外文翻譯--快速成型技術(shù)和系統(tǒng)的回顧.doc

附錄：快速成型技術(shù)和系統(tǒng)的回顧快速成型制造技術(shù)已經(jīng)為很快地直接地從計算機輔助設計系統(tǒng)創(chuàng)造3D立體產(chǎn)品出現(xiàn)。這些技術(shù)在工業(yè)成型制造中起著重要的作用。這一篇文章回顧了RP&M的主要技術(shù)和應用程序。RP&M的原則和技術(shù)在這里被展現(xiàn)。在這些新的技術(shù)方面的一些現(xiàn)有的問題和研究議題被介紹。我們也在使用快速設計原型作為較進一步的例證。關鍵字：快速成型，分層堆積制造簡介產(chǎn)品制造工業(yè)正在面對二個重要的挑戰(zhàn)性的任務:(1)縮減產(chǎn)品發(fā)展時間的；(2)制造產(chǎn)品的小整批尺寸產(chǎn)品和多種類型產(chǎn)品在柔性方面的改進，CAD和CAM已經(jīng)著重改良傳統(tǒng)的生產(chǎn)設計和制造形式。然而,對于新產(chǎn)品的迅速發(fā)展在和計算機輔助制造的計算機輔助設計的真實整合中有一些障礙。雖然可觀的研究已經(jīng)在過去被為計算機輔助設計和制造業(yè)整合,像功能辨識,CNC程序規(guī)劃和程序計劃，但是CAD和CAM之間還是存在著一些空白區(qū)域:（1）3D立體模型和原尺的迅速創(chuàng)造。（2）創(chuàng)建復雜模型表面產(chǎn)品的成本問題這是一篇和快速成型有關的指導性文章RP&M能做什么為了從實質(zhì)上短縮發(fā)展中的圖案，鑄模和原形的時間,一些制造業(yè)的企業(yè)已經(jīng)啟動使用迅速設計成型方法作為制造復雜圖案和元件設計方法。在過去幾年內(nèi),多種新的快速制造業(yè)的技術(shù),通常叫做快速成型制造(RP&M)的技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)；這項技術(shù)發(fā)展包含Stereolithography；SLS；FDM；LOM；BPM和3D印刷。這些技術(shù)能夠直接地產(chǎn)生來自CAD數(shù)據(jù)庫的實際的物件。他們通常都有一個的重要功能:加工零件模型時用堆積成型方法要多于材料切除法。這就把3D模型的加工簡化到2D書屋堆積成型，因此便能直接的調(diào)用計算機模型數(shù)據(jù)庫中的模型直接加工。RP&M的基本程序如圖1所示，一個零件首先被模型制造者做出一個幾何模型,例如一個實體模型。零件進入一系列的平行截面塊之內(nèi)然后算術(shù)地被區(qū)分之。對于每個模塊,硬化或綴合，路徑已經(jīng)產(chǎn)生,在圖2中顯示。這些硬化或粘合路徑直接地被用倆作為加工指令加工工件材料。在一個層被建造之后,一個新的層被用同樣的方法建在先前的那個層上。因此，模型是從底層一步步建到高層的。在摘要中,迅速成型設計的犯法包含兩個方面：:數(shù)據(jù)準備和模型生產(chǎn)。圖-1固體模型實例圖-2切片掃描RP&M的目前應用領域雖然RP&M技術(shù)仍然在他的早期階段,但是一些工業(yè)公司,像德克薩斯儀器公司，克萊斯勒公司,安培公司和福特電動機公司已經(jīng)從技術(shù)改良下列三個方面的他們的產(chǎn)品發(fā)展獲益。工程學設計視覺化。概念上的模型在產(chǎn)品設計非常重要。設計者使用計算機中的CAD程序產(chǎn)生他們的設計觀念。然而，無論工程師用CAD能夠多么好的解釋藍圖和復雜工件的圖像，它仍然非常困難的完全地展示實際的復雜產(chǎn)品將會看起來像什么。一些錯誤可能仍然從工程師和設計者的檢查中逃脫。實際物件的觸覺有時能揭露未預料到的問題。閃爍一個較好的設計。由RP&M產(chǎn)生一個較好的設計思路，復雜工件的成型加工能夠在短時間內(nèi)建造,因此工程師能非?？斓卦u估一個設計。證明和最佳化。改良產(chǎn)品質(zhì)量總是制造加工中的一個重要議題。由傳統(tǒng)的方法,模型的研發(fā)或者一個最佳化的有效設計是要耗費大量時間和資金的。在此對比,RP&M成型能被很快地設計加工再沒有現(xiàn)成的用工具工作和勞動力的情況下。結(jié)果證明設計觀念變的很簡單；產(chǎn)品質(zhì)量能被在有限制的時間里和可負擔成本的前提下得到改善。反復。