RP-RE-RT技術基礎培訓

RE/RP/RT技術基礎培訓內容安排技術及有關產業(yè)背景介紹產品實際參觀銷售及市場策略交流RP/RE/RT技術RP技術：RapidPrototyping，快速成型技術RE技術：ReverseEngineering，逆向工程（反求技術）RT技術：RapidTooling，快速模具技術RP/RE/RT技術實物三維掃瞄三維重建設計意圖及概念二維圖紙3DCADCatiaUGPro-ESolidwork等等RS系列激光快速成型機*快速原型快速模具*（真空注型工藝等）樣件/中、小批量生產設計/裝配驗證塑料產品金屬精密鑄造金屬消失鑄造逆向工程（反求）*RP技術快速成型(RapidPrototyping)技術是20世紀80年代末發(fā)展起來的一種新型數字制造工藝技術。與傳統(tǒng)的切削加工不同，RP采用逐層材料累加法加工實體模型來，故也稱為增材制造(MaterialIncressManufacturing,MIM)或分層制造技術(LayeredManufacturingTechnonogy，LMT)。RP技術是一種基于離散堆積成形思想，由CAD模型直接驅動，把零件的三維數字模型進行離散化，然后按照數字積分的思路進行逐層加工，以快速完成任意復雜形狀三維實體零件的制作加工利用RP技術，可在產品開發(fā)過程中快速得到產品原型/樣機，以提供設計驗證與功能驗證，檢驗產品可制造性、可裝配性；通過各種轉換技術，還可將RP模型快速轉換成各種模具，大幅度地縮短產品更新換代的周期。RP技術的分類LOM技術：切紙加工FDM技術：熔融擠絲SLS技術：粉末燒結3DP技術：三維打印SLA技術：立體光固化SLA技術SLA是計算機技術、數控技術、材料科學、激光技術、機械工程技術集成的結晶。它具有如下特點：設計可視化。成功地解決了三維造型“看得見，摸不著”的問題，其最大的特點是能以最快的速度將設計思想轉變?yōu)榫哂幸欢ńY構功能的產品原型或直接制造零件，使設計模型從“看得見”(顯示器)到“摸得著”(實物)，從而可以對產品設計進行快速評估、測試及功能試驗，縮短產品開發(fā)的研制周期，減少開發(fā)費用，提高參與市場競爭的能力成型全過程的快速性。從CAD設計到原型零件制成，一般只需幾個小時至幾十個小時，即可得到高精度高還原性的產品，遠遠超出了傳統(tǒng)加工成形得到產品的速度SLA技術高度柔性，可以制造任意復雜形狀的三維實體。若要生產不同形狀的零件模型，只需改變CAD模型，重新調整和設置參數即可。產品的造價幾乎與產品批量、產品的復雜性無關CAD模型直接驅動，設計制造高度一體化。由于快速成型技術采用了離散堆積的加工工藝，使CAD和CAM很好地結合在一起，真正實現了設計制造一體化高度自動化。成型過程無需專用夾具或工具，工藝過程全自動，無需人員干預高精度高還原性。制造誤差達到±0.1％，能制作非常精細的細節(jié)、薄壁結構加工的經濟性（注意相對性）SLA技術的應用方向工業(yè)設計，快速獲得概念產品，還原設計概念展會展示市場/銷售演示用于投標的實物展示設計驗證及分析設計的反復性及優(yōu)化結構、裝配及功能驗證真空注型（硅膠模）低壓注型（RIM，環(huán)氧樹脂模）快速鑄造（QuickCasting）模型概念化&展示原型結構的設計、驗證和分析零件/產品從快速模具實現小批量制造SLA技術的應用領域RP技術在設計上的應用案例產品概念設計&外觀展示：概念產品、市場促銷RP技術在設計上的應用案例結構設計：結構驗證、裝配驗證，功能驗證RP技術在設計上的應用案例結構設計：結構驗證、裝配驗證，功能驗證RP技術在設計上的應用案例結構設計：結構驗證、裝配驗證，功能驗證MD-90操控模塊74個部件運動和可維護驗證分析

RP技術在設計上的應用案例非工業(yè)領域：燈具RP技術在設計上的應用案例非工業(yè)領域：

游艇設計。實現模型尺寸和外觀的高精度還原，并能精確表現游艇的內部復雜結構，為游艇外觀和結構的前期研究提供直觀依據RP技術在設計上的應用案例非工業(yè)領域：

建筑設計成吉思汗后裔帳篷娛樂中心（KhanShatyryEntertainmentCenter），這個工程位哈薩克斯坦的首都阿斯塔納，是全球最大、透明的帳篷型建筑物，從工程學角度看其主體結構是個難度極高的項目。RP技術可以迅速還原設計意圖，輔助完善初始設計的方案論證。手工制作的設計模型：需要更多的人工和更長的時間來完成，且沒有嚴格的幾何精度，僅用于粗略表現利用RP技術得到的精準建筑模型RP技術在設計上的應用案例非工業(yè)領域：

