湖南快速成型案例应用分析

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目前,应用比较广泛的RP 成形工艺有:光敏树脂固化成形工艺(Stereo Lithography Apparatus—简称SLA)、激光选区烧结或粉末烧结(Selective Laser Sintering— 简称SLS)、叠层制造或切纸成形工艺(Laminated Object Manufacture — 简称LOM)等。RP技术的应用领域很广,机械、汽车、电子信息、家用电器、航空航天、医疗器械、首饰、玩具等行业,都迫切需要RP技术。换而言之,哪里有新产品开发哪里就需要RP技术。但是,这些领域中的产品从大小到结构都迥然各异,大到几米,小到几毫米,有薄壳状的,有实心的,有的结构极为复杂,样件的制造目的不同、制造精度和制造成本的要求也不同,这就需要根据不同的产品结构和制造要求来选择最佳的RP工艺了。下面,湖南快速成型华曙高科结合案例应用进行分析:
(1)电子及通讯类产品
通常,电子及通讯类产品尺寸不大,产品外形多为塑料薄壳结构,但对产品的尺寸精度和表面光洁度要求很高,在多数情况下还要作为后续快速制模工艺用的母模,实现样件的小批量快速制造。
经过三种工艺对比,类似手机或仪表盒大小的壳体,SLA工艺在材料性能、尺寸精度、表面质量和装配效果等方面有明显的优势;虽然制造成本相对略高,但是由于样件尺寸和重量较小,其绝对制造成本并不高。因此采用SLA工艺制作最为合理,应用效果最佳。
举例产品:手机,尺寸104×40×8 (mm)(如图1所示)

1         图1

样件用途:外形及结构验证,装配验证和样件订货等,要求尺寸精度和表面光洁度高,有装配要求。
最佳工艺:湖南快速成型之SLA
(2)机械、交通类结构部件
机械、交通类产品通常尺寸较大,对制件的精度和表面质量要求略低,制作原型样件的目的多用于产品的外观、结构以及功能的验证。由于尺寸相对较大,比较注重控制产品的制造成本。
通过三种工艺的对比,类似进气歧管、发动机气缸体等尺寸较大的壳体零件, 应用SLA和SLS均可实现满意的应用效果;但是由于SLA工艺制造成本较高,故采用SLS工艺制作最为合理,性能价格比最佳。
(3)有特定要求的产品样件
某些产品样件在制作时,对材料的物理特性有特定的要求,如强度、耐温性、密封性、透光性等。可以通过组合应用不同的RP 工艺、快速制模工艺和成形材料来实现。
(4)快速制模和精密铸造方面的应用
举例产品:进气歧管,尺寸(mm) 300×230×400(如图2所示)

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图2

样件用途:外形验证、结构验证及功能验证。
最佳工艺:湖南快速成型之SLS
快速成形制件适合于单件制造,且制件材料为工艺规定的专用材料,因此制件的材料性能有一定的局限性。将RP技术与真空注型技术或精密铸造技术结合起来应用,不仅可以满足产品设计对特定材质的要求,而且可以快速实现新产品的小批量生产。应用RP、硅胶模和真空注型工艺可以实现小批量塑料件的快速制造,如手机或电子产品外壳的小批量制作,图3是用该工艺快速制造的小批量塑料电子壳体样件。RP与精密铸造工艺结合应用,可以实现金属样件的快速制造,图4所示是用该工艺快速制造的金属铸件。

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图3

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图4

企业通过RP服务中心来制作新产品样件,不仅可以得到高质量的服务,实现最佳的应用效果,而且可以显著节约制造成本。湖南快速成形技术作为一种先进制造技术,其推广应用的现实意义重大。按照用户的产品特点和具体要求,合理选择RP工艺制作新产品样件,可以最大限度地满足用户需求并节约成本。

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