切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 5954阅读
    • 1回复

    [分享]RP基本原理及运用 [复制链接]

    上一主题 下一主题
    在线cyqdesign
     
    发帖
    28703
    光币
    97076
    光券
    0
    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2006-10-22
    — 本帖被 cyqdesign 从 机械加工与制造 移动到本区(2010-12-09) —
    Rapid Phototyping 中文译为快速成型、快速造型或快速造形,主要是指运用某些特殊设计。此种技术可以将设计与原型加以连结,也就是可以将设计者的概念在计算机中建立模型,并利用 RP机器以层层堆栈的方式迅速制作出原型。其原理如图所示。

    RP制程的优点 f#%JSV"7  
    v/uO&iQw5  
    1.任何……无论多复杂的形状都非常容易成形 |1Dc!V'?"  
    2.任谁……因无机器各部动作干涉问题,对操作者无熟练要求 fBBa4"OK=  
    3.即刻……因无需准备工具夹具等,可迅即开始加工 aRj>iQaddx  
    4.自动……加工过程完全自动化,可完全无人运转 e"-X U@`k1  
    5.安静……无加工噪音,振动,无大量切屑 +y[@T6_  
    6.短期……可在短时间内制作模型,交货快,费用省 O9v_y+M+M  
    *VSel4;\t  
    RP种类 MB);!qy  
    ,F+B Wot4  
    自1987年美国3D Systems公司首先公开系统以来,各先进国家陆绩开发出各式各样的系统,大致可分成以下几大类: 5OM?3M  
    1.液态制程(Liquid Process) zHB_{(o7  
    2.粉末制程(Power Process) Y izE5[*  
    3.塑料挤出制程(Polymer Extrusion Process) c- $Gpa}M  
    4.纸层积制程(Paper Lauination Process) k1z$e*u&r  
    5.面曝光制程(Solid Ground Curing) P`$12<\O1  
    6.3-D印刷制程(3-Dimensional Printing) si1*Wt<3Bc  
    L^kp8o^$  
    1.液态制程(Liquid Process) `T ^G^7&  
    &zL#hBE  
    液态制程亦被称为光造形法(Stereo Lithography Apparatus),系以紫外线光束照射光硬化树脂,使被照射之树脂固化逐层堆栈。而制造出产品原型。目前使用此原理之RP系统包括,最早公开上市之SLA系统(美国3DSystems公司),日本的SOUP系统(CMET公司)及SCS系统(D-MEC公司)等10余种此类系统被开发并公开上市。截至目前该类系统占有RP市场的比例最高,以日本为例,前述三家公司之光造形系统即占有日本RP市场的70%以上。此类系统之加工原理如图所示。

    优点: fbrp#G71y  
    ?{o/I\\  
    (I)具有相当良好之表面质量,可以做为RTV模之母型 >QQ(m\a$  
    (2)原型实物可以很迅速、且轻易地修整到许多美术品模具母型所需之表面质量。 m:tiY [c>W  
    (3)材料收缩量很小,故成品之弯曲程度亦最低。 l2v_?j-)x  
    (4)公差范围在±0.1%范围以内,而且在X、Y轴之公差更低,在5”之成品公差可控制在±0.003"之内,而缩水率约在每英吋±0.001"。 Q+|{Bs)6i1  
    Q>}2cDl  
    最佳应用范围: ;SwC&.I  
    5`^o1nGO'  
    (1)以艺术用途为主要考虑之概念模型。 OL59e %X  
    (2)以复杂度、精度为主要考虑之成品。 iY[+Ywh  
    (3)需后续制程(如RTV模具)之母型。 : 2V^K&2L  
    (4)某些快速仿制之应用。 I"L;L?\S  
    B,$l4m4  
    2.粉末制程(PowerProcess) Rz%e>)  
    Z{-Lc68  
    此类制程系以雷射光照射烧结粉末状塑性材料或金属粉末,使其结合而成型,铺设粉未系以滚筒左、右滚动方式达成在工作平台上铺上一层、一层均匀的粉末。此类系统主要有美国DTM公司的SLS系统及德国EOS公司之Stereos系统等,其原理如图所示

