快速成型技术在技工学校应用.doc

快速成型技术在技工学校应用 　　摘 要：在工业4.0时代，利用快速成型技术才能快速响应市场的需求，技校教育中如何应用快速成型技术是该文所要讨论的问题。该文介绍了快速成型技术的原理和分类，介绍了快速成型技术在技校教育中所起到的作用，以机械设计这一课程为例介绍了如何应用快速成型技术来提高学生的学习兴趣，完成教学目标 关键词：快速成型技术原理 快速成型技术分类 技校教育 中图分类号：TH39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0156-02 随着制造业进入工业4.0，产品进入多品种、小批量的生产，如何能快速响应市场，是企业能否生存的关键。在此种形势下快速成型技术得到飞速的发展，现在已经广泛应用于航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型（雕刻）、建筑模型、机械行业等领域 1 快速成型简介 快速成型技术（也称快速原型）（Rapid Prototyping）将计算机上设计的零件三维模型，表面三角化处理，存储成STL文件格式，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，在控制系统的控制下，选择性地固化或烧结或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维实体，然后进行实体的后处理，形成原型[1] 这样的技术不同于传统的零件制造方法需要制作模具，可以把零件原型的制造时间大大减少，甚至缩短为几天、几小时，大大缩短了产品开发周期，降低了开发成本 现在成熟的快速成型技术主要有5种 （1）光固化成型（SLA）：采用液态光敏树脂为材料，利用激光扫描固化材料而成型。其生成的产品精度高，但强度低，不能进行装配后期也易变形，设备与材料都贵 （2）选择性激光烧结（SLS）：采用粉末为材料（理论上一切粉末皆可），利用激光扫描烧结成型，无需支撑，后期需要处理，产品强度好，但表面精度差，烧结过程中有异味 （3）叠层实体制造（LOM）：采用薄纸或者锡箔纸为材料，利用激光烧结成型，可以制作大尺寸制件，制作成本低，但易吸湿膨胀 （4）熔融沉积（FDM）：将丝状的热熔性材料加热融化，通过带有微细喷嘴的喷头挤出来。成本较低，成型样件强度好，易于装配，表面质量一般（可进行打磨）。现常用于样品的制作 （5）3D打印（3DP）：运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式?砉乖煳锾宓募际酢?3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车、航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用 2 快速成型在我国的发展 快速成型技术起源于美国，兴盛于20世纪90年代，我国快速成型技术研究工作起步于90年代初。刚开始时技术引进较多，但由于引进价格昂贵，使生产成本过高，国内制造型企业往往无法承受。从1991年开始，国家开始大力发展快速成型技术。先后在清华大学、西安交通大学、华中理工大学、南京航空航天大学、上海交通大学和浙江大学等知名高等院校开展研究应用。清华大学研制出世界上最大的 LOM双扫描成型机，已提供给国内的汽车制造企业，研制成功的多功能快速造型系统MRPMS已打入国际市场，自主开发的大型挤压喷射成型RP设备SSM1600成形尺寸已达 1600×800×750，也居世界之首 目前，部分国产RP设备已接近或达到美国公司同类产品的水平，价格却便宜得多，自主研发应用于快速成型的材料也逐步趋于完善，材料的价格更加便宜。国内的家电行业在快速成型系统的应用上，走在了国内制造型企业前列：如广东的美的、科龙，江苏的春兰、小天鹅，青岛的海尔等，都先后采用快速成型系统来开发新产品，收到了很好的效果。近些年随着通讯事业在我国的高速发展，一些国内通讯巨头企业例如华为、中兴等公司也逐渐将快速成型技术引入产品设计开发环节，使得公司对市场的响应效率、产品的竞争力提升了一个等级[2] 3 快速成型技术在技校的应用 随着RP技术在各行各业的广泛应用，企业界对相关技术和工程应用人员的需求量越来越大。为满足社会的需求，各类学校纷纷增设了快速成型技术方面的课程 就RP技术而言，据对企业的调研结果显示，企业希望毕业生能了解快速成型的基本理论和工作方法，能熟练运用三维软件进行建模和创新设计，且可以熟练应用快速成型设备进行产品或模具的快速制造[3]。技工学校培养的是技能型应用人才，具体到快速成型技术来说，学生就是会用快速成型设备进行产品的制造 为对接企业的需求，技工学校也开始纷纷引进快速成型设备，大多数是3D打印机并应用于课程教学中