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減速機網 快速原型和快速制造領域發展和應用的趨勢 減速機網
來源:減速機信息網    時間:2008-6-30 8:27:31  責任編輯:lihongwei  
  縱觀當前快速成形技術發展現狀,可明顯看出如下發展和應用趨勢:

由于大量的原創性發明來自于中小企業,針對他們的需求設計制造快速成形設備成為該領域的一個重要方向。成形空間較小、價格較低、可靠性更高、操作簡便甚至無需培訓、材料和運行費便宜成為適于中小企業應用的RP設備所必備的條件。為此,國內外主要RP設備制造公司相繼推出新設備,它們分別是ZCorporation公司的Z310plus、Stratasys公司的Dimension系列和Prodigyplus、北京太爾時代公司的太爾Print3D和太爾miniPrint3D等。如太爾miniPrint3D,成形空間為130×130×130mm3,使用材料為ABS塑料,顏色多種(如白、紅、黃等)、強度高、彈性好、操作簡便;一鍵打印,無需培訓;耗材僅為國外的1/2;設備小巧美觀,無噪音和污染,宜于辦公室使用;智能支撐,支撐易剝離;軟件ModelWizard功能強大。

特種性能金屬材料關鍵件的直接快速制造是快速成形技術發展的另一重要趨勢,其特征:(1)成形材料為特種性能金屬材料(鈦、鎢及高溫合金);(2)直接得到功能零件;(3)主要應用于航天、國防、醫療等領域。成形方法有三種:(1)激光選區燒結和熔化技術(SLS、SLM);(2)激光熔覆快速制造技術(LENS、DMD、LAM、DLF等);(3)電子束選區熔化技術(EBSM、EBM)。激光燒結的成形件強度不夠高,而激光熔覆則強度高,但功率大(≥2KW)。電子束選區熔化技術具有能量利用率高、可成形材料廣泛、真空環境無污染、成形速度快等特點,正受到更多的關注和研究。

微納米加工正成為快速制造的新領域,日本大阪大學我國學者將雙光子吸收與光固化RP相結合,用非線性方法獲得了尺寸小于光學亞衍射限,達到120nm的微結構,完成了“納米牛”。美國UniversityofIllinois將微筆噴射與RP相結合,成型網狀三維結構,絲徑為0.5~5.0μm清華大學利用激光捕獲粒子或者細胞,與RP相結合,進行微米級結構堆積成型。

鑄造工業是快速制造發展的老領域,近幾年成績頗豐。目前主要有基于微滴噴射的RP鑄型制造和基于激光束的RP鑄型制造兩大類,前者的研究單位有清華大學和佛山峰華公司的無木模鑄型制造技術(PCM)和美國ProMetal公司的快速鑄型制造技術(RST);后者主要有我國華中科技大學和北京隆源公司及德國EOS公司的覆膜砂激光選區燒結技術(DirectCast)。PCM技術成本低、無需木模,型、芯同時成形、無起模斜度、易于制造含自由曲面的大型鑄型(≈1500mm),而DirectCast易達到較高的精度,鑄型尺寸小(一般小于500mm),成本較高,能量利用效率低。

隱形牙畸正領域正在成為快速制造應用的重要領域。北京時代天使生物科技有限公司采用CXM-I型牙頜石膏模型層析設備和Auro-350光固化設備(北京殷華公司制造)和牙頜畸形過程計算機輔助診斷與矯治設計系統(OrthoDS,清華大學激光快速成形中心開發)完成研發,并投入運營。

生物材料快速制造是發展極快的RP新領域。清華大學開發的低溫沉積制造LDM工藝將快速成形的離散-堆積原理與熱致相分離法相結合完成具有精細分級結構的組織工程支架低溫下成形,保持了生物材料的活性。采用LDM工藝完成了孔隙率達90%的聚酯-磷酸鈣骨支架,與第四軍醫大學合作,進行了大段骨的損傷修復和大段人工骨誘導羊腰椎椎體間脊柱融合。多分支多層血管支架研究的進展也是生物材料RP成形技術的成就之一。

基于RP工藝,清華大學于2003和2005年分別完成第一代和第二代細胞三維受控組裝機,多種類型的細胞及仿生外基質材料在計算機控制下,按設計的結構被排布成一種特殊的(合適的)空間結構,形成類組織前體,經培養而發育成具有特定生理、生化和力學功能的組織。細胞三維受控組裝技術,是構建復雜組織器官、生物傳感器和微生理系統的重要前沿技術。


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