建筑設計利用快速成型技術，甚至在一天內可以迅速輸出得到多種負責結構的不同設計方案，從而可以加速初始方案的定型過程。RP技術在醫(yī)學上的應用案例用快速成型方法制作單個病人骨骼結構的解剖模型已有近十年的歷史。目前，RP已經運用于種植體原型、監(jiān)視系統(tǒng)和很多其它醫(yī)療設備的原型的制作運用生理數據的原型制作方法采用了SLA等RP技術。這些模型向那些想不通過開刀就可觀看病人骨結構的研究人員、種植體設計師和外科醫(yī)生提供了幫助這些技術在很多?？迫顼B外科、神經外科、口腔外科、整形外科和頭頸外科等得到應用，幫助外科醫(yī)生進行手術規(guī)劃RP技術在醫(yī)學上的應用案例醫(yī)學領域：

牙基種植技術牙模CAD數據SLA技術快速得到牙套導板牙套導板裝配導向管輔助牙基種植手術逆向工程石膏牙模SurgiCase軟件牙模CT數據RP技術在醫(yī)學上的應用案例醫(yī)學領域：

牙基種植技術RP技術在醫(yī)學上的應用案例醫(yī)學領域：

牙基種植技術牙模導板上裝配的金屬導筒，用于牙基種植導向SLA制作的牙套導板，制作精度高，表面質量優(yōu)越，牙基種植定位非常精確RP技術在醫(yī)學上的應用案例醫(yī)學領域：

牙齒矯形采用2次印模技術用硅橡膠獲取患者牙模，X片和牙齒照片在硅橡膠印模上翻取石膏模型運用反求工程/CT方法獲取牙齒CAD數據對牙齒數模進行虛擬矯正，對比咬合關系利用SLA技術制作系列的牙齒矯正器模型采用熱成型技術用醫(yī)學兼容材料制作最終矯正器RP技術在醫(yī)學上的應用案例醫(yī)學領域：

