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1、快速成形技术一：名称:中文名称：快速成形技术又称快速原型制造外文名称：Rapid 卩rototyping Manufacturing简称：RP技术二：快速成形技术的产生过程快速成形技术最早产生于二十世纪70年代末到80年代初， 美国3M公司的阿伦赫伯特于1978年、日本的小玉秀男于1980 年、美国UVP公司的查尔斯胡尔1982年和日本的丸谷洋二1983 年，在不同的地点各自独立地提出了 R卩的概念，即用分层制造 产生三维实体的思想。查尔斯胡尔在UVP的继续支持下，完成 了 一个能自动建造零件的称之为Stereolithography Apparatus (SLA) 的完整系统STA-1, 1
2、986年该系统获得专利，这是RP发展的一 个里程碑。同年，查尔斯胡尔和UVP的股东们一起建立了 3D System公司。与此同时，其它的成形原理及相应的成形系统也相 继开发成功。1984年米歇尔法伊杰提岀了薄材叠层(Laminated Object Manufacturing,以下简称LOM)的方法，并于1985年组 建Helisys公司,1992年推出第一台商业成形系统LOM-1015。1986 年，美国Texas丸学的研究生戴考德提出了选择性激光烧结 (Selective Laser Sintering,简称 SLS)的思想，稍后组建了 DTM 公 司，于1992年开发了基于SLS的商业成
3、形系统Sinterstationo斯 科特科瑞普在1988年提出了熔融成形(Fused DepositionModeling,简称FDM)的思想，1992年开发了第一台商业机型 3D-Modelero 自从80年代中期SLA光成形技术发展以来到90 年代后期，出现了几十种不同的RP技术，但是SLA、SLS和FDM 几种技术，目前仍然是RP技术的主流，最近几年LJ卩(立体喷 墨打印)技术发展迅速，以色列、美国、日本等国的RP设备公 司都力推此类技术设备。三：产生背景(1) 随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产 品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品 开发(快速设计
4、和快速工模具)的能力(周期和成本)成为制造 业全球竞争的实力基础。(2) 制造业为满足日益变化的用户需求，要求制造技术有较强 的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因 此，产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。(3) 从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、材料科学、 激光技术的发展和普及为新的制造技术的产生奠定了技术物质 基础。7：基本原理快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用 不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。1、从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。从CAD 电子模型中离散得到“点”或“面”的几何信息，再与成形工艺 参数信息结
5、合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地 堆积零件。2、从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控 制多维系统，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型 或零件五：类型近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激 烈。尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应 用，使得RP技术得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生 命力和广阔的应用前景。快速成形技术发展至今，以其技术的高 集成性、高柔性、高速性而得到了迅速发展。目前，快速成形的 工艺方法已有几十种之多，其中主要工艺有四种基本类型：光固 化成形技术、选择激光烧结技术、熔融沉积成型技术和立体喷墨 打
6、印技术。1) 光固化成形SLA (Stereo lithography Apparatus)工 艺也称立体光造型、立体光 刻及立体印刷，是典型的逐层制造法。其工艺过程是采用光敏树 脂(聚丙烯酸脂)为原料，紫外激光在 工控机的控制下根据零 件的分层截面信息，在光敏树脂等相应材料的液面进行逐点扫 描，被扫描区域的树脂经过光聚合反应而固化，形成零件的一个 分层截面，一层固化好后工作平台下降一个分层厚的距离，以便 在先前固化好的零件分层截面是重新涂抹一层新的液态树脂，然 后工控机控制激光再扫描下一分层截面，层与层之间也因此而紧 密连接在一起没有缝隙。如此反复直至整个零件成型，得到1个 三维实体模型。S
7、LA技术的优势是成型零件精度高，表面质量好，原材料利用率 高，而且可以制作形状复杂的零件。SLA技术也有一定的局限性就是不能选用多种材料，只能固定用 光敏感材料。2) .选择性激光烧结SLS (Selective Laser Sintering)工艺? SLS 与 SLA 有相似之处， 都是在激光的选择下对材料进行烧结，区别在于SLS的材料不是 液态的光聚合物，而是粉末材料，金属、尼龙、塑料、陶瓷等粉 末材料均可，这样就使得SLS的适用范围更广，航空、航天、汽 车、家电等行业中去其工艺过程是：SLS控制激光，选择性的烧结粉末，使粉末烧结 固化形成一个层面，经过电机的驱动，使粉末固化层下降一个层
8、 厚的高度，重新涂铺一层粉末再进行激光扫描重复之前的步骤， 直到完成整个三维数模的实体造型。该工艺的特点是材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造 陶瓷、金属、蜡等材料的零件。造型精度高，原型强度高，所以 可用样件进行功能试验或装配模拟。3) .熔融沉积成形FDM(Fused Deposition Manufacturing)工艺又称为熔丝沉积制造。 其工艺过程是：它以热塑性成形材料丝为材料，比如尼龙、塑料 等，采用热熔喷头，使熔融的材料，根据CAD数据信息的将材 料挤压在制定位置凝固成型，形成一层材料，逐层堆积，最后形 成完整的零件。4) . IJP (立体喷墨打印技术)IJ卩技术在早些年
