【正文】 3激光二極管線陣能量源原理圖 ?各個激光器可以獨立驅動，掃描遇到孔或曲線輪廓等不需要燒結部位時，對應位置的激光二極管關閉。這種工藝方法具有很高的加工效率，當線陣長度足夠時，掃描只要在一個方向進行；線陣長度小于片層尺寸時，可以分區(qū)掃描。 ?由激光二極管線陣構成的SLS RP系統(tǒng)的能量源體積小，結構緊湊，可成為研究桌面型 SLS RP系統(tǒng)的技術基礎。 圖 213激光二極管線陣能量源原理圖 PRT與相關學科間的關系 圖 214 RPT與相關學科間的關系 ※ RPT與 CAD技術之間的關系 ※ RPT與激光技術間的關系 ※ RPT與數(shù)控技術間的關系 ※ RPT與材料科學間的關系 ※ RPT與檢測技術間的關系 ※ RPT與其他相關學科間的關系 RPT與 CAD之間的關系 ※ CAD技術是 RPT產(chǎn)生的前提和基礎。 ※ 傳統(tǒng)對新產(chǎn)品的開發(fā)沿用設計一畫圖一模具一零件的技術路線，由于設計結果不能即刻顯示以供評價和修改，往往在產(chǎn)品開發(fā)出來后才能發(fā)現(xiàn)設計的缺陷或不足，面要彌補這些缺陷或不足，又需要特產(chǎn)品的開發(fā)過程重復進行，從而極大地延長了產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高了開發(fā)的成本。 ※ CAD技術不僅可以迅速地顯示設計結果，而且可以得到完整的數(shù)據(jù)，便于修改和進一步的處理．如生成加工數(shù)據(jù)或形成 RPT所需要的 STL文件等。 ※ 顯然， CAD是實現(xiàn) RPT的前提，在應用上往往是 RPT的瓶頸。同時， PRT的發(fā)展又促進 CAD技術的發(fā)展，比如，數(shù)據(jù)交換接口 (如STL文件 )、分層軟件等。 RPT與激光技術之間的關系 ※ 如前所述， RPT主要有兩類方法．一類是基于激光的光固化、切割或熔化的方法；另一類則是非激光直接堆積成形的方法。相比較而言，前者發(fā)展得更完善，應用也更多。如 SLA， L0M，SLS等工藝。 ※ 激光具有能量集中、易于控制、光斑小、波長恒定等優(yōu)點，尤其適用于 RPT。激光技術的發(fā)展和應用是 RPT產(chǎn)生的前提之一，同時也是 RPT進一步發(fā)展的保證。 ※ 激光在 RPT中的應用涵蓋了激光器件中相當大的范圍 ，從幾十毫瓦的 He—Cd激光器到幾十、幾百直至幾千瓦的 C02激光器。近年來， He—Cd激光器、氬離子激光器以及中低功率 CO2激光器在 RPT對激光光斑、波長、功率控制和輸出模式方面的要求下 ,也得到了發(fā)展。 RPT與數(shù)控技術之間的關系 ※ 不同的工藝方法對數(shù)控系統(tǒng)的要求會有所不同。例如，掩膜法光造型中， 控制方式 為簡單的一軸控制；而在 SLA、 LOM、 SLS等工藝中，數(shù)控系統(tǒng)是在“ X— Y平面內(nèi)的二鈾聯(lián)動， Z軸只是在X— Y平面內(nèi)加工完畢后有規(guī)律地送進。當然， RPT的點堆積方式則需要三鈾數(shù)控系統(tǒng)。 ※ 數(shù)控技術在 RPT中的應用還包括了 對加工參數(shù)的控制 。如SLA工藝中的 Z袖尺寸補償； SLS、 L0M、 FDM工藝中的溫度補償 。激光功率控制和材料進給控制等。此外，與切削加工數(shù)控技術相比， RPT要求掃描速度快，停位重復精度高而負荷小。 ※ 數(shù)控技術是 RPT的前提和基礎，同時 RPT也向數(shù)控技術提出了新的研究課題，這必將豐富數(shù)控技術的研究內(nèi)容，并推進數(shù)控技術的發(fā)展。 RPT與材料科學之間的關系 ※ RPT中使用的材料種類很多，例如： SLA工藝采用特種光固化樹脂 。L0M工藝采用涂有膠梢劑的紙張 。FDM上藝采用蠟、ABS以及尼龍等絲材 。SLS采用各種金屬和非金屬粉末為材料。 ※ 顯然， 材料的性質不但影響零件的質量 ，對零件的應用產(chǎn)生決定性影響， 更為重要的是它是成形工藝可行性的保證 。因此， RPT的發(fā)展又會向材料科學提出新的要求，促進材料技術的發(fā)展。目前，國外許多 RPT研究機構與材料研究部門合作，正反映了這一趨勢。 ※ 相比之下國內(nèi)的 RP材料發(fā)展較慢。目前， SLA成形設備所用的光固化樹脂主要靠進口，價格昂貴。 LOM的紙和膠在切割時不炭化、紙厚膠薄等方面也遠不如國外。如何發(fā)展我國的 RP材料，已成為急迫的問題。 RPT與檢測技術之間的關系 ※ RPT是一種自動成形的技術，為了達到零件的設計要求，確保成形質量，檢測技術是十分必要的。例如， 對加工信息的反饋 是十分重要的，它不僅有助于了解成形過程的質量，還可以通過這些信息確定補償?shù)拇胧? ※ 在 SLA工藝中，需測量激光的功率 以確定每層的掃描速度，需要解決樹脂的變形，從而確定補償參數(shù)； 在 LOM工藝中，需要對高度進行實時測量 ，從而保證 Z向精度等等。