就像汽車工業(yè)，廠家經(jīng)常把性產(chǎn)品投放到市場中。產(chǎn)品投放市場的時間快慢是在今天的競爭市場中區(qū)分勝利者和失敗者的主要因素之一。由于RP&M技術(shù)存在，在一個短時間內(nèi)完成多樣化設計是可能的。總體上減少模型的研發(fā)時間。制造業(yè)我們能使用RP&M成型技術(shù)作為可生產(chǎn)研究。在產(chǎn)品的設計初期提供一個實物模型，我們能加速程序計劃和工具工作設計的程序。除此之外，由于正確地描述復雜的幾何形狀，這種方法能幫助在工場上解釋藍圖方面減少問題的出現(xiàn)。另外的一個應用程序正在為鑄模用工具工作研發(fā)。這種方法也能為鑄件被用作主圖案。市場為了協(xié)助產(chǎn)品售賣，一個原型能用來示范觀念，設計主意,同時也代表了一個公司的生產(chǎn)能力。實際模型的真實舉例說明設計的可行性。同時,原型能用來修正設計得到客戶的回應，以便最后的產(chǎn)品將會符合客戶的需求。及時的領會客戶的想法,方法在90年代是市場競爭的關鍵。及時的領會客戶的想法在90年代是市場競爭的關鍵。RP&M技術(shù)有潛力能確定提高產(chǎn)品質(zhì)量。主要有兩方面:幾乎沒有幾何形狀方面的限制；分層堆積制造方式允許從CAD到CAM的直接的簡單的接口，而完全忽略了計算機輔助設計程序?？焖僭椭圃旌椭圃旒夹g(shù)正如以前被提到的。有幾種遵循“生長”和“添加制造”的原理的現(xiàn)代生產(chǎn)方式。在這些技術(shù)的主要不同點有二個方面:(1)選用的材料(2)零件制造技術(shù)。以下部分將會在這兩方面詳細地說明快速原型制造。光敏液相固化法(SLA)SLA被CharleHull發(fā)明的3D立體系統(tǒng)Inc.2。它是首個商業(yè)化的快速原型制造技術(shù)并且應用的最廣泛。用的材料是液體樹脂。在光的照射之下,小的分子(單體)聚合成較大的分子。基于這個原則,零件在如圖3所顯示的一個盛放液體樹脂的桶中制造出來SLA機器制造原型是借激光探頭在液體表面上追尋分層路線制造的。與數(shù)控機床得之字形切削路徑不同,探頭沿著平行線移動，然后再沿著垂直的方向。在液體下面有一個提升的支撐面。表面就在廣可以照射的深度。激光光線在檢流計驅(qū)動鏡子旁邊的X和Y軸中被水平地偏斜，以便它移動。樹脂的表面生產(chǎn)一個固體形狀。在一層被建造之后,支撐面下降一個用戶指定的距離，一層液體樹脂的新涂料覆蓋了原始層。一個掃帚幫助填充用來制造下一層的新的樹脂。激光在已經(jīng)做好的一層上畫新的層。這樣，模型從底部到頂端的逐層建造出來。當所有的層被完成的時候，原型被制造了大約95%。后續(xù)制造要等到原型完全凝固之后。這在一個充滿紫外線的烤箱中制做。SLA有一些值得提及的特點。材料：有五種商業(yè)化得的原型材料。它們?nèi)菢渲?。支持：因為一個模型在液體被產(chǎn)生,在制造過程中，懸于零件(在下面不支持)之上的下垂或者飄浮離開。原型如此需要一些初步設計支持直到它被制造或固化。支持可能是柱子，橋和構(gòu)架。有時需要輸入或者把硬加入填充在的薄壁件。這些附加的物體在模型原型的制造的過程中產(chǎn)生和必須在模型完成之后清除。模型準確性和表現(xiàn)性。被達成的準確性是大約0.1%的全部尺寸而且除了不超過0.5%之外以較大的大小。層厚度是在0.004和0.03之間。目前，被3D立體系統(tǒng)公司做的SLA機器是在RP&M系統(tǒng)之中的最精確的機器。photopolymer制作的原型是易碎的而且可能不夠結(jié)實來抵抗高的壓迫力測試。同時,，材料的收縮可能會使原型變形。再循環(huán)。Photopolymers是thermoset材料和不能夠再一次為重復使用被融化。選區(qū)激光繞結(jié)法(SLS)動態(tài)同步傳輸套式公司(奧斯汀TX)用在德克薩斯大學的機械工程部門被卡爾Deckard和約瑟Beaman研發(fā)的SLS系統(tǒng)提供治療液體的系統(tǒng)替代5代品.SLS使用對泉華的一個二氧化碳激光連續(xù)數(shù)層的粉代替液體。在SLS處理粉的表層在工作地方之上被一個替換柜臺滾筒機制應用。粉狀材料被些微地在它的熔點下面預先加熱到溫度。激光光線在粉狀表面上追蹤跨區(qū)段加熱對泉華溫度的粉。以便粉保證被激光掃描到。不是被激光掃描的粉將會適當?shù)乇３忠暈閷Ψ巯聦拥闹С?這在減少扭曲方面是有幫助的。當跨