ct逆向設(shè)備 逆向設(shè)計的逆向設(shè)計的流程示意

很多朋友對于ct逆向設(shè)備和逆向設(shè)計的逆向設(shè)計的流程示意不太懂，今天就由小編來為大家分享，希望可以幫助到大家，下面一起來看看吧！

本文目錄

1. 逆向設(shè)計的逆向設(shè)計的流程示意
2. 什么是逆向工程技術(shù)
3. 快速成型設(shè)備的種類

一、逆向設(shè)計的逆向設(shè)計的流程示意

逆向設(shè)計的一般流程：

產(chǎn)品樣件→數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)處理CAD/CAE/CAM系統(tǒng)→模型重構(gòu)→制造系統(tǒng)→新產(chǎn)品。

在逆向設(shè)計的這些環(huán)節(jié)中，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、模型重構(gòu)是產(chǎn)品逆向設(shè)計的三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集(樣件的表面數(shù)字化)是進行產(chǎn)品逆向設(shè)計的第一步。一般而言，數(shù)據(jù)采集有接觸式與非接觸式兩種測量方式。

接觸式測量根據(jù)測頭的不同，可分為觸發(fā)式和連續(xù)式。應(yīng)用最廣泛的接觸式測量儀器是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的高效精密的三坐標(biāo)測量機，它是有很強柔性的大型測量設(shè)備。接觸式測量對物體的表面的顏色和光照沒有要求，因此物體邊界的測量相對精確，但對軟質(zhì)材料適應(yīng)差且速度慢。

非接觸式測量根據(jù)原理的不同，可以分為三角形法、結(jié)構(gòu)光法、計算機視覺法、激光干涉法、激光衍射法、CT測量法、MR測量法、超聲波法和層析法。通常使用非接觸式測量在采集實物模型的表面資料時，采集速度快，可形成“點云”資料，缺點是精度較低而且對樣件表面和光照有較高的要求。模型的重構(gòu)也就是通常所說的逆向造型過程，重構(gòu)的方案目前主要有三種，每一種都有不同的適用場合：

1)以B-Spline或NURBS曲面為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法，

2)以三角Bezier曲面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法；

3)以多面體面片為基礎(chǔ)的曲面構(gòu)造法。

二、什么是逆向工程技術(shù)

逆向工程的概念逆向工程（Reverse Engineering,RE）是對產(chǎn)品設(shè)計過程的一種描述。在工程技術(shù)人員的一般概念中，產(chǎn)品設(shè)計過程是一個從無到有的過程，即設(shè)計人員首先在大腦中構(gòu)思產(chǎn)品的外形、性能和大致的技術(shù)參數(shù)等，然后通過繪制圖紙建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將這個模型轉(zhuǎn)入到制造流程中，完成產(chǎn)品的整個設(shè)計制造周期。這樣的產(chǎn)品設(shè)計過程我們稱為“正向設(shè)計”過程。逆向工程產(chǎn)品設(shè)計可以認(rèn)為是一個“從有到無”的過程。簡單地說，逆向工程產(chǎn)品設(shè)計就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)（包括設(shè)計圖紙或數(shù)字模型）的過程。從這個意義上說，逆向工程在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用已經(jīng)很久了。早期的船舶工業(yè)中常用的船體放樣設(shè)計就是逆向工程的很好實例。隨著計算機技術(shù)在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是數(shù)字化測量技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型技術(shù)成為逆向工程技術(shù)關(guān)注的主要對象。通過數(shù)字化測量設(shè)備（如坐標(biāo)測量機、激光測量設(shè)備等）獲取的物體表面的空間數(shù)據(jù)，需要利用逆向工程技術(shù)建立產(chǎn)品的三維模型，進而利用CAM系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造。因此，逆向工程技術(shù)可以認(rèn)為是將產(chǎn)品樣件轉(zhuǎn)化為三維模型的相關(guān)數(shù)字化技術(shù)和幾何建模技術(shù)的總稱。逆向工程的實施過程是多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)同過程。從圖1中我們可以看出，逆向工程的整個實施過程包括了從測量數(shù)據(jù)采集、處理到常規(guī)CAD/CAM系統(tǒng)，最終與產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM系統(tǒng)）融合的過程。工程的實施需要人員和技術(shù)的高度協(xié)同、融合。

