快速成型 (Rapid Prototyping) 是近年來發(fā)展起來的直接根據(jù) CAD 模型快速制作樣件或零件的技術(shù)，它集成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD) 技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。與傳統(tǒng)制造方法不同，快速成型從零件的 CAD 幾何模型出發(fā)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，用激光束或其他方法將材料堆積而形成實(shí)體零件。由于它把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。
與傳統(tǒng)方法相比具有獨(dú)特的優(yōu)越性和特點(diǎn) :
◆產(chǎn)品制造過程幾乎與零件的復(fù)雜性無(wú)關(guān)。
◆產(chǎn)品的單價(jià)幾乎與批量無(wú)關(guān)，特別適合于新產(chǎn)品的開發(fā)和單件小批量零件的生產(chǎn)。
◆采用非接觸加工，沒有工具更換和磨損之類的問題，可以做到無(wú)人值守。
◆無(wú)切割、噪音和振動(dòng)等，有利于環(huán)保。
◆生產(chǎn)過程數(shù)字化，與 CAD 模型具有直接的關(guān)聯(lián)，零件可大可小，所見即所得，可隨時(shí)修改，隨時(shí)制造。
◆與傳統(tǒng)方法結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)快速鑄造，快速模具制造，小批量零件生產(chǎn)等功能，為傳統(tǒng)制造方法注入新的活力。
快速成型技術(shù)的應(yīng)用 :
快速成型應(yīng)用的領(lǐng)域幾乎包括了制造領(lǐng)域的各個(gè)行業(yè)，在醫(yī)療、人體工程、文物保護(hù)等行業(yè)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
目前主要是應(yīng)用于新產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證和模擬樣品的試制上，即完成從產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)→造型設(shè)計(jì)→結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→基本功能評(píng)估→模擬樣件試制這段開發(fā)過程。對(duì)某些以塑料結(jié)構(gòu)為主的產(chǎn)品還可以進(jìn)行小批量試制，或進(jìn)行一些物理方面的功能測(cè)試、裝配驗(yàn)證、實(shí)際外觀效果審視，甚至將產(chǎn)品小批量組裝先行投放市場(chǎng)，達(dá)到投石問路的目的。
快速成型技術(shù)的主要應(yīng)用各行業(yè)的應(yīng)用狀況如下 :
◆汽車、摩托車 : 外形及內(nèi)飾件的設(shè)計(jì)、改型、裝配試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)、汽缸頭試制。
◆家電 : 各種家電產(chǎn)品的外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝配試驗(yàn)與功能驗(yàn)證，市場(chǎng)宣傳，模具制造。
◆通訊產(chǎn)品 : 產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，裝配試驗(yàn)，功能驗(yàn)證，模具制造。
◆航空、航天 : 特殊零件的直接制造，葉輪、渦輪、葉片的試制，發(fā)動(dòng)機(jī)的試制、裝配試驗(yàn)。
◆輕工業(yè) : 各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、裝配，市場(chǎng)宣傳，玩具、鞋類模具的快速制造。
◆醫(yī)療 : 醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)、試產(chǎn)、試用， CT 掃描信息的實(shí)物化，手術(shù)模擬，人體骨關(guān)節(jié)的配制。
◆國(guó)防 : 各種武器零部件的設(shè)計(jì)、裝配、試制，特殊零件的直接制作，遙感信息的模型制作。
快速成型的作業(yè)流程
無(wú)論是新的概念設(shè)計(jì)還是產(chǎn)品仿制，快速成型的過程是
◆生成三維 CAD 模型或曲面模型文件，將 CAD 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 STL 文件格式，并利用軟件從 STL 文件 “ 切 ”(Slice) 出一定厚度的一系列的片層，或者直接從 CAD 文件切出一系列的片層，得到這一系列片層的過程稱為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