這些都需要依靠檢測技術來實現(xiàn)。因此，檢測技術是 RPT的基礎技術之一。 RPT與其他相關學科之間的關系 ※ RPT除了與上述學科與技術密切相關外，還與機械科學、現(xiàn)代設計理論、電子技術等息息相關。 ※ 機械科學奠定了 RPT的工藝基礎，確立 RPT的主體框架與應用目標。 ※ 現(xiàn)代設計理論則為原型的設計提供了科學的理論指導 。 ※ 電子和信息技術則使 RPT的 各子 系統(tǒng) 集 成起來 ， 形成協(xié)調(diào)的整體 。 ※ 總之， RP了是多學科的技術集成，它是各門學科協(xié)調(diào)發(fā)展的結果 。 同時 ， 又為各門學科的發(fā)展增添了新的研究內(nèi)容。 ※ 美國許多世界著名大學和研究機構投入了大量經(jīng)費和人力進行這方面的研究，具有代表性的有： ? 美國 MIT(Massachusetts Institute of Technology)，是3D—P技術的發(fā)源地 ,包括金屬型和陶瓷型 ,后者已商業(yè)化。 目前MIT 在直接金屬熔化沉積制造中取得了相當大的進展 。 ?美國 Dayton University ， 從事包括 SLA 在內(nèi)的多種 RPT 工藝。 ?美國 UT(Texas University at Austin)，與 DTM 公司合作 ,主要為 SLS 工藝。 國外的 RPT現(xiàn)狀 國外的 RPT現(xiàn)狀 ?美國 Carnegie Mellon University，主要從事基于 RPT的微型機械研究與開發(fā)。 ?美國許多大學及美國的海軍都在進行這方面的研究。 ?英國 Nottingham和蘇格蘭的 Dundee等許多大學和研究機構在開展這方面的工作。 ?日本以東京大學為首，一批學術、研究單位也積極開展了這方面的工作。 ?德國、新加坡、以色列等國也在 RPT方面投入力量進行了卓有成效的研究。 ※ 國外各類 RP設備和工藝的產(chǎn)業(yè)化情況見表 21 表 21 國外快速成形系統(tǒng)的制造公司及其特性參數(shù) 表 21 （續(xù)） ※ 國內(nèi) RPT的研究從 20世紀 90年代初開始，起步較早，發(fā)展很快，具有代表性的有： ?清華大學，主要從事基于 LOM和 FDM工藝的設備、工藝和材料的研究，已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。 ?華中理工大學，主要從事基于 LOM工藝的設備、工藝和材料的研究，近來也開展了對 SLS的研究，已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。 ?浙江大學，主要對光敏樹脂的成形件能進行了許多研究。 ?南京航空航天大學、北京隆源公司，主要從事基于 SLS工藝的設備、工藝和材料的研究，后考已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。 ?西安交通大學則在 SLA設備、工藝和材料的研究方面取得了很大進展，也已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。 ?西北工業(yè)大學利用高功率激光器直接撓結金屬粉，成形結構零件取得了階段性成果。 國內(nèi)的 RPT現(xiàn)狀 ?中北大學（原華北工學院）對 SLS的研究取得了重大突破，研制成功線掃描 SLS設備，提高了成型效率和質量。該項成果具有自主知識產(chǎn)權，技術達到國際先進水平。該院開發(fā)的點掃描 SLS設備，具有光斑尺寸?。ㄖ睆?），加工精度高等特點，技術達到國際領先水平。 ?近幾年來全國各地建立的 RPT服務中心象雨后春筍一樣，已經(jīng)遍布北京、太原、深圳、廣州、天津、上海、西安、寧波、重慶及香港、臺灣等地。一些大型企業(yè)配備了 RPS，服務于企業(yè)的生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)。目前， RPT在我國的推廣和發(fā)展呈現(xiàn)出大好的勢頭。 國內(nèi)的 RPT現(xiàn)狀 ※ 直接使用金屬材料和陶瓷成形產(chǎn)品結構件，這是全世界 RPT的發(fā)展方向，國外已經(jīng)從事這方面的研究并取得重大成果。 ※ 美國 DTM公司利用 SLS工藝成形金屬件。 ※ 一般可以通過兩種途徑：一是使用高功率C02激光直接燒結金屬粉，逐層堆積成致密度高的結構件；二是使用中低功率 C02激光燒結覆膜金屬粉成形，然后通過高溫燒結和滲金屬處理獲得致密度高的結構件。 RPT的發(fā)展方向 思考題 ? RP工藝方法是什么？分別敘述它們的優(yōu)缺點。成型材料各是什么？ ?？簡述它們之間的相互關系。