二、逆向工程實施原理:逆向工程在CAD/CAM系統(tǒng)中的作用逆向工程技術(shù)不是一個孤立的技術(shù)，它和測量技術(shù)及現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)有著千絲萬縷的聯(lián)系。但是在實際應(yīng)用過程中，由于大多數(shù)工程技術(shù)人員對逆向工程技術(shù)不夠了解，將逆向工程技術(shù)與現(xiàn)有CAD/CAM技術(shù)等同起來，用現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)的技術(shù)水平要求逆向工程技術(shù)，往往造成人們對逆向工程技術(shù)的不信任和誤解。從理論角度分析，逆向工程技術(shù)能夠按照產(chǎn)品的測量數(shù)據(jù)重建出與現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)完全兼容的三維模型，這是逆向工程技術(shù)的最終實現(xiàn)目標(biāo)。但是我們應(yīng)該看到，目前人們所掌握的技術(shù)，包括工程上的和純理論上的（如曲面建模理論），都還無法滿足這種要求。特別是針對目前比較流行的大規(guī)?！包c云”數(shù)據(jù)建模，更是遠(yuǎn)未達(dá)到可以直接在CAD系統(tǒng)中應(yīng)用的程度。因此我們認(rèn)為，目前逆向工程CAD技術(shù)與現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)的關(guān)系只能是一種相輔相成的關(guān)系?，F(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無論從理論還是實際應(yīng)用上都已經(jīng)十分成熟，在這種狀況下，現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)不會也不可能為了滿足逆向工程建模的特殊要求變更系統(tǒng)底層。另一方面，逆向工程技術(shù)中用到的大量建模方法完全可以借鑒現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)，不需要另外搭建新平臺?；谶@種分析，我們認(rèn)為逆向工程技術(shù)在整個制造體系鏈中處于從屬、輔助建模的地位，逆向工程技術(shù)可以利用現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)，幫助其實現(xiàn)自身無法完成的工作。有了這種認(rèn)識，我們就可以明白為什么逆向工程技術(shù)（包括相應(yīng)的軟件）始終不是市場上的主流，而大多數(shù)CAD/CAM系統(tǒng)又均包含逆向工程模塊或第三方軟件包這樣一種情況。

三、逆向工程技術(shù)在模具行業(yè)中的應(yīng)用從逆向工程的概念和技術(shù)特點可以看出，逆向工程的應(yīng)用領(lǐng)域主要是飛機、汽車、玩具和家電等模具相關(guān)行業(yè)。近年來隨著生物、材料技術(shù)的發(fā)展，逆向工程技術(shù)也開始應(yīng)用在人工生物骨骼等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。但是其最主要的應(yīng)用領(lǐng)域還是在模具行業(yè)。由于模具制造過程中經(jīng)常需要反復(fù)試沖和修改模具型面。若測量最終符合要求的模具并反求出其數(shù)字化模型，在重復(fù)制造該模具時就可運用這一備用數(shù)字模型生成加工程序，可以大大提高模具生產(chǎn)效率，降低模具制造成本。逆向工程技術(shù)在我國，特別是以生產(chǎn)各種汽車、玩具配套件的地區(qū)、企業(yè)有著十分廣闊的應(yīng)用前景。這些地區(qū)、企業(yè)經(jīng)常需要根據(jù)客戶提供的樣件制造出模具或直接加工出產(chǎn)品。在這些企業(yè)，測量設(shè)備和CAD/CAM系統(tǒng)是必不可少的，但是由于逆向工程技術(shù)應(yīng)用不夠完善，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的精度以及生產(chǎn)周期。因此，逆向工程技術(shù)與CAD/CAM系統(tǒng)的結(jié)合對這些企業(yè)的應(yīng)用有重要意義。這一點我們在多年的技術(shù)服務(wù)過程中深有體會。一方面各個模具企業(yè)非常歡迎在企業(yè)推廣逆向工程技術(shù)，但另一方面又苦于缺乏必要的指導(dǎo)和合適的軟件產(chǎn)品。這種情況嚴(yán)重制約了逆向工程技術(shù)在模具行業(yè)的推廣。與CAD/CAM系統(tǒng)在我國幾十年的應(yīng)用時間相比，逆向工程技術(shù)為工程技術(shù)人員所了解只有十幾年甚至幾年的時間。時間雖短，但逆向工程技術(shù)廣泛的應(yīng)用前景已經(jīng)為大多數(shù)工程技術(shù)人員所關(guān)注，這對提高我國模具制造行業(yè)的整體技術(shù)含量，進而提高產(chǎn)品的市場競爭力具有重要的推動作用。