◆將每一片層的資料傳到快速成型設(shè)備中去，依次將每一層掃描出來，直到完成整個(gè)零件。
◆判斷得到的零件實(shí)物是否滿足要求，如果滿足要求，就可以對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試和研究，也可以進(jìn)行小批量的生產(chǎn)，模具開發(fā)過程結(jié)束。
◆如果不滿足要求，則需要修改 CAD 數(shù)據(jù)甚至重新設(shè)計(jì)得到 CAD 數(shù)據(jù)，重復(fù)上述步驟，直到合乎要求為止。
激光固化快速成型基本原理
激光固化快速成型技術(shù)，??異于傳統(tǒng)的去除成型、拼合成型、或受迫成型等加工方法，而是采用材料累加法制造零件原型，它是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態(tài)的光敏樹脂材料在一定波長(zhǎng)和強(qiáng)度的紫外光 ( 如λ =355nm) 的照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng) , 分子量急劇增大 , 材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。
液槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂，激光束在掃描偏轉(zhuǎn)鏡作用下能在樹脂上掃描 , 掃描的軌跡及光束的有無(wú)均由計(jì)算機(jī)控制 , 光束照射到的地方 , 樹脂就固化，成型開始時(shí)，工作平臺(tái)在液面下一個(gè)確定的深度，聚焦后的光斑在液面上按計(jì)算機(jī)的指令逐點(diǎn)掃描，即逐點(diǎn)固化。當(dāng)一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺(tái)帶動(dòng)平臺(tái)下降一層高度，已成型的層面上又布滿一層樹脂，刮平器將粘度較大的樹脂液面刮平，然后再進(jìn)行下二層的掃描，新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個(gè)零件制造完畢 , 得到一個(gè)三維實(shí)體模型。
激光固化快速成型技術(shù)要解決的關(guān)鍵問題
◆光固化成型工藝中使用光敏樹脂材料，光敏樹脂材料經(jīng)歷由液體到固體的相變過程，在這一過程中，液態(tài)的單體分子發(fā)生聚合反應(yīng)變?yōu)橐曰瘜W(xué)鍵結(jié)合形式的固態(tài)，由于形成固態(tài)后分子之間距離縮小，材料體積收縮而導(dǎo)致零件產(chǎn)生變形；
◆由于設(shè)計(jì)和制作的原因，如用作控制激光束掃描的振鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角和二維平面的非線性映射關(guān)系、雙掃描的振鏡的布放方式和光學(xué)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)焦距等問題而產(chǎn)生形變；
◆由于機(jī)械控制的原因，如升降臺(tái)下降的每一層高度不均勻?qū)е铝慵冃紊踔练止?jié)；
◆在光固化過程中已固化部分可能因下沉或漂移而產(chǎn)生形變。
GIET0501 系列激光固化快速成型設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)
◆使用精密設(shè)計(jì)的光速聚焦和掃描系統(tǒng)，獲得較小的光斑尺寸，提高定位精度，提高設(shè)備的技術(shù)性能指標(biāo)，減少設(shè)備中光機(jī)系統(tǒng)的畸變失真；
◆利用預(yù)處理軟件對(duì)產(chǎn)品的 3D 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)所使用的光敏固化樹脂的特性進(jìn)行收縮預(yù)補(bǔ)償、選擇合適的支撐結(jié)構(gòu)和優(yōu)化工藝的控制參數(shù)，減少固化成型過程中零件的收縮變形而提高成型零件的精度；
◆采用高穩(wěn)定度的激光器，結(jié)合動(dòng)態(tài)激光功率監(jiān)測(cè)，閉環(huán)控制掃描速度，達(dá)到穩(wěn)定均勻的激光輻照能量。
GIET01 系列激光固化快速成型設(shè)備的技術(shù)參數(shù)
使用 GIET01 系列激光固化快速成型設(shè)備生成的部件
GIET01 系列激光固化快速成型設(shè)備的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)
GIET01 系列激光固化快速成型設(shè)備的光路系統(tǒng)