牙齒矯形隱形牙套矯形：矯形療程通常以每兩個星期為一個階段，病人在每個階段更換系列中不同的隱形牙箍，牙齒便會逐毫米移動，直到達至理想的位置。RP技術在醫(yī)學上的應用案例醫(yī)學領域：心臟支架植入心室的模擬導航實驗驗證心臟微創(chuàng)類手術，是支架從大腿靜脈血管進入心臟的，必需進入心室內進行導航，可以準確對準患處，減少正常組織的損傷，提高手術成功率。RP技術在醫(yī)學上的應用案例RE技術逆向工程當設計者的理念以粘土或木模表達或只有產品樣件而沒有設計藍圖或CAD模型等情況下，若要進行仿制或再設計，必須對實物進行三維數字化處理。將獲得的三維離散數據作為初始素材，借助專用三維重構軟件并結合通用CAD系統(tǒng)構造實物的CAD模型，在此基礎上進行產品結構性能分析或利用各種先進制造方法制造出原型或產品。RE技術產品原型三維掃描點云數據處理STL數據逆向三維重構CAD數模STL文件SLA設備制件產品三維掃描儀逆向軟件：GeoMagic，SurfacerCAD軟件：ProE，UG，CatiaMagicRP軟件RapidForm軟件RE技術產品原型三維掃描點云數據處理STL數據逆向三維重構CAD數模STL文件SLA設備制件產品三維幾何數據獲取數據處理/三維重構重新獲得產品RE技術逆向開發(fā)——獲取產品初始數模，并在此數?；A上進行數據的編輯、修改、處理，進行產品的仿制、改進和研發(fā)產品檢測——快速獲取制成品的數模，并返回與產品的CAD數據進行比對，以驗證產品制成精度或形變誤差三維掃描分類接觸式點掃描：三坐標測量儀非接觸式線掃描：激光三維掃描儀非接觸式面掃描：結構光三維掃描儀三維掃描分類接觸式點掃描：第一代的逆向掃描設備，點接觸式，主要典型代表為三坐標測量儀（CMM）三坐標測量儀是靠探針接觸工件表面獲取該點的空間坐標，通過這樣逐點檢測從而可最終得到工件的線或面構成。雖然三座標測量儀（CMM）也能獲得物體的表面信息，但它在測量時需要接觸被測物體的表面，所以不適合測量柔軟，易碎物體，不能用在難于接觸或不允許接觸測量的場合。而且三座標測量儀比較笨重，不適合搬運到現場進行測量作業(yè)。因為它一次測量一個點，所以很難測量自由曲面。三維掃描分類接觸式點掃描技術特點：1.測量精度高，可達到μ一級2.一次測量一個點，速度和效率低；不適于測量復雜結構和曲面的工件，通常用于檢測領域而非逆向工程3.測量方式固定笨重，不適于現場作業(yè)4.檢測圍受限制于三坐標測量儀自身的規(guī)格大小三維掃描分類非接觸式線掃描：屬于第二代的逆向掃描設備，主要典型代表為激光三維掃描儀激光掃描儀中又有點式（pointtype）和線式（lingtype）系統(tǒng)。點式系統(tǒng)一次投射一個激光點在被掃物體上，它的優(yōu)點是掃描分辨率較高，但缺點是掃描所需時間特別長。而線式系統(tǒng)一次投射一條激光線在被掃物體表面，它的掃描分辨率相對點式系統(tǒng)比較低，但掃描速度相對較快。激光點式的設備外形和三坐標測量儀類似，也不是便攜式的，運用不是很普遍，通常我們所說激光三維掃描儀是指線掃描方式。激光線掃描是通過激光線投射到工件上，并逐線掃描最終獲取工件整個表面的空間信息，因此速度上要大于點掃描方式。三維掃描分類非接觸式面掃描：屬于第三代的逆向掃描設備，主要典型代表為結構光三維掃描儀，也叫白光三維掃描儀，如德國的Atos，聯泰的3DSS白光掃描儀結合了三角化（triangulation）和干涉（interference）原理，所以它的掃描精度也要優(yōu)于激光掃描儀。白光掃描儀還有測量效率高、數據完整性好、適用范圍廣等諸多優(yōu)點，如聯泰科技的白光掃描儀，每幅掃描照片可獲得工件表面4,000,000個點的三維坐標，掃描精度達0.03m3DSS三維掃描儀掃描原理采用一種結合結構光技術、相位測量技術、計算機視覺技術的復合三維非接觸式測量技術。采用這種測量原理，使得對物體進行照相測量成為可能，所謂照相測量，就是類似于照相機對視野內的物體進行照相，不同的是照相機攝取的是物體的二維圖象，而研制的測量儀獲得的是物體的三維信息。測量時光柵投影裝置投影數幅特定編碼的結構光到待測物體上，成一定夾角的兩個攝像頭同步采得相應圖象，然后對圖象進行解碼和相位計算，并利用匹配技術、三角形測量原理,解算出兩個攝像機公共視區(qū)內像素點的三維坐標。3DSS三維掃描儀技術特點1）掃描速度極快，數秒內可得到100多萬點2）一次得到一個面，測量點分布非常規(guī)則3）精度高4）單次測量范圍大（激光掃描儀一般只能掃描50mm寬的狹窄范圍）5）便攜，可搬到現場進行測量，對無法放到工作臺上的較重、大型工件（如模具、浮雕等）可便捷的進行測量6）具有自動參考點拼合功能，可對大型物體進行分塊測量7）大景深（激光掃描儀的掃描深度一般只有100多毫米，而3DSS的掃描深度可達300~500mm）8）具有紋理輸出RE技術的應用方向逆向工程（RE）/快速成型（RP）

掃描實物，建立CAD數據；或是掃描模型，建立用于檢測部件表面的三維數據。?對于不能使用三維CAD數據的部件，建立數據。?競爭對手產品與自己產品的確認與比較，創(chuàng)建數據庫。?使用由RP創(chuàng)建的真實模型，建立和完善產品設計。