四、逆向工程軟件逆向工程的實施需要逆向工程軟件的支撐。逆向工程軟件的主要作用是接收來自測量設(shè)備的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，通過一系列的編輯操作，得到品質(zhì)優(yōu)良的曲線或曲面模型，并通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式將這些曲線曲面數(shù)據(jù)輸送到現(xiàn)有CAD/CAM系統(tǒng)中，在這些系統(tǒng)中完成最終的產(chǎn)品造型。由于無法完全滿足用戶對產(chǎn)品造型的需求，因此逆向工程CAD軟件很難與現(xiàn)有主流CAD/CAM系統(tǒng)，如CATIA、UG、Pro/ENGINEER和SolidWorks等抗衡。很多逆向工程軟件成為這些CAD/CAM系統(tǒng)的第三方軟件。如UG采用ImageWare作為UG系列產(chǎn)品中完成逆向工程造型的軟件，Pro/ENGINEER采用ICEM Surf作為逆向工程模塊的支撐軟件。此外還有一些獨立的逆向工程軟件，如GeoMagic等，這些軟件一般具有多元化的功能。例如，GeoMagic除了處理幾何曲面造型以外，還可以處理以CT、MRI數(shù)據(jù)為代表的斷層界面數(shù)據(jù)造型，從而使軟件在醫(yī)療成像領(lǐng)域具有相當(dāng)?shù)母偁幜ΑＡ硗庖恍┠嫦蚬こ誊浖鳛檎w系列軟件產(chǎn)品中的一部分，無論數(shù)據(jù)模型還是幾何引擎均與系列產(chǎn)品中的其他組件保持一致，這樣做的好處是逆向工程軟件產(chǎn)生的模型可以直接進入CAD或CAM模塊中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，這類軟件的代表是DELCAM公司的CopyCAD。下面介紹幾個比較著名的逆向工程軟件。GeoMagic(www.geomaigc.com)美國RainDrop公司的逆向工程軟件，具有豐富的數(shù)據(jù)處理手段，可以根據(jù)測量數(shù)據(jù)快速構(gòu)造出多張連續(xù)的曲面模型。軟件的應(yīng)用領(lǐng)域包括了從工業(yè)設(shè)計到醫(yī)療仿真等諸多方面，用戶包括通用汽車、BMW等大制造商。ImageWare(www.imageware.com)作為UG NX中提供的逆向工程造型軟件，ImageWare具有強大的測量數(shù)據(jù)處理、曲面造型、誤差檢測功能?？梢蕴幚韼兹f至幾百萬的點云數(shù)據(jù)。根據(jù)這些點云數(shù)據(jù)構(gòu)造的A級曲面(CLASS A)具有良好的品質(zhì)和曲面連續(xù)性。ImageWare的模型檢測功能可以方便、直觀地顯示所構(gòu)造的曲面模型與實際測量數(shù)據(jù)之間的誤差以及平面度、真圓度等幾何公差。CopyCAD(www.delcam.com)CopyCAD是英國DELCAM公司系列CAD產(chǎn)品中的一個，主要處理測量數(shù)據(jù)的曲面造型。DELCAM的產(chǎn)品涵蓋了從設(shè)計到制造、檢測的全過程。包括PowerSHAPE、PowerMILL、PowerINSPECT、ArtCAM、CopyCAD、PS－TEAM等諸多軟件產(chǎn)品。作為系列產(chǎn)品的一部分，CopyCAD與系列中的其他軟件可以很好地集成。RapidForm(www.rapidform.com)RapidForm是由韓國INUS公司開發(fā)的逆向工程軟件。主要用于處理測量、掃描數(shù)據(jù)的曲面建模以及基于CT數(shù)據(jù)的醫(yī)療圖像建模，還可以完成藝術(shù)品的測量建模以及高級圖形生成。RapidForm提供一整套模型分割、曲面生成、曲面檢測的工具，用戶可以方便的利用以前構(gòu)造的曲線網(wǎng)格經(jīng)過縮放處理后應(yīng)用到新的模型重構(gòu)過程中。以上介紹的是目前較常見的逆向工程軟件，在國內(nèi)能夠見到的商品化的逆向工程軟件均是國外的。國內(nèi)在逆向工程軟件方面雖然也有研究，但是主要集中在幾所高校。其中以清華大學(xué)、浙江大學(xué)、南京航空航天大學(xué)在這方面的研究比較深入，這些研究成果也有一些以軟件產(chǎn)品形式出現(xiàn)，由于系統(tǒng)穩(wěn)定性、可操作性等方面的原因，這些研究性軟件還沒有完全具備與國外商業(yè)化軟件競爭的條件。由國內(nèi)逆向工程領(lǐng)域?qū)I(yè)人士參與開發(fā)的逆向工程軟件QuickForm是國內(nèi)逆向工程軟件中較好的一個。該系統(tǒng)采用先進的幾何引擎，運行穩(wěn)定性好，具有良好的可操作性。由于開發(fā)人員具有豐富的逆向工程實施經(jīng)驗，因此系統(tǒng)中的功能設(shè)置、操作方式符合國內(nèi)用戶的習(xí)慣，這是國外軟件所無法具備的。QuickForm的另一個優(yōu)勢是價格優(yōu)勢，QuickForm的價格在同類軟件中具有極強的競爭力。同時，使用國產(chǎn)軟件也是對國內(nèi)制造業(yè)和軟件行業(yè)的支持

