【正文】 ITAN 系列及所制作的原型 DSPC 工藝 —— 直接制殼生產(chǎn)鑄件工藝 DSPC（ Direct Shell Production Casting）是美國麻省理工學(xué)院開發(fā)的一項基于立體噴墨印刷技術(shù)的直接模殼鑄造技術(shù)。 另外， FDM 工藝對支撐材料的要求是能夠承受一定的高溫（ 100℃以下即可）、與成型材料不浸潤、具有水溶性或者酸溶性、具有較低的熔融溫度、流動性要特別好。 （ 4）收縮率。 （ 2）材料的熔融溫度熔融溫度低可以使材料在較低溫度下擠出，有利于提高噴頭和整個系統(tǒng)的壽命。 （ 5）原材料價格昂貴。 當(dāng)然， FDM 也存在著如下缺點： （ 1）成型件的表面有較明顯的條紋。 （ 3）可以成型任意復(fù)雜程度的零件，常用于成型具有復(fù)雜內(nèi)腔、孔的零件。而支撐材料絲較粗且成本低，沉積效率也較高。絲材熔融沉積的層厚隨噴頭的運動速度（最高速度為 380mm/s）而變化，通常最大層厚為 ～ 。 FDM 制造工藝的基本原理如圖212 所示，其過程如下： 將實芯絲材原材料纏繞在 供料輥上，由電動機驅(qū)動棍子旋轉(zhuǎn)，輥子和絲材之間的摩擦力使絲材向噴頭的方向送出。 a) b) 圖 211 鑄鐵手柄的 CAD 和 LOM 原型 a) 手炳 CAD 造型 b）手炳的 LOM 原型 FDM熔絲沉積成型法 工藝原理 FDM （ Fused Deposition Manufacturing） 使用一個外觀非常像二維平面繪圖儀的裝置 ，只是筆頭被一個擠壓頭（噴頭）代替，它可擠壓出一束非常細(xì)的蠟狀塑料（熱塑性）或熔模鑄造臘。如圖 210。 （ 4）再次涂覆以填充溝痕，并長時間固化。涂布厚度指的是在紙上涂多厚的膠，選擇涂布厚度的原則是在保證可靠粘結(jié)的情況下，盡可能涂得薄，以減少變形、溢膠和措移。 7）良好的廢料分離性能。熱熔膠中還要添加其它特殊的組分以滿足以下要求： 3）良好的熱熔冷固性（室溫下固化， 70～ 100℃開始熔化）。 圖 28 LOM 法工藝原理示意圖 6）易打磨，表面光潔。以保證良好的涂膠性能。目前 LOM 成型所用薄層材料多為紙材，而粘結(jié)劑一般為熱熔膠。用來制作復(fù)合模、薄料模、級進模等，經(jīng)濟效益也甚為顯著。 CO2激光器發(fā)射的激光束經(jīng)反射鏡和聚焦鏡等組成的光路系統(tǒng)到達光學(xué)切割頭，激光束跟蹤零件的二維橫截面輪廓數(shù)據(jù)，進行切割，并將輪廓外的廢紙余料切割出方形小格，以便成型過程完成后易于剝離余料。 如圖 28，首先將需進行快速成型的產(chǎn)品的三維圖形 輸入計算機的成型系統(tǒng)，用切片軟件對該三維圖形進行切片處理，得到沿產(chǎn)品高度方向上的一系列橫截面輪廓線。通過快速成型技術(shù) ,可以很快得到精確的產(chǎn)品試樣 ,為模具設(shè)計 CAD 和 CAM 提供了有利的參考。上海交通大學(xué)也已通過 RP 與精密鑄造結(jié)合的方法為汽車及汽車輪胎等行業(yè)生產(chǎn)進口替代模具計 80 余副。 2）鋼質(zhì)模具的制作 將 RPM 技術(shù)與精密鑄造技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)金屬模的 快速制造。用這種方法制造的鋼制銅合金注射模，壽命可達 5 萬件以上。用該系統(tǒng)制造的鋼銅合金注塑模具，可注塑 5 萬件工件。 應(yīng)用實例 （ 1） 在汽車模具制造中應(yīng)用 。 （ 4） 覆膜金屬粉（ CMP1）：對不銹鋼粉末經(jīng)過樹脂包覆制得，燒結(jié)件變形很小，尺寸穩(wěn)定。其燒結(jié)成型件經(jīng)不同的后處理方法具有以下功能： 1） 結(jié)合浸樹脂工藝，進一步提高其強度，可作為原型件及功能零件。 a 蘇州科雷特公司產(chǎn) AFS 系列 b 美國 3dsystems 公司的 vanguard 系列 圖 24 SLS 快速成型機外型 圖 25 AFS 快速鑄造生產(chǎn)過程示意 圖 常用造型材料介紹 （ 1） 精鑄蠟粉（ PCP1） 由化學(xué)合成法制得。 （ 3）快速模具制造 。 