有限元分析的數據捕捉。RE技術的應用方向電腦輔助測試(CAT)/電腦輔助工程(CAE)生產線質量控制和產品元件的形狀檢測。例如：金屬鑄件與鍛造，加工沖模和澆鑄，塑料部件(壓塑模，滾塑模，注塑模)，鋼板沖壓，木制品，復合及泡沫產品RE技術的應用方向其它應用文物的錄入和電子展示?牙齒及畸齒矯正?人像三維數字化及運用，如：整容及上頜面手術三維動漫產業(yè)：可對演員、立體卡通進行三維掃描，制作三維動畫、特技等文物三維數字化：文物是古人留下的寶貴遺產，具有不可再生性?！拔奈飻底只?，顧名思義，就是使用數字化技術將文物、古跡的平面與立體信息，圖像與符號信息、聲音與顏色信息、文字與語義信息等等，表示成數字量，并方便的存儲、再現和利用的技術。文物經過三維數字化建模后，對其研究、展示、修復、保護、存儲具有非常重要的意義。RE技術的應用案例卡車頭寬約2.1米,用3DSS_STD_II分塊掃描，大約分成100部分，掃描時間：1天右圖是卡車頭拼合后的掃描點云數據RE技術的應用案例右車門板內飾掃描RE技術的應用案例實測汽車鈑金點云的STL文件掃描得到的點云與鈑金件CAD數據的比對結果RE技術的應用案例汽車鈑金掃描數據與CAD數據比對誤差統(tǒng)計圖掃描數據與CAD數據比對誤差表格統(tǒng)計RE技術的應用案例三維尺寸標注二維尺寸標注RE技術的應用案例彩色點云掃描RE技術的應用案例高精度掃描獲得的人臉、牙模、工藝品及鞋模數據RE技術的應用案例RE技術的應用案例RE技術的應用案例RE技術的應用案例文物掃描：

蘇州博物館對舊館進行全面改造，新館將對館藏的部分國寶級文物進行數字化。右圖并不是數碼照片，而是文物的彩色三維掃描數據在Geomagic軟件中的顯示結果，紋理和色彩已經非常逼真。由于掃描后可以直接得到逼真的彩色紋理，這給下一步的三維動畫設計、貼圖處理及產品渲染能帶來非常大的便利。RE技術的應用案例文物掃描：