三、快速成型設(shè)備的種類

設(shè)備的種類：

三維掃描儀、快速成型機、三坐標(biāo)測量機/儀逆向工程軟/點云處理/三維檢測軟件、FreeForm觸覺式設(shè)計系統(tǒng) 上有很多相關(guān)信息去看看吧！

快速成型技術(shù)的原理、工藝過程及技術(shù)特點：

快速成型屬于離散／堆積成型。它從成型原理上提出一個全新的思維模式維模型，即將計算機上制作的零件三維模型，進行網(wǎng)格化處理并存儲，對其進行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動生成加工路徑，由成型頭在控制系統(tǒng)的控制下，選擇性地固化或切割一層層的成型材料，形成各個截面輪廓薄片，并逐步順序疊加成三維坯件．然后進行坯件的后處理，形成零件。

快速成型的工藝過程具體如下：

l）產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建。由于 RP系統(tǒng)是由三維 CAD模型直接驅(qū)動，因此首先要構(gòu)建所加工工件的三維CAD模型。該三維CAD模型可以利用計算機輔助設(shè)計軟件（如Pro/E, I-DEAS, Solid Works, UG等）直接構(gòu)建，也可以將已有產(chǎn)品的二維圖樣進行轉(zhuǎn)換而形成三維模型，或?qū)Ξa(chǎn)品實體進行激光掃描、 CT斷層掃描，得到點云數(shù)據(jù)，然后利用反求工程的方法來構(gòu)造三維模型。

2）三維模型的近似處理。由于產(chǎn)品往往有一些不規(guī)則的自由曲面，加工前要對模型進行近似處理，以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。由于STL格式文件格式簡單、實用，目前已經(jīng)成為快速成型領(lǐng)域的準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接口文件。它是用一系列的小三角形平面來逼近原來的模型，每個小三角形用 3個頂點坐標(biāo)和一個法向量來描述，三角形的大小可以根據(jù)精度要求進行選擇。 STL文件有二進制碼和 ASCll碼兩種輸出形式，二進制碼輸出形式所占的空間比 ASCII碼輸出形式的文件所占用的空間小得多，但ASCII碼輸出形式可以閱讀和檢查。典型的CAD軟件都帶有轉(zhuǎn)換和輸出 STL格式文件的功能。

3）三維模型的切片處理。根據(jù)被加工模型的特征選擇合適的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定間隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的輪廓信息。間隔一般取0.05mm~0.5mm，常用 0.1mm。間隔越小，成型精度越高，但成型時間也越長，效率就越低，反之則精度低，但效率高。

4）成型加工。根據(jù)切片處理的截面輪廓，在計算機控制下，相應(yīng)的成型頭（激光頭或噴頭）按各截面輪廓信息做掃描運動，在工作臺上一層一層地堆積材料，然后將各層相粘結(jié)，最終得到原型產(chǎn)品。

5）成型零件的后處理。從成型系統(tǒng)里取出成型件，進行打磨、拋光、涂掛，或放在高溫爐中進行后燒結(jié)，進一步提高其強度。

快速成型特術(shù)具有以下幾個重要特征：

l）可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實體。由于采用離散／堆積成型的原理．它將一個十分復(fù)雜的三維制造過程簡化為二維過程的疊加，可實現(xiàn)對任意復(fù)雜形狀零件的加工。越是復(fù)雜的零件越能顯示出 RP技術(shù)的優(yōu)越性此外， RP技術(shù)特別適合于復(fù)雜型腔、復(fù)雜型面等傳統(tǒng)方法難以制造甚至無法制造的零件。

2）快速性。通過對一個 CAD模型的修改或重組就可獲得一個新零件的設(shè)計和加工信息。從幾個小時到幾十個小時就可制造出零件，具有快速制造的突出特點。

3）高度柔性。無需任何專用夾具或工具即可完成復(fù)雜的制造過程，快速制造工模具、原型或零件

4）快速成型技術(shù)實現(xiàn)了機械工程學(xué)科多年來追求的兩大先進目標(biāo)．即材料的提取（氣、液固相）過程與制造過程一體化和設(shè)計（CAD）與制造（ CAM）一體化

5）與反求工程（ Reverse Engineering）、CAD技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實等相結(jié)合，成為產(chǎn)品決速開發(fā)的有力工具。

因此，快速成型技術(shù)在制造領(lǐng)域中起著越來越重要的作用，并將對制造業(yè)產(chǎn)生重要影響。

快速成型技術(shù)的分類：

快速成型技術(shù)根據(jù)成型方法可分為兩類：基于激光及其他光源的成型技術(shù)（Laser Technology），例如：光固化成型（SLA）、分層實體制造（LOM）、選域激光粉末燒結(jié)（SLS）、形狀沉積成型（SDM）等；基于噴射的成型技術(shù)（Jetting Technoloy），例如：熔融沉積成型（FDM）、三維印刷（ 3DP）、多相噴射沉積（ MJD）。下面對其中比較成熟的工藝作簡單的介紹。