    优点: O[~x_xeW  
    Ar9nBJ`  
    (1)可快速交货(依成品大小区分,一般约在2一4天) *a}(6Cx  
    (2)不需支撑。 xc 1A$EY  
    (3)可直接制造出金属件,同应用于塑料射出成形之暂用模。 ]rd/;kg.S  
    (4)可于表面涂布一层树脂增加成品强度。 /z."l!u6  
    =Cf ]  
    应用范围: ,a|@d} U  
    9pWy"h$H  
    (1)相当完美的概念模型且兼其部份功能性。 4\X||5.c  
    (2)当表面粗度不是首要考置时可广泛被用于铸造之母型。 :bM+&EP  
    (3)吹气成型模产品原型(如瓶子)。 6y+b5-{'  
    (4)功能测试用产品原型(如流场测试)。 -H(vL=  
    4|J[Jdj  
    3.塑料挤出制程(Polymer Extrusion Process) uPyVF-i  
    l?N`{ ,1^  
    此类系统传以加热头(Heated Head)熔化线状之热塑性材料,并从加热头经内喷嘴均匀挤出,遂层堆积成型。主要的系统有美国sratasys公司的FDM系统。其加工原理如图所示。

    优点: O>r-]0DI[  
    a^nAZ  
    (1)操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。 \9c$`nn  
    (2)时效及成本效益极佳。 g1m-+a  
    (3)材料之重量与感觉与ABS相近。 y+mElG$F  
    (4)材料缩小率低(约在0.005一0.008之间)。 A;K(J4y*  
    pck>;V  
    应用范围: M.%shrJ/  
    PB'0?b}fab  
    (1)小齿轮,尤其是具有小齿者。 O??vm?eo  
    (2)小功能件。 ,krS-.  
    (3)薄壁小件。 </oY4$l'  
    (4)造模用缩小比例件。 ,4F,:w  
    uZjI?Z.A  
    4.纸层积制程(Paper Lauination Process) Z_z#QX>=D  
    7Ur?ep  
    此类系统系以薄片材料(纸为主),经由雷射切割出每一层的形状,并加热粘合而成型,主要的系统有美国Helisys公司的LOM系统及日本Kira公司的Solid Centel系统等,其中Kira公司的系统可采用普通纸,且以特殊刀片切割形状,使用上更为方便且价格低廉,其加工原理如图所示。

    优点: W*T{,M@Y  
    {XY3Xo  
    (1)系统购置成本低。 ,TC~~EWq  
    (2)可在办公室环境下使用。 D!> d0k,Y  
    (3)时效佳。 v#w_eqg  
    Rq)BssdF  
    应用范围: ^[# & ^[-V  
    hq_~^/v\  
    (1)设计确认模型。 4I~i)EKy6  
    (2)翻砂铸造用母型。 83;IyvbL  
    M-9gD[m  
    5.面曝光制程(Solid Ground Curing) -e`;bX_N)  
    P;91~``b-  
    以色列的Cubita(公司开发的此种系统称为SGC系统,系以紫外线照射每一层断面形状而产生光罩,再以紫外线透过光罩之透明区域,使其下之树脂固化,未固化(阴暗区域)之树脂需去除后补上一层蜡,经机械加工整平后,再重复上述步骤,遂层堆积成型,其成型原理如图所示。

