%以上的工廠都使用過快速成膜技術(shù)，而這項技術(shù)對于加工新產(chǎn)品和增強企業(yè)市場應急能力有著至關重要的作用。

關鍵詞：快速成型技術(shù);模具設計;工業(yè)

1 常用快速成形方法在熔模鑄造中的應用

我們常常用運用到的模具制造技術(shù)中，不僅可以輸入有其他的CAD軟件建立起來的稽核三維模型，還可以通過接收工業(yè)CT掃描的數(shù)據(jù)文件來得知制作模具的準備條件，例如通過對CT掃描，我們可以獲得一個臨界的斷面的二維圖像，緊接著我們通過圖像來處理，將軟件各個斷面組合起來，構(gòu)成一個實實在在可觀可感的三維幾何模型，再通過傳送將快速機制形成的模樣，迅速融注在應用當中，而這種復原的方法，也可以將機械零件在仿制的過程中實現(xiàn)對生產(chǎn)工業(yè)化的效率提升，通過運用快速成型技術(shù)制作精鑄模具。我們可以將母模翻制環(huán)氧樹脂或硅橡膠壓制成型，也可以通過將CD系統(tǒng)中的不同壓塊模型的三維幾何模型輸入到快速成型模型中，從而形成模型，這種模型主要適用于小批量的生產(chǎn)，但如果一個母膜它的表面噴漆大概有兩毫米厚的時候，這時候在填充環(huán)氧樹脂的過程中，金屬環(huán)氧樹脂復合壓型的模型可以更加高效率地滿足工業(yè)生產(chǎn)實際數(shù)百件生產(chǎn)金融產(chǎn)品的要求，而在快速成膜技術(shù)中使用sls的方法，通過對其加工轉(zhuǎn)化，也就是說，將樹脂粉末轉(zhuǎn)化成一種帶有固定性數(shù)值的鋼粉，在使用激光技術(shù)燒制成壓形，然后在燒掉樹脂，將銅液滲入到孔隙中，由此種方法得到的壓型強度最高，導熱性能最強，基本上可以與金屬相媲美。此外，快速成型技術(shù)也可以用于制作一些不規(guī)則的器具，在20世紀90年代的時候，美國國家科學室開展了一項名為快速制造技術(shù)的研究，在這個研究中，它通過SLS方法將滾筒噴射在一層對火這種物質(zhì)人耐力較高的塑料粉末中，它沒有驅(qū)動激光發(fā)射頭，而是通過驅(qū)動噴墨打印頭，按照一個仿制品的截面來拍攝膠水，實現(xiàn)打印，通過重復這樣的過程，完成了快速制造技術(shù)的零件制作，這種方法被命名為三維打印技術(shù)，它具有運行費用第一運行速度快的優(yōu)勢，而也是這種做法打開了國際上快速成型技術(shù)的發(fā)展。

2 傳統(tǒng)快速成形方法的不足

此外快速成型技術(shù)也可以用于制作一些不規(guī)則的器具，在20世紀90年代的時候，美國國家科學室開展了一項名為快速制造技術(shù)的研究，在這個研究中，它通過SLS方法將滾筒噴射在一層對火這種物質(zhì)人耐力較高的塑料粉末中，它沒有驅(qū)動激光發(fā)射頭，而是通過驅(qū)動噴墨打印頭，按照一個仿制品的截面來拍攝膠水，實現(xiàn)打印，通過重復這樣的過程，完成了快速制造技術(shù)的零件制作，這種方法被命名為三維打印技術(shù)，它具有運行費用第一運行速度快的優(yōu)勢，而也是這種做法打開了國際上快速成型技術(shù)的發(fā)展。FDM 法盡管最容易適應熔模鑄造的工藝要求，但制成蠟模的尺寸精度和表面質(zhì)量尚不盡如人意，而 LOM法雖模樣質(zhì)量尚可，但難以適應熔模鑄造，因此，目前后二種方法在熔模鑄造中推廣應用均受到一定限制。 這樣就當前快速成型技術(shù)發(fā)展的一個大的不足和趨勢，再第三部分筆者將根據(jù)第二部分分析的不足進一步闡釋其改良途徑，促進快速成型技術(shù)的發(fā)展。