蘇州博物館對舊館進行全面改造，新館將對館藏的部分國寶級文物進行數字化。右圖并不是數碼照片，而是文物的彩色三維掃描數據在Geomagic軟件中的顯示結果，紋理和色彩已經非常逼真。由于掃描后可以直接得到逼真的彩色紋理，這給下一步的三維動畫設計、貼圖處理及產品渲染能帶來非常大的便利。RE技術的應用案例傳統(tǒng)的面部造型方法是使用幾何建模器來進行的。通過標準的計算機圖形技術可以進行人臉面部大多數器官的幾何建模，并且可以設計有一定難度的面部模型。但由于面部結構的復雜性，該設計過程需要較多的時間和設計技巧，而且用這種方法建立的模型只是對人臉的一個近似，不能真實地描述有自由曲面的臉部。RE技術的應用案例不同發(fā)型和人臉的拼接效果RE技術的應用案例利用雕刻機制作人像立體雕刻RT技術RT技術：RapidTooling，快速模具技術。其主要是利用快速原型以翻模的手段進行產品或零件的快速復制和生產。RT技術主要解決2個問題：解決快速原型的小批量復制和生產（成本因素）解決快速原型的材料局限性的問題（材料因素）RT技術RT技術的特點：生產速度快成本低生產適應性較強模具壽命有限（一副模生產數量在20-30套左右），僅適宜進行小批量生產精度相對較差RT技術RT技術種類：真空注型技術（硅橡膠模）低壓注型技術（RIM），也叫環(huán)氧樹脂模樹脂合金模真空注型技術（硅膠模復模）當得到原型以后，利用雙組份室溫硫化硅橡膠（RTV）可以制造出具有一定彈性的模具，然后在真空成形機中澆注樣件聚氨酯材料即可得到功能樣件，這就是真空成形技術。真空注型技術（硅橡膠模）低壓注型技術（RIM），也叫環(huán)氧樹脂模樹脂合金模真空注型技術（硅膠模復模）SLA原型硅橡膠型硅橡膠分離原型脫模硅橡膠合模真空注型RT技術應用案例小批量生產：汽車儀表盤復膜試制RP技術在設計上的應用案例小批量生產：汽車保險杠低壓注射（RIM）模復制我們對現代設計的一些觀點現代設計與文化形態(tài)、消費群、營銷、產業(yè)模式等諸多因素息息相關。設計不是市場經濟的主角，但它是幕后推手要有效的運用設計，必須把設計放在一個大的產業(yè)環(huán)境中看：光有設計是不夠的，設計的精神只有準確的反映到產品上，才能體現設計的價值設計的最終目的是提高企業(yè)的競爭能力，是需要以企業(yè)長期發(fā)展為思考模式的——設計師的所有設計行為應服從企業(yè)整個的市場規(guī)劃我們對現代設計的一些觀點設計是一種經濟行為，而不是一種文化形式。設計是一個非常系統(tǒng)的過程，它是不能獨立存在的，必須滲透到企業(yè)從市場、研發(fā)到生產的各個環(huán)節(jié)設計存在的價值產生于需求，而不是欲望。技術性的產品不要期待它賣三年，設計是有時效性的。推陳出新是企業(yè)發(fā)展的必由之路現代設計的發(fā)展趨勢將是：從純粹的注重外觀設計會逐步轉為對產品結構和功能性要求的進一步關注。隨著設計產業(yè)的發(fā)展，在結構和功能性設計基本成熟，能滿足工業(yè)制造的要求后，設計的重點又將重新回歸到外觀和功能、結構的有機結合面上。這種回歸是一種螺旋式的上升發(fā)展，它只有在對市場和設計的本質有充分的理解，對制造材料和工藝有全面把握的基礎上才可能實現現階段國內工業(yè)設計存在的一些問題設計師對設計的理解錯誤：把外觀設計當成設計的全部。對產品功能性和可實現性（產品結構和實際生產）的忽視導致了設計與市場和企業(yè)的脫節(jié)設計師沒有深刻理解設計行為的本質，將設計錯誤等同于是個人審美價值和個性的表達。設計提供的是一種服務，是商業(yè)行為，必須從產品和市場的要求出發(fā)才能體現其最終價值。目前設計領域的閉門造車和孤芳自賞，設計價值無法得到認同和提升，這是導致“無人喝彩”、“無人買單”的主要原因，從而造成目前“設計不值錢”普遍現象的惡性循環(huán)現階段國內工業(yè)設計存在的一些問題設計師無法真正把握市場(企業(yè))的深層需求。國內設計師的工作環(huán)境與真正的市場相對隔離，設計師往往“為了設計而設計”，無法真正從企業(yè)的本質需求出發(fā)，找到設計與市場的契合點，從而難以實現設計的價值體現。缺少需求支撐的設計只能是無本之源的“空中樓閣”設計師缺乏理想的表達手段。當前設計領域普遍缺乏對表達手段和技術層面的關注，設計意圖的展示僅停留在二維效果圖、電腦三維顯示或手工模型等初級簡單階段，無法向用戶有效清晰的展示設計意圖和設計效果。設計表達的模糊性將導致用戶缺少足夠的觸動性，無法充分的理解設計價值，進一步降低了下單的可能性現階段國內工業(yè)設計存在的一些問題設計與制造環(huán)節(jié)的脫離。由于目前國內設計領域對生產工藝、制造流程以及材料特性的不熟悉，在設計過程中普遍對設計產品后期的可生產性和制造成本缺乏準備和考慮，其結果往往導致很多設計作品只能停留于“可見不可現，可見不可用”的尷尬境界，削弱了企業(yè)的投產意愿和可能現階段國內工業(yè)設計存在的一些問題總的來說，當前設計領域的問題主要表現在2個方面的不完整性：對設計工作的理解和認識的不完整性，比重失調。設計流程和內容的不完整性現階段國內工業(yè)設計存在的一些問題輕表達手段結構/功能/材質/制造成本市場重個性表達效果圖外觀創(chuàng)意對設計工作的理解和認識的不完整性，比重失調。對設計工作的理解大部集中在創(chuàng)意、外觀、效果圖、個性表達等方面，而對真正產生價值部分的產品結構、功能、市場需求以及表達手段等內容關注較少現階段國內工業(yè)設計存在的一些問題項目意向市場調查需求的歸納和提煉：外觀、功能、審美取向、市場意圖、成本要求…設計思路設計工作：外觀、結構、功能、材質、生產性…設計表達和展示：效果圖、產品原型提交、完成客戶溝通校正修改設計流程和內容的不完整性：由于傳統(tǒng)思維的束縛和能力限制，目前大部分設計工作的重點僅集中在項目洽談和純粹設計兩個階段，造成對其它流程節(jié)點和內容的嚴重忽視和缺失設計表達紙質效果圖數字化效果渲染圖數字化三維模型AutoCAD工程圖等RP技術介入工業(yè)設計的作用和意義工業(yè)設計不同于其他設計,它是立體的物質實體性設計，在設計展開的不同階段，具體創(chuàng)意單純靠效果圖檢驗不出實體體量關系，必須輔以各種立體模型對設計方案不斷檢測和修改。運用RP技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工模型制作能夠更加精確、快速、直觀、完整的傳遞產品的信息，更重要的是建立起一種并行結構的設計系統(tǒng)，將設計、工程分析、制造三位一體優(yōu)化集成于一個系統(tǒng)，使不同專業(yè)的人員能及時相互反饋信息，從而縮短開發(fā)周期，使設計和制造的質量得以充分保證RP技術介入工