刘圣敏

【摘 要】上个世纪八十年代后期，材料科学、精密激光技术、计算机辅助、机械制造及自动化领域快速发展并逐步走向成熟，在此基础之上综合各领域先进技术而发展出一种新型制造技术，即快速成型技术。由于结合了很多领域的先进成果，这种新型成型技术具有诸多优点，因而受到了广泛的认可和应用。在快速成型技术中，快速模具制造技术是其能够快速成型并制造出高质量产品的关键，也是目前制造成型领域研究的重要部分。本文就这种新型快速成型技术的特点和原理作了详细介绍，并对其应用以及未来发展方向作了简要分析。

【关键词】快速成型技术；模具制造；快速工模具

社会不断向前发展的本质其实是新的事物不断出现并取代旧的事物的过程，由于新事物具有新的优点能够适应新社会的要求，因此在其与旧事物的竞争当中能够占据优势，旧事物便逐渐被时代所淘汰。经济的发展也是一样，在现如今市场竞争越来越激烈，产品的竞争已经不会仅仅局限在单个领域，越来越多的产品是多学科多领域交叉应用的结果。因此，现在的企业家们要想提高自己的产品在市场中的竞争优势，就必须提高自身产品的质量和性能。而要想提高产品质量，就必须将此产品涉及到的领域的先进成果应用于其中，这样才能提高产品生产效率、缩短产品生产周期以及降低产品的制造成本。21世纪的科技发展离不开制造业的基础背景，只有制造水平的提高才能真正促进工业体系的发展。而新型的快速成型技术应用到快速模具制造当中，可以提高模具制造的质量和效率，具有天然的优势。

1 快速成型

1.1 快速成型技术

快速成型技术，简称RPM。这是一种综合了材料科学、精密激光技术、计算机辅助、机械制造及自动化等领域最新成果的先进制造技术。快速成型技术的原理用到了计算机三维CAD成型建模，然后用快速成型机制造出其基本模型。

1.2 快速成型技术特点

快速成型技术基本原理的特殊之处在于其基本模型的构建过程。在基本模型构建完成后，将模型三维数据传输到快速成型机中，成型机便会根据接收到的数据自动将材料堆积到一起，行程一个连续层，然后多个连续层堆叠起来形成三维实体。