3 熔模鑄造中應用 SLA 和SLS 的新進展

SLA法在1987年的時候就面臨著被商業(yè)化的重新洗牌了，最開始它是用來制作一些實體模型的，具有一定的功能性質(zhì)和合成性質(zhì)，到了20 世紀90年代的時候，美國的 3D System Inc 軟件開發(fā)成功之后，SLA 快速成型技術(shù)也實現(xiàn)了飛躍，其中內(nèi)部呈蜂窩形結(jié)構(gòu)的一種零件很受追捧，這種結(jié)構(gòu)讓大家更匪夷所思的不光是內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復雜性，還有其外表的光滑致密程度，這都為租客節(jié)省了 90%多的制模材料，在焙燒型殼的時候，不少模具具有變化性較強的型殼，很容易發(fā)生脹裂。在快速成膜技術(shù)中，有些時候如果殼殼中殘留的灰塵較多，就會導致鑄件表面產(chǎn)生一些非金屬雜質(zhì)的不純，這就是一個元件的缺陷，而這種缺陷如果留在了關鍵部位，甚至會影響到整個工業(yè)生產(chǎn)和整個臨界的組裝，緊接著是重金屬元素的含量，重金屬元素的含量，對于制造高溫合金來說比較重要，例如在對SLA光固化樹脂的制造過程中，就是一種長期約束，而它如果在某個殼殼中并沒有燃燒干凈，發(fā)生了殘灰就可能污染合金，而這種合金一旦污染，就會使原本能達到的高溫高壓條件得到了足，卻進而使注解報廢，最后將穩(wěn)定性控制在一個合理的范圍，將濕度和干度要求以及光源控制到一個合理的范圍內(nèi)，這也是十分重要的，在采用SLA模樣進行小批量生產(chǎn)精密鑄件的時候，也要考慮到以下幾個問題，一是這個模樣是否和鑄件能達到的尺度是精確吻合的，二是它的生產(chǎn)成本以及交貨日期是否是明確的。絕大多數(shù)鑄件尺寸符合公差要求，合格率達95%以上。在生產(chǎn)過程中絕大多數(shù)的鑄件尺寸是要符合一定的公差要求的，因此在制作過程中喲啊考慮到利益因素，SLA的模樣成本要比制作相同的蠟膜要高許多，但其中耗費的時間也是有一定的要求的，這不光需要設計出一種制造壓型，還要在單位小批量生產(chǎn)的過程中著重考慮成本和交貨期方面是否具有一定的優(yōu)勢，如果鑄件越為復雜，那這種優(yōu)勢也就越為明確，例如生產(chǎn)形狀較為復雜的航空企業(yè)中精致界的時候，其模具要求制作費用較高，而每天制作的數(shù)量是非常少的，但是每個蠟模浪費的成本相比較這些來說更是微乎其微，這就是一種高產(chǎn)出低投入的鑄件制造技術(shù)，這個時候就可以采用SLA的方法將成本控制在更低，產(chǎn)出稍微提高，最終來實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，如果一個產(chǎn)量小于32件，要采用SLA的模型低于蠟膜，而如果超過那么它的費用就會高于蠟膜，在使用蠟膜的過程中還要考慮的是耗費的時長，還要考慮的是采用蠟模產(chǎn)品更新?lián)Q代的時候，需要重新制作模具，它所付出的便捷程度就會大大降低。

4 結(jié)束語

再最開始，SLS技術(shù)是用激光的方法將特制的蠟粉燒結(jié)成一個蠟模，這就比較適合在熔模鑄造的時候生成特定的工藝，早在 1990年底，美國已有超過50家鑄造廠，生產(chǎn)多達約 3000個蠟模，并成功鑄出多種金屬鑄件。然而，蠟粉并不是最理想的制模材料，由它制成蠟模的強度不足，氣溫高時易軟化變形，氣溫低時又容易碎斷，因此，模樣制成后需要浸蠟和手工打磨精整，使其表面光滑致密。目前這種方法已在國內(nèi)外普遍應用。

參考文獻：

[1]張可朋，郝昱宇，王鵬.金屬燒結(jié)過程中溫度場分布的有限元分析[J].黑龍江冶金.2015（06）

[2]羅新華，花國然.快速原型制造技術(shù)的應用及進展[J].機械制造，1998，（3）：7-9

[3]尚曉峰，劉偉軍，王天然，王志堅.金屬粉末激光成形掃描方式[J].機械工程學報2015（07）

作者簡介：

龍懷遠（1978—），男，漢族，貴州凱里市人，西北輕工業(yè)學院塑性成型工藝及設備本科專業(yè)，貴州振華華聯(lián)電子有限公司工程師，研究方向：模具設計及制造工藝，先進傳遞模塑成型工藝，塑件制品、鑄件制品生產(chǎn)，項目管理。

（貴州振華華聯(lián)電子有限公司，貴州 凱里 556000）