1、SLA（Stereolithogrphy Apparatus）工藝 SLA工藝也稱光造型或立體光刻，由Charles Hul于 1984年獲美國專利。 1988年美國 3D System公司推出商品化樣機SLA-I，這是世界上第一臺快速成型機。SLA各型成型機機占據(jù)著 RP設(shè)備市場的較大份額。

SLA技術(shù)是基于液態(tài)光敏樹脂的光聚合原理工作的。這種液態(tài)材料在一定波長和強度的紫外光照射下能迅速發(fā)生光聚合反應(yīng)，分子量急劇增大，材料也就從液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)。

SLA工作原理：液槽中盛滿液態(tài)光固化樹脂激光束在偏轉(zhuǎn)鏡作用下，能在液態(tài)表而上掃描，掃描的軌跡及光線的有無均由計算機控制，光點打到的地方，液體就固化。成型開始時，工作平臺在液面下一個確定的深度．聚焦后的光斑在液面上按計算機的指令逐點掃描，即逐點固化。當(dāng)一層掃描完成后．未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺帶動平臺下降一層高度，已成型的層面上又布滿一層樹脂，刮板將粘度較大的樹脂液面刮平，然后再進行下一層的掃描，新周化的一層牢周地粘在前一層上，如此重復(fù)直到整個零件制造完畢，得到一個三維實體模型。

SLA方法是目前快速成型技術(shù)領(lǐng)域中研究得最多的方法．也是技術(shù)上最為成熟的方法。 SLA工藝成型的零件精度較高，加工精度一般可達(dá)到 0.1 mm，原材料利用率近 100％。但這種方法也有白身的局限性，比如需要支撐、樹脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹脂有一定的毒性等。

2、LOM（Laminated Object Manufacturing，LOM）工藝LOM工藝稱疊層實體制造或分層實體制造，由美國Helisys公司的Michael Feygin于 1986年研制成功。LOM工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一層熱熔膠。加工時，熱壓輥熱壓片材，使之與下面已成型的工件粘接。用CO2激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對齊的網(wǎng)格。激光切割完成后，工作臺帶動已成型的工件下降，與帶狀片材分離。供料機構(gòu)轉(zhuǎn)動收料軸和供料軸，帶動料帶移動，使新層移到加工區(qū)域。工作合上升到加工平面，熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個料厚。再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的所有截面粘接、切割完。最后，去除切碎的多余部分，得到分層制造的實體零件。

LOM工藝只需在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個截面。因此成型厚壁零件的速度較快，易于制造大型零件。工藝過程中不存在材料相變，因此不易引起翹曲變形。工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所以 LOM工藝無需加支撐。缺點是材料浪費嚴(yán)重，表面質(zhì)量差。

3、SLS（Selective Laser Sintering）工藝 SLS工藝稱為選域激光燒結(jié)，由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R.Dechard于 1989年研制成功。 SLS工藝是利用粉末狀材料成型的。將材料粉末鋪灑在已成型零件的上表面，并刮平，用高強度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面，材料粉末在高強度的激光照射下被燒結(jié)在一起，得到零件的截面，并與下面已成型的部分連接。當(dāng)一層截面燒結(jié)完后，鋪上新的一層材料粉末，有選擇地?zé)Y(jié)下層截面。

燒結(jié)完成后去掉多余的粉末，再進行打磨、烘干等處理得到零件。

SLS工藝的特點是材料適應(yīng)面廣，不僅能制造塑料零件，還能制造陶瓷、蠟等材料的零件，特別是可以制造金屬零件。這使SLS工藝頗具吸引力。SLS工藝無需加支撐，因為沒有燒結(jié)的粉末起到了支撐的作用。

4、3DP(Three Dimension Printing）工藝三維印刷工藝是美國麻省理工學(xué)院E-manual Sachs等人研制的。已被美國的Soligen公司以DSPC（Direct Shell Production Casting）名義商品化，用以制造鑄造用的陶瓷殼體和型芯。

3DP工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成型，如陶瓷粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連結(jié)起來的，而是通過噴頭用粘結(jié)劑（如硅膠）將零件的截面“印刷”在材料粉來上面。

用粘結(jié)劑粘接的零件強度較低，還須后處理。先燒掉粘結(jié)劑，然后在高溫下滲人金屬，使零件致密化，提高強度。

5. FDM（Fused Depostion Modeling）工藝熔融沉積制造（ FDM）工藝由美國學(xué)者Scott Crump于 1988年研制成功。 FDM的材料一般是熱塑性材料，如蠟、 ABS、尼龍等。以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速凝固，并與周圍的材料凝結(jié)。

