范丽丽，李立蔚

（滁州职业技术学院，安徽滁州239000）

模具制造中的快速成型技术分析与研究

范丽丽，李立蔚

（滁州职业技术学院，安徽滁州239000）

快速成型技术是一种全新的技术模式，主要应用在相关模具的制造中.这是一种在上个世纪九十年代初期发展的一种全新技术模式，在实践中可无需相关机加工设备以及模具就可以实现一些形状复杂的工件制造，同时在对相关模具的制造过程中，可以有效的节约其整体制造时间以及相关成本的投入.对此，本文主要探究了模具制造快速成型技术的相关内容.

模具制造；快速成型技术；研究

快速成型技术其自身的主要成型原理就是离散——叠加原理，基于此种原理可以实现相关加工原型或者零件的快速加工，此种产品在实践中具有一定的经济性与功能性，在今后的发展中有着广泛前景.对此，本文主要探究了在模具制造中的快速成型技术的操作流程、相关工艺以及其在模具制作中的具体应用.

1 快速成型技术概述

1.1 相关含义概述

快速成型技术英语名(Rapid Prototyping& Manufacturing,缩写为RP)是一种在上个世界九十年代末期兴起并发展起来的一种技术形式，其主要特征就是在实践中，无需相关机加工设备或者模具就可以有效的实现各种相对较为复杂的工件制作，进而在一些小批量的产品或者一些新产品的研制中，具有节省时间以及出事投资相对较少的优势.快速成型技术的主要工作原理就是离散——叠加原理.快速加工原型以及相关快速加工零件并不是针对特定的东西，其具体的作用存在一定的差异性.其中，快速加工原型就是指全部的性质以及功能的相关试验件，其主要应用在相关新产品的测试中，其整体制造数量相对较少；而快速加工零件则是最终产品，是一种可以直接使用的产品模式，但是在实践中快速加工原型与快速加工零件在整个生产中应用均较为普遍，二者的自身作用是不相同的，在实践中相关生产商会根据其具体的需求进行实际选择，也会将二者共同使用.

1.2 快速成型技术(RP)具体的成型操作流程

首先，基于计算机中的CAD软件构建相关生产模型的三维模型，这是整个工作流程的首要步骤，对于今后的操作有着直接的关系，如果其模型制作缺乏完整性，那么后续工作的开展势必会产生一定的影响.

其次，在计算机中对其构建完成的模型进行分层切片，对其进行模拟，在对其进行操作过程中要保证其具有一定的真实性，尽可能的沿着同一个力与方向进行切片操作，要避免每一次切片操作的方向不同，避免今后生存过程中出现不必要的问题.再次，就是对在计算机中切出来的薄皮信息进行传递，时期与快速成型系统进行融合，在对其进行控制，保证原材料可以进行逐层的加工，在通过叠加的形式，实现三维实体.

最后，形成一个实际的零件.

在时代的发展中，此种技术得到了充分的发展，其应用范围相对较为广泛，可以在汽车制造、航天建设、建筑以及卫生医疗等相关领域进行应用，其发展前景相对较好.

1.3 快速成型分类

在现阶段的市场中快速成型技术其整体开发工艺种类兴对较为繁多，对此可以根据其使用的材质不同对其进行划分，也可以根据其成型方式对其进行划分.采用激光或者其他光源的形式成型的可以将其划分为立体光造型类别（SL）、光固化快速成型类别、叠层实体造型类别（LDM）、选择性激光烧结类别（SLS）、形状层积技术类别（SDM）；根据其原材料喷射工艺成型可以将其划分为：熔融层积技术类别(FDM)、三维印刷技术类别(3DP).一些其他类别的工艺可以划分为：树脂热固化成型类别(LTP)、实体掩模成型类别(SGC)、弹射颗粒成型类别(B FM)、空间成型类别(SF）、实体薄片成型类别(SFP）几种类别.

2 快速成形模具制造相关工艺探究

2.1 快速成形工艺模式

第一，立体光刻技术

SLA在操作过程中，主要的工作原理就是通过紫外激光器作为主要能源，在将设计出来的一些三维模型进行切片处理.

在实践中，主要就是通过氦一福激光器与氨离子激光器进行操作，另种激光器的波长以及功率都是不相同的，对此可以基于实际状况对其进行灵活应用.在执行模型切块的操作中，可以对相关分层信息进行了解，然后基于计算机对相关信息进程处理，通过激光束的扫描操作，对其范围内春装的一些液态的光敏树脂进行转变，时期变成固体的形式，继而就会形成一个相对较薄的固体截面，在后续的操作过程中，将工作台高度进进行下降，在重复以上操作，就会对其进行逐层的叠加，继而完成整个模型制作.

在相关模型制作完成之后，要对其进行硬化处理啊，避免其受到损坏，在其硬化之后在对其进行打光、电镀以及喷漆等相关操作，继而提升整个模型的美观度，在检查无误之后可以对其进行包装出售.

第二，模型薄材叠层成形技术模式

薄材叠层成形技术模式在实践中与立体光刻技术手段有着一定的相似之处，都是通过激光进行操作，但是第一种是根据激光对原料纸进行一定的切割与粘合操作，而第二种则是通过激光技术对液态的光敏树脂进行固固化处理，这两种技术最终的成品也是存在一定的区别的，第一种生产的是一种零件的模型，第二种生存的是一个整体模型.在实际的制造中，二者也是存在一定的相似之处，在操作过程中都是要通过逐层的叠加开展，整个制造流程中工作台都是要进行连续的下降操作.