    优点: 90:K#nW;  
    ziL^M"~2  
    (1)不需另增支撑。 D5A=,\uk  
    (2)整层一次成型,时效佳。 CMVS W6  
    (3)精度佳,约在0.1%左右。 4,1oU|fz  
    mBl7{w;Iv  
    应用范围: 1 p\Ak  
    ,+L KJl  
    (1)最适需要多件原型之场合。 h8}8Lp(/'  
    (2)可用于需翻制模具之母型。 &sOM>^SAD  
    (3)部份功能性需求之产品开发原型。 ey1Z/|  
    (4)大型件。 3 ]}'TA`v  
    : }?{@#Z  
    6.3-D印刷制程(3-Dimensional Printing) %xg"Q |  
    }=@zj6AC  
    此种制程系以类似喷墨式打印机之方式,将陶瓷或金属粉末喷洒在一基板,再由一喷嘴喷出黏结剂加黏结,最后逐层堆积成型。此类系统主要有MIT所发展的3-D Printing系统及Sanders Prototype之3D Plotting等……,其加工原理如图所示。

    优点: i^|@"+  
    X , ZeD  
    (1)不须支撑者。 'V!kL, 9ES  
    (2)工作环境可适用于办公室。 d79N-O-  
    (3)时效佳。 LpWI>sNv  
    l1-HO  
    应用范围: k/`i6%F#m  
    kL7^$  
    (1)最适于设计确认。 b7$}JCn  
    (2)加工性之评估件。 1j3=o }m  
    k i4f*Ej  
    RP应用实例 tV`&- H  
    N/{?7sG&  
    快速原型技术乃是将复杂的计算机3D实体(如手工具本体及零组件)经软件处理切成2D的切片﹐各切层积层推迭后﹐经快速原型机快速制造实体原型之技术﹔快速模具技术为利用快速原型对象快速制作对象暂用模具之技术。自从1988年第一台商用RP机器开发以来﹐快速原型与快速模具技术被广泛应用于各大产业(尤其是汽机车及3C产业)的产品开发流程中﹐主要原因是这些技术发展已渐成熟而且应用成效良好﹐符合快速开发制造的目的。 z+"0>ZN&  
    DP>mNE  
    RP 应用实例

    RP未来发展方向 g _ M-F  
    TETsg5#  
    RP系统正式开发上市后,短短数年间,各式各样的新系统,纷纷被开发上市、且发展呈相当多样化,更由于各种RP系统使用材料的不同、制程的不同、机体构造的不同…….等,导致各种RP系统各具特色。况且,使用者在选购RP系统时,亦有各种不同的用途及功能需求。因此,RP系统虽然各有优缺点,但却没有一套RP系统可以满足使用者的所有需求。一套RP系统对使用者是否适合,端视使用者的主要应用范围是否适合该套系统的功能特性而定。使用者在购买前应从多方面考虑 (使用材料特性、精度、生产速度、应用范围、成品强度等……)审核评估,才能找出最适合自己的系统。RP系统可趋向于二大类型式: Q4%IxR?  
    epVH.u%  
    高价型RP系统:具高精度,但价格昂贵,适合高应用之RP系统,如EOS、SOUP、SLA等‥‥‥。 `"Dy%&U  
    |=3 *;}  
    廉价型RP系统:精度较差但价格低廉,可置在办公之桌上型3D Printer,主要用来做设计确认辅助之用。 ?)cJZ>$!w  
    2LhE]O(_"  
    未来发展趋势可分为新的成型方式、材料配方的开发及制程上的改善。在材料的配方上,期望能更快速的制造出更精确、机械性质更坚硬且可以后加工的原型,以满足直接可以有功能性运用的原型制作,甚至医学用模型的医学用材料开发。在制程上,成形扫瞄路径的持续研究,期望以较少的层数及扫瞄路径(较快的速度),加速原型的制作及减少原型的变形。例如自动调适的层厚设定(Adaptive Slicing)已经开始被重视,藉由对成型轴方向低钭率轮廓的变化,采用厚层成形以在相同精度要求下,缩短制作时间;弹性层加工以精密的轮廓构建及弹性的内部充填,大幅节省原型制作的时间。
     
    光行天下网站、公众号广告投放、企业宣传稿件发布,请联系QQ:9652202,微信号:cyqdesign
    分享到
    离线2211
    发帖
    67
    光币
    217
    光券
    0
    只看该作者 1楼 发表于: 2006-10-25
    值得学习,谢谢!