快速成型技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域：

目前RP技術(shù)的發(fā)展水平而言，在國內(nèi)主要是應(yīng)用于新產(chǎn)品（包括產(chǎn)品的更新?lián)Q代）開發(fā)的設(shè)計驗證和模擬樣品的試制上，即完成從產(chǎn)品的概念設(shè)計（或改型設(shè)計）--造型設(shè)計--結(jié)構(gòu)設(shè)計--基本功能評估--模擬樣件試制這段開發(fā)過程。對某些以塑料結(jié)構(gòu)為主的產(chǎn)品還可以進行小批量試制，或進行一些物理方面的功能測試、裝配驗證、實際外觀效果審視，甚至將產(chǎn)品小批量組裝先行投放市場，達(dá)到投石問路的目的。

快速成型的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）新產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計驗證與功能驗證。RP技術(shù)可快速地將產(chǎn)品設(shè)計的CAD模型轉(zhuǎn)換成物理實物模型，這樣可以方便地驗證設(shè)計人員的設(shè)計思想和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性、可裝配性、美觀性，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題可及時修改。如果用傳統(tǒng)方法，需要完成繪圖、工藝設(shè)計、工裝模具制造等多個環(huán)節(jié)，周期長、費用高。如果不進行設(shè)計驗證而直接投產(chǎn)，則一旦存在設(shè)計失誤，將會造成極大的損失。

（2）可制造性、可裝配性檢驗和供貨詢價、市場宣傳，對有限空間的復(fù)雜系統(tǒng)，如汽車、衛(wèi)星、導(dǎo)彈的可制造性和可裝配性用RP方法進行檢驗和設(shè)計，將大大降低此類系統(tǒng)的設(shè)計制造難度。對于難以確定的復(fù)雜零件，可以用RP，技術(shù)進行試生產(chǎn)以確定最佳的合理的工藝。此外，RP原型還是產(chǎn)品從設(shè)計到商品化各個環(huán)節(jié)中進行交流的有效手段。比如為客戶提供產(chǎn)品樣件，進行市場宣傳等，快速成型技術(shù)已成為并行工程和敏捷制造的一種技術(shù)途徑。

（3）單件、小批量和特殊復(fù)雜零件的直接生產(chǎn)。對于高分子材料的零部件，可用高強度的工程塑料直接快速成型，滿足使用要求;對于復(fù)雜金屬零件，可通過快速鑄造或直接金屬件成型獲得。該項應(yīng)用對航空、航天及國防工業(yè)有特殊意義。

（4）快速模具制造。通過各種轉(zhuǎn)換技術(shù)將RP原型轉(zhuǎn)換成各種快速模具，如低熔點合金模、硅膠模、金屬冷噴模、陶瓷模等，進行中小批量零件的生產(chǎn)，滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代快、批量越來越小的發(fā)展趨勢?？焖俪尚蛻?yīng)用的領(lǐng)域幾乎包括了制造領(lǐng)域的各個行業(yè)，在醫(yī)療、人體工程、文物保護等行業(yè)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

快速成型技術(shù)的主要應(yīng)用各行業(yè)的應(yīng)用狀況如下：

◆汽車、摩托車：外形及內(nèi)飾件的設(shè)計、改型、裝配試驗，發(fā)動機、汽缸頭試制。

◆家電：各種家電產(chǎn)品的外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝配試驗與功能驗證，市場宣傳，模具制造。

◆通訊產(chǎn)品：產(chǎn)品外形與結(jié)構(gòu)設(shè)計，裝配試驗，功能驗證，模具制造。

◆航空、航天：特殊零件的直接制造，葉輪、渦輪、葉片的試制，發(fā)動機的試制、裝配試驗。

◆輕工業(yè)：各種產(chǎn)品的設(shè)計、驗證、裝配，市場宣傳，玩具、鞋類模具的快速制造。

◆醫(yī)療：醫(yī)療器械的設(shè)計、試產(chǎn)、試用，CT掃描信息的實物化，手術(shù)模擬，人體骨關(guān)節(jié)的配制。

◆國防：各種武器零部件的設(shè)計、裝配、試制，特殊零件的直接制作，遙感信息的模型制作。

總之，快速成型技術(shù)的發(fā)展是近20年來制造領(lǐng)域的突破性進展，它不僅在制造原理上與傳統(tǒng)方法迥然不同，更重要的是在目前產(chǎn)業(yè)策略以市場響應(yīng)速度為第一的狀況下，RP技術(shù)可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高企業(yè)的競爭力。下面通過一些事例，說明該項技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過程中起的作用。