1.2.1 快速性

由于这种新型的快速成型技术，其建模过程由计算机完成，建模后的制造过程由成型机自动完成，所有过程高度自动化。因此，快速成型技术在制造产品的过程中效率极高。

1.2.2 设计制造一体化

相比于传统的机械制造过程，这种新型快速成型技术无论在设计阶段还是制造阶段，都是由计算机或者智能制造机完成，整个过程衔接性好，是一个不可分割的一体化过程。

1.2.3 自由成形制造

自由成型制造的特殊之处在于，不会像传统制造过程一样受到特殊制造工具的制约，也不会因为零件形状的复杂而让制造过程变得繁琐甚至效率低下。

1.2.4 高度柔性

由于这种新型的成型技术基于计算机CAD三维成型，因此只要改变相应参数就能构建新的模型，随即投入生产即可。

1.2.5 材料的广泛性

快速成型技术在生产过程中可以加工多种材料，例如金属材料、塑料树脂等非金属材料、复合材料以及陶瓷材料等。

1.2.6 技术的高度集成

快速成型技术的发展得益于现如今计算机技术、数控技术、激光材料等的发展，只有这些相应领域高新技术的支持才能使快速成型技术拥有如此高的集成度。

1.2.7 加工特点

相比传统制造加工方法，新型快速成型技术拥有以下诸多优点：

快速成型技术在制造拥有复杂结构和表面的零件时尤其能显现出其优势，制造产品所需准备时间短，制造过程快速高效，产品生产周期短和生产成本低；

新型成型技术采用材料堆叠技术，没有传统机械加工的工具投入和消耗；

新型成型技术在加工过程中产生的噪声小、污染小；

新型成型技术采用机电一体化技术，可以实现无人加工；

新型成型技术的加工效率比传统机械加工的效率高。

2 快速制造模具

2.1 快速模具制造技术

快速模具成型技术是快速成型技术的核心。模具根据材料的种类不同可以分为软质模具和硬质模具两类。

2.1.1 软质模具

现有的软质模具制造方法很多，例如硅橡胶浇注法、电铸法、金属喷除法、树脂浇注法等。

1）硅橡胶浇注法

硅橡胶模具制造法采用橡胶材料制造模具，橡胶材料本身具有很好的弹性和柔韧性，在制作复杂结构和表面时能够充分发挥其优势。

2）树脂浇注法

硅橡胶模具只能适用于少数产品制作，随着产品数量的增多，这种方法便不能适用。此时，树脂浇注法就能发挥其特性完成大批量生产的重任。树脂浇注法是采用液态环氧树脂浇注在模具内成型的方法。

3）金属喷涂法

金屬喷涂法是将低熔点的金属熔化成液体，并将其喷涂在模具板上形成所需产品的金属外壳。金属喷涂法在生产产品时工艺方法简单，生产产品效率高，所需生产周期较短，成型表面质量好，表面耐磨性好。

4）电铸制模法

电铸制模法采用电化学原理，利用电解池内阴阳极的不同特性，可以实现将电解液中的金属元素电解沉积到固定位置，从而形成我们所需要的表面。

2.1.2 硬质模具

硬质模具是传统的模具。虽然新型软质模具来势汹汹，但是硬质模具在一些特定的产品制作过程中仍具有不可取代的地位。

1）电火花加工法

电火花加工时利用高压电极尖端放电，在极小的位置产生高压电流将金属熔化或气化，从而达到成型目的。

2）熔模精密铸造法

熔模精密铸造法用于钢模大批量生产。熔模精密铸造具有制造模具稳定性能好、制造模具产品质量好等优点。

3）陶瓷型精密铸造法

陶瓷型精密铸造法适用于小批量或单件生产。由于陶瓷材料硬度高、耐磨性好，其设备精密程度高，因此在特殊设计某些产品时可以充分发挥其优势。

2.2 快速成型制模技术的应用

2.2.1 在汽车工业中

在汽车工业产品中，汽车外壳及其他很多零件都需要较好的表面质量和较高的精度。同时，由于传统的制造加工方法多数采用人工加工或简单机械加工，其加工效率低，加工精度也不高。因此，新型的快速成型方法可以在汽车零部件制造中充分发挥其高精度、高质量、自动化的优点，为汽车工业的发展提供助力。

2.2.2 在航空航天工业中

如果要鉴别一个国家的尖端科技水平高低，只要看其航空航天工业的水平就可以知道。传统的机械加工方法，可以胜任普通民用产品的需求，但在航空航天这个超精尖技术领域，传统机械加工方法根本无法满足要求。新型快速成型技术通过快速模具制造，可以实现高质量精密模具的制造，也能实现标准模具的制造，从而为精密零件的批量生产提供优质模具。同时，新型成型技术由于采用计算机一体化加工技术，加工效率高，生产产品周期短，为航空航天科研节省大量时间成本。

3 结束语

新型快速成型技术所具有的天然优势，已经使其成为诸多工业领域追求的目标，这也使得快速成型技术在未来的实体工业发展中势必会逐渐占有更大的比重，未来的快速成型技术也必定会向智能化方向发展。快速成型技术的理论和工业实践都表明，快速模具制造所带领的快速成型技术体系必定会成为未来工业的核心支柱。

【参考文献】

[1]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业，2012（26）：3-5.

[2]颜永年，魏大忠，单忠德.快速模具制造[C]//.全国生产工程青年科技工作者学术会议.2004.

[3]王运赣，文成，张琳.汽车研发的关键技术——快速模具制造及其应用[C]//.中国汽车工程学会2003学术年会.2003.endprint