在实际的操作过程中，此种模式的具体步骤流程如下：

首要，将单面涂满热熔胶的纸张利用加压的形式进行粘接，计算机利用CAD模型的相关数据，控制激光对其进行切割处理，将其制作为要切割的相关零部件的内外轮廓的样子.次要，加入新的一层纸然后在继续重复以上操作.在整个制造的流程中，要提升对切割纸张的重视，在相关工作台下降的过程中，纸张是是保持不动的，对其提升对纸张的支撑以及固化操作的重视.

此种技术在实践中具有成型速度相对较高，可以有效的节省时间，保证整体的生产与投资工作的有效开展；同时其整体的投资成本相对较低，在其制作过程中，即便是发生了操作失误，也不会造成严重的投资损失，其整体质量有着根本的保障.

第三，选区激光粉末烧结技术（SLS）

此种技术主要应用是激光束，其工作原理就是逐层制造的原理.激光束在制造过程对一些工作台上的相关金属粉末以及非金属粉末进行有选择的融合，在其烧结成型之后，就会形成一个模具截面.同样的工作原理，在其上面在铺设一层粉末，然后在通过激光束对其进行烧结，就会逐层的制造出一个三维实体.此种技术的有事就是可以直接的进行粉末烧结，无需将粉末进行融化成型，而是将其直接成型，此种技术在实践中具有广泛的应用范围，绝大部分材质都是可以应用此种技术模式的.

第四，熔融沉积成形技术(FDM)

此种技术在加工过程中的主要原材料并不是一些金属粉末，而是针对一些丝材开展的，此种丝材是需要融化之后才可以在进行使用的，在操作中在喷头中将其融化，然后在对其进行后续的相关加工操作.

第五，三维打印技术(TDF)

此种技术在实践中无需通过激光技术开展，主要就是利用喷头进行相关液体材料的喷射，然后在形成一个三维实体.在操作中对于此种材质有着一定的要求，要求其具有一定的可塑性，继而保证其可以形成一个实体.此种技术在实践中在进行陶瓷的制作中作为常见.

2.2 快速成形模具制造

第一，直接制作相关金属模具

在对于工期要求较为短暂且其整体数量要求相对较少的零件的制作过程中，最好的方式就是对其进行直接制造.此种模式在操作中主要就是通过一些激光烧结的方式对其进行型壳的铸造，在实践中首先要对一些形成型壳的模具进行CAD图形的制作，然后在制造一个型壳.

型壳自身的CAD图形主要就是基于计算机的CAD软件进行制作月处理的，在通过对其进行补充与完善，继而形成一个型壳.型壳在出炉的过程中主要就是通过SLS烧结完成的，在将其粉末进行清理之后就会得到一型壳.此种模式在实践中的优点就是可以保证在短时间内完成一个相对较为复杂的操作，可以说越复杂的零部件模型在制造中可以充分的凸显其内在的优越性.

第二，间接制造金属模具的方式

快速成形在实践中也可以通过间接的形式进行相关模具的制作.间接制作模具的方式就是通过硬模具的形式或者通过喷涂金属的方式获得相关模具的轮廓与形状，也可以根据母模复制的形式获得相关模具等.快速成型制作技术在操作中可以对原型的表面进行相关处理，使其替代原来的木模，对其进直接模具的制作，或者将原型过渡为石膏模型以及陶瓷模型，在浇筑出相关金属模型.

第三，快速成型模具制造应用

快速成型技术的制作模式在实际操作主要包含了直接操作模式与间接操作模式，在具体应用中根据具体的情景有针对的进行相关制造工艺的选择，其制作的产品质量是相同的.直接制作模式主要就是在一些激光烧结法的选择中应用，此种方法在制造出来的模具可以使用寿命相对较长，但是在其烧结操作中，会导致相关材料出现收缩的状况，此种收缩状况无法控制，因此导致其制作出来的模具缺乏精准性，要对齐进行反复的核实检验.间接制作方式就是在快速模具制作过程一种经常使用的方式，主要因为各种因素的制约与影响，导致一些生存出来的模具无法取代原来的成品，对此要对其进行系统的检查.

在未来的发展中，软质模具作为一种快速成型模具具有一定的发展前景，其在实践中因为其应用材质具有一定的特殊性，与传统的钢制材料有着本质的区别，其在整体上来说，其产品制造成本相对较低，周期相对较短，对此在相关新产品开发过程中可以在国防、航空等领域中应用，其适合一些批量较小、种类繁多以及改型高速的模型制作中，现阶段主要应用的软质模具的制作模式主要就是硅橡胶浇筑、金属喷涂方式、树脂浇筑方式等.

虽然软质模具在应用中具有一定的优势，但是其具体的使用范围也受到了一定的制约，在进行一些大规模的产品生产过程中，还是要应用硬质模具.硬质模具就是钢制磨具，现有对于钢制模具的快速成型技术主要包含了熔模铸造法、电火花加工法与陶瓷型精密铸造法.

在实际的应用过程中，要根据具体的需求与相关生产的需求合理的进行相关生产模具的选择与制作，继而提升整体的工作质量与效率，保证其整体生产资金与成本投入的科学性，有效的提升整体的质量.

3 结束语

在当前的发展中，国际范围内的快速制造发展相对较为迅速，其整体的材料、工艺以及设备等都得到了有效的拓展，这也就意味着快速制造逐渐成为了一种全新的生产方式.快速制造应用在相关制造模具上的操作技术应用类型也逐渐的发展了起来，但是在整体的角度来说，快速制造的相关模具在质量以及寿命上来说无法满足大规模的生产需求，其在一些产品的试制以及小批量生产中有着应用，但是相信在未来的发展中，此种技术可以广泛的应用.

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2016-11-07