1.設(shè)計驗證：用于新產(chǎn)品外觀設(shè)計玲證和結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證，找出設(shè)計缺陷，完善產(chǎn)品設(shè)計。在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中，設(shè)計手段日趨先進，計算機輔助設(shè)計使得產(chǎn)品設(shè)計快捷、直觀，但由于軟件和硬件的局限，設(shè)計人員仍無法直觀地評價所設(shè)計產(chǎn)品的效果和結(jié)構(gòu)的合理性以及生產(chǎn)工藝的可行性?？焖俪尚图夹g(shù)為設(shè)計人員迅速得到產(chǎn)品樣品，直觀評判產(chǎn)品提供了先進的技術(shù)手段。我公司為某摩托車生產(chǎn)廠新型250摩托車制作的覆蓋件樣件，包括油箱、前后擋板、車座和側(cè)蓋等共13件。采用AFS成型技術(shù)，僅用12天就完成了全部制作。設(shè)計人員將樣件裝在車體上，經(jīng)過認(rèn)真評價和反復(fù)比較，對產(chǎn)品的外觀做了重新修改，達(dá)到了理想狀態(tài)。這一驗證過程，使設(shè)計更趨完美，避免了盲目投產(chǎn)造成的浪費。

2．裝配驗證：制出樣品實件，進行裝配實驗。天津某公司委托我方加工傳真機外殼及電話。用戶不僅要進行外觀評價，而且要將傳真機的內(nèi)部部件裝入樣件中，進行裝配實驗和結(jié)構(gòu)評價。該公司首先選擇傳統(tǒng)加工方法，分塊加工，手工粘結(jié)，僅加工一套電話聽筒就耗資肆仟元，耗時20天。預(yù)計制作傳真機樣品需2個月，費用為2•5萬元。我公司用快速成型技術(shù)，僅用15天就將該產(chǎn)品一套共六件交給委托方。用戶在裝配實驗中發(fā)現(xiàn)了7處裝配干涉和結(jié)構(gòu)不合理處。將前后兩種方法相比，傳真機BABS塑料組裝樣件傳統(tǒng)加工方法工序繁多，手工拼接費時、費力，材料浪費大、加工周期長。對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和曲面，加工粗糙，尺寸精度低，制作的實物模型與設(shè)計模型之間不能建立一一對應(yīng)的關(guān)系，因而在裝配實驗中很難檢查出設(shè)計錯誤。而自動成型法，高度自動化，一次成型，周期短，精度高，與設(shè)計模型之間具有一一對應(yīng)的關(guān)系，更適合樣品組裝件的生產(chǎn)和制造。

3．功能驗證：我公司為某摩托車廠制作250型雙缸摩托車汽缸頭。這是一款新設(shè)計的發(fā)動機，用戶需要10件樣品進行發(fā)動機的模擬實驗。該零件具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)機加工無法加工，只能呆用鑄造成型。整個過程需經(jīng)過開模、制芯、組模、澆鑄、噴砂和機加等工序，與實際生產(chǎn)過程相同。其中僅開模一項就需三個月時間。這對于小批量的樣品制作無論在時間上還是成木上都是難以接受的。我們采用選區(qū)激光燒結(jié)技術(shù)，以精鑄熔模材料為成型材料，在快速成型機上僅用5天即加工出該零件的10件鑄造熔模，再經(jīng)熔模鑄造工藝，10天后得到了鑄造毛坯。經(jīng)過必要的機加工，30天即完成了此款發(fā)動機的試制。

4．快速鑄造：在制造業(yè)特別是航空、航天、國防、汽車等重點行業(yè)，共基礎(chǔ)的核心部件一般均為金屬零件，而且相當(dāng)多的金屬零件是非對稱性的、有不規(guī)則曲面或結(jié)構(gòu)復(fù)雜而內(nèi)部又含有精細(xì)結(jié)構(gòu)的零件。這些零件的生產(chǎn)常采用鑄造或解體加工的方法。在鑄造生產(chǎn)中，模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模的制造往往是用機加工的方法來完成的，有時還需要鉗工進行修整，不僅周期長、耗資大，而且從模具設(shè)計到加工制造是一個多環(huán)節(jié)的復(fù)雜過程，咯有失誤就會導(dǎo)致全部返工。特別是對一些形狀復(fù)雜的鑄件，如葉片、葉輪、發(fā)動機缸體、缸蓋等，模具的制造是一個難度更大的問題，即使使用數(shù)控加工中心等昂貴的設(shè)備，在加工技術(shù)與工藝可行性方面仍有很大困難。可以設(shè)想，如果遇到此類零件的試制或小批量生產(chǎn)，其制造周期、成本及風(fēng)險是相當(dāng)大的。