9、就已经产生，在美国麻省理工学院开发成功， 但并没有完全推向市场，大多应用于内部研究，而近来立体打印 技术经过技术改进，逐步在市场上占据一定的地位。从技术特点以及工艺上来看，TJP与FDM有相似之处，都采用 的是将材料加热到熔融状态，再将材料喷出，堆积形成实体三维 模型，但口卩的成型速度更快，表明质量更高，而且吸取了 FDM 可以随意更换制造原料的特性，一种材料装在一个墨盒里，每次 制作前根据需要选择原料，方便快捷，同时又排除了 FDM的缺 点，比如成型速度慢，表面光洁度较低，模型精度不理想等J卩 制作出样品的外观质量基本上可以与SLA相媲美，因此近几年 采用IJP工艺的快速成型设备逐渐占据了主
10、流市场该工艺的特点是使用、维护简单，成本较低，速度快，一般复杂 程度原型仅需要几个小时即可成型，且无污染。还有一种是LOM （纸张叠层造型技术）由于制作出的三维模 型精度低，表明光洁度差，经常无法准确再现三维数字模型，现 在已经逐渐走向没落。除了上述5种最为熟悉的技术外，还有许多技术也已经实用 化，如三维打印技术、光屏蔽工艺、直接壳法、直接烧结技术、 全息干涉制造等。六：应用不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。目前，快速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、 建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰 等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发
11、展，其应 用领域将不断拓展。RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面：在新产品造型设计过程中的应用快速成形技术为工业产品的 设计开发人员建立了 一种崭新的产品开发模式。运用RP技术能 够快速、直接、精确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模 型（样件），这不仅缩短了开发周期，而且降低了开发费用，也使 企业在激烈的市场竞争中占有先机。在机械制造领域的应用由于R卩技术自身的特点，使得其在 机械制造领域内，获得广泛的应用，多用于制造单件、小批量金 属零件的制造。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于 50件的小批量，一般均可用RP技术直接进行成型，成本低，周 期短。快速模具制造传统的模具生产时间
12、长，成本高。将快速成型技 术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具制造的开发 周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。快速成形技术在模 具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是 指采用R卩技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成 型零件，再由零件复制得到所需要的模具。在医学领域的应用近几年来，人们对RP技术在医学领域的应 用研究较多。以医学影像数据为基础，利用RP技术制作人体器 官模型，对外科手术有极大的应用价值。在文化艺术领域的应用在文化艺术领域，快速成形制造技术多 用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。(6) 在航空航天技术领域的应用在航空航天领
13、域中，空气动力学地 面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航 天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性, 采用RP技术，根据CAD模型，由RP设备自动完成实体模型， 能够很好的保证模型质量。(7) 在家电行业的应用目前，快速成形系统在国内的家电行业上得 到了很大程度的普及与应用，使许多家电企业走在了国内前列。 如：广东的美的、华宝、科龙；江苏的春兰、小天鹅；青岛的海 尔等，都先后采用快速成形系统来开发新产品，收到了很好的效 果。快速成形技术的应用很广泛，可以相信，随着快速成形制造 技术的不断成熟和完善，它将会在越来越多的领域得到推
14、广和应 用。七：发展方向从目前R卩技术的研究和应用现状来看，快速成型技术的进一步研究和开发工作主要有以下几个方面：开发性能好的快速成型材料，如成本低、易成形、变形小、强 度高、耐久及无污染的成形材料。提高RP系统的加工速度和开拓并行制造的工艺方法。改善快速成形系统的可靠性，提高其生产率和制作大件能力， 优化设备结构，尤其是提高成形件的精度、表面质量、力学和物 理性能，为进一步进行模具加工和功能实验提供基础。开发快速成形的高性能RPM软件。提高数据处理速度和精度, 研究开发利用CAD原始数据直接切片的方法，减少由STL格式 转换和切片处理过程所产生精度损失。开发新的成形能源。(6)快速成形方法和
15、工艺的改进和创新。直接金属成形技术将会成 为今后研究与应用的又一个热点。进行快速成形技术与CAD、CAEs RT、CAPP、CAM以及高 精度自动测量、逆向工程的集成研究。(8) 提高网络化服务的研究力度，实现远程控制。无线充电技术一：名称无线充 电技术（Xireless charging technology； Wireless chargetechnology ) ?又称作感应充电、非接触式感应充电,发明者尼古拉特斯拉(NikolaTesla)三：背景电池寿命仍是目前移动产品的最大障碍，几乎没有一款智能 手机能够在高强度的使用下坚持一整天，所以我们需要经常为其 充电。显然，随时携带数据线和
16、充电器是非常痛苦的一件事，要 使充电变得方便，无线充电显然是最具潜力、也最容易实现的。 试想一下，如果无线充电标准像DVD或是蓝光介质一样统一， 所有手机、平板、数码相机都可通过一种充电垫无线充电，将是 多么方便的一件事。1890年，物理学家兼电气工程师尼古拉特斯拉(NikobTesla) 就已经做了无线输电试验，实现了交流发电。磁感应强度的国际 单位制也是以他的名字命名的。特斯拉构想的无线输电方法，是 把地球作为内导体、地球电离层作为外导体，通过放大发射机以 径向电磁波振荡模式，在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低 频共振，再利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。但因财力不 足，特斯拉的大胆构想并没有得到实现。后人虽然从理论上完全 证实了这种方案的可行性，但世界还没有实现大同，想要在世