直觀驗證設(shè)計思想和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性、 可裝備性、美觀性，找出設(shè)計缺陷、完善產(chǎn)品 設(shè)計。成型過程開始，供粉缸內(nèi)活塞上移一給定量，鋪粉滾筒將粉料均勻地鋪在成型缸加工表面上，激光束在計算機的控制下以給定的速度和能量對第一層信息進行掃描。這些離散的片層按次序累積起來仍是所設(shè)計的零件實體形狀。 （ 1） 信息過程 （ 離散 ） 。目前，全世界有 10 多家工廠生產(chǎn)該產(chǎn)品。這樣一層層制作，直到模樣完成，然后加熱去掉支撐臘，操作上很麻煩。使用數(shù)控加工雖然能較好地反映出設(shè)計意圖，但其準(zhǔn)備時間長，特別是幾何形狀復(fù)雜時更是如此。 用 SLA 工藝快速制成的立體樹脂?？梢源媾D模進行結(jié)殼，型殼焙燒時去除樹脂模，得到中空型殼，即可澆注出具有高尺寸精度和幾何形狀、表面光潔度較好的各種合金鑄件，該工藝制模速度為 7mm/h，尺寸精度為 %。圖 21 為 SLA 工藝原理示意圖 ,圖 22 為用 SLA制作的原型。 立體平板印刷 (SLA)技術(shù) 工藝原理 SLA 技術(shù)又稱光固化快速成形技術(shù)，其原理是 將所設(shè)計零件的三維計算機圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一系列很薄的模樣截面數(shù)據(jù) .然后在快速成型機上用 計算機控制激光束對光敏樹脂為原料的表面進行逐點掃描，被掃描區(qū)域的樹脂薄層（約十分之幾毫米）產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成 連續(xù)的固化點 ,從而構(gòu)成 零件的一個薄層。 美國福特汽車公司用 LOM 法制造長 685mm 的汽車曲軸模樣，先分 3 塊做，然后再拼裝成砂型鑄造用的模板，尺寸精度達到177。 （ 3） 利用原型模樣制造模具 這個方面的應(yīng)用最廣泛，可用于鑄件的大量生產(chǎn)。用聚碳酸酯材料燒結(jié)制成的模樣，在許多性能上優(yōu)于石蠟，可以做許多復(fù)雜的高精度件。在用 SLS法成型時，當(dāng)以石蠟粉末為原料，直接制出石蠟原型來，可以方便在澆出鑄件。而快速成型制造技術(shù)的出現(xiàn)為解決這個問題提供了一條頗具前景的新路。 在鑄造生產(chǎn)中，模板、芯盒、壓蠟型、壓鑄模等的制造往往是靠機械加工的辦法，有時還需要鉗工進行修整，費時耗資，而且精度不高。即由設(shè)計者首先在計算機上繪制所需生產(chǎn)零件的三維模樣，用切片軟件將立體模樣切成一系列不同高度處截面的二維平面輪廓曲線，然后用快速成型機自動形成每一截面的輪廓，并將各截面逐一疊加，組合成所設(shè)計產(chǎn)品的模樣實物。自從 80 年代中期 SLA 光成形技術(shù)發(fā)展以來到90 年代后期，出現(xiàn)了幾十種不同的 RP 技術(shù)，除前述幾種外，典型的還有 3DP 等。與此同時，其它的成形原理及相應(yīng)的成形系統(tǒng)也相繼開發(fā)成功。二十世紀(jì)九十年代以來，在信息互聯(lián)網(wǎng)支持下，由快速設(shè)計、反求工程、快速成形、快速制模等構(gòu)成的快速制造技術(shù)取得很大進展。 從制造原理上講，快速成型（ RP）技術(shù)一改“去除”為“堆積”的加工原理，給制造技術(shù)帶來了 革命性的飛躍式發(fā)展。第 2章 快速成型技術(shù)及其在鑄造中的應(yīng)用 引 言 快速成型（ Rapid PrototypingRP）技術(shù)是國際上新開發(fā)的一項高科技成果，簡稱快速成型技術(shù)。用這種方法成型，無需進行費時、耗資的模具或?qū)Ｓ霉ぞ叩脑O(shè)計和機械加工，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。 現(xiàn)代市場競爭的特點是多品種、小批量、短周期，要求企業(yè)對市場能快速響應(yīng)并不斷推出新產(chǎn)品占領(lǐng)市場，如新型電話機的市場壽命僅 6 個月，又如臺灣和日本摩托車行業(yè)，每三個月就推出一種新型摩托車投入市場，摩托車幾萬輛就需改型。同年， Charles W. Hull 和 UVP 的股東們一起建立了 3D System 公司。Sc