激光快速成型技術(shù)已被證明是解決小批量復(fù)雜零件制造的非常有效的手段。迄今為止，我們己通過激光快速成型成功地生產(chǎn)了包括葉鈴、葉片、發(fā)動機轉(zhuǎn)子、泵體、發(fā)動機缸體、缸蓋等千余仕掃盤鉆件我們將快速成型與鑄造工藝的結(jié)合稱為快速鑄造工藝。圖5給出了快速鑄造工藝與傳統(tǒng)鑄造工藝的比較。由于快速鑄造過程無須開模具，因而大大節(jié)省了制造周期和費用。圖6是采用快速鑄造方法生產(chǎn)的燃?xì)舛訖CS段，零件直徑80Omm，高410m們，按傳統(tǒng)金屬鑄件方法制造，模具制造周期約需半年，費用幾十萬。用快速鑄造方法，快速成型鑄造熔模7天(分6段組合)，拼裝、組合、鑄造10天，費用每件不超過2萬(共6件)。用快速成型方法生產(chǎn)的新型坦克增壓器的鑄造熔模，我們用5天時間就完成了37件蠟?zāi)５纳a(chǎn)，使整個試制任務(wù)比原計劃提前了3個月。

5．翻模成型：實際應(yīng)用上，很多產(chǎn)品必須通過模具才能加工出來。用成型機先制作出產(chǎn)品樣件再翻制模具，是一種既省時又節(jié)省費用的方法。發(fā)動機泵殼原型件產(chǎn)品用傳統(tǒng)機加工方法很難加工，必須通過模具成型。據(jù)估算，開模時間要8個月，費用至少30萬。如果產(chǎn)品設(shè)計有誤，整套模具就全部報廢。我們用快速成型法為該產(chǎn)品制作了塑料樣件，作為模具母模用于翻制硅膠模。將該母模固定于鋁標(biāo)準(zhǔn)?？蛑校瑵踩肱浜玫墓柘鹉z，靜置12•20小時，硅橡膠完全固化，打開?？?，取出硅橡膠用刀沿預(yù)定分型線劃開，將母模取出，用于澆鑄泵殼蠟型的硅膠模即翻制成功。通過該模制出蠟型，經(jīng)過涂殼、焙燒、失蠟、加壓澆鑄、噴砂，一件合格的泵殼鑄件在短短的兩個月內(nèi)制造出來，經(jīng)過必要的機加工，即可裝機運行，使整個試制周期比傳統(tǒng)方法縮短了三分之二，費用節(jié)省了四分之三。

6．樣品制作：制造產(chǎn)品替代品，用于展示新產(chǎn)品，進行市場宣傳，如通訊、家電及建筑模型制作等。

7．工藝和材料驗證：快速制作各種蠟?zāi)?，用于精鑄新工藝和新型材料的摸索、驗證以及新產(chǎn)品制造所需輔助工具及部件的試驗。近無余量精鑄葉片的實驗品。首先按不同收縮率用成型機一次制作幾個葉片蠟?zāi)?，然后涂殼、編號、失蠟鑄造。將所得葉片鑄件進行測量，反復(fù)幾次即可確定不同材料無余量精鑄收縮率，為批量生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。如果用開模具的辦法進行此項試驗，其費用和周期都將大大增加。發(fā)動機高速渦輪，要求材質(zhì)高，鑄件密實。使用激光快速自動成型機，制作精鑄用蠟?zāi)Ｋ膫€，編號涂殼，使用不同配比特殊合金，分別澆鑄，對所得四件樣品進行測試，分別加以比較分析，即確定材料最佳配方。從制模到取得結(jié)果僅需一個月。

8．反求工程與快速成型：成型機成型的一件摩托車的前面板樣件，面板上包含了一個前大燈和二個側(cè)燈的外罩，它們與面板構(gòu)成一個完整的曲面。這是一個用反向工程進行零件詳細(xì)設(shè)計的典型實例。整個工藝過程是首先由模型工根據(jù)摩托車的整體形象要求用油泥制作概念模型，經(jīng)評審滿意后用三座標(biāo)測量儀進行數(shù)值化，測量數(shù)據(jù)用Pro/E軟件的Scantools模塊進行整理并轉(zhuǎn)換成曲面模型，再轉(zhuǎn)換成實體模型并進"細(xì)節(jié)"計。糟加筋、孔和車孔的輪廓等結(jié)構(gòu)，最后由成型機制作出樣件模型，經(jīng)過打磨和噴漆的處理后裝在摩托車上進行外觀、裝配等檢驗，整個過程從完成三座標(biāo)測量到得到樣件僅用一周時間。此時得到的樣件模型巴不同于最初的油泥模型，而成為與實際零件壁厚、尺寸一致，筋、孔等結(jié)構(gòu)齊全的零件模型，這比油泥模型無疑是一個很大的進步。如果這時需對模型進行修改，只需在CAD系統(tǒng)上就可完成。當(dāng)模型的外觀和細(xì)部結(jié)構(gòu)確定無誤后，就可利用最后的模型數(shù)據(jù)進行模具設(shè)計和加工。

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