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2002 年(第十届)全国机床专业学术会议 一类新型的快速成形机—低价位概念造型机 李爱平 刘光富 （同济大学现代制造技术研究所 上海：200092） 内容提要：用于设计验证和制作原型的高价位快速成形机已被设计者和管理者们接受。在引起 制造模具的大笔费用之前，试验完整的功能原型将达到发现并纠正设计中的错误的目的，而这 时费用的支出很少。近几年，人们已经观察到与这些高价位RP 机器完全不同的一种新类型机 器——低价位概念造型机——的诞生。它具有快速、低费用、适合办公室环境、全自动化操作 和桌面型等特点。 关键词：快速成形制造技术；概念建模；低价位概念造型机 中图分类号：TP391.7 0 概述 快速成形制造(RPM)技术是80年代后期 发展起来的一门新兴技术。RPM技术尽管发 RP 机器全球销售量 展的时间不长，但发展速度很快，而且从其 重要性和对制造业的推动作用来看越来越受 到人们的关注。RPM技术是由CAD模型直接 驱动的快速制造任意复杂形状的三维实体的 技术，是机械工程、CAD、NC、激光、新材 料等多学科相互渗透与交叉的产物。可以 说，它是自动地、快速地、准确地将设计思 想物化为具有一定功能的原型或直接制造出 零件(包括模具)的技术，是制造技术的一次 新的变革。当前，RPM技术的研究方向主要 集中在理论、方法、材料、制造技术与生物 工程等，领域跨度很大。其核心是基于数字 图1 RP 机器全球销售量 化的新型的成形技术，因此，RPM技术是信息技术和传统制造业的有机结合，或者说对传统制造 业的改造或提升有很好的促进作用。 根据Wohlers联合公司2001年5月8日所做的新报告，RP系统销售已创下新高。全世界23 个RP 系统制造商在2000 年共销售1320台RP系统， 与1999 年销售的1178台相比，有12.1%的增长，同 时，这也表示截止2001年5月8日在全球58个国家 已经共计安装了6755台RP系统，见图1。且这些系 统在2000年共计制造了3,004,006个模型与原型 件。 从图2可以看出，在全世界，北美继续占据使用 快速成形技术的统治地位。在2000年底，45%的快速 成形机都是安装在这一地区。 在世界的其它地区，亚洲/太平洋地区表现出强 劲的增长。在2000 年底，全球27.6%的快速成形系 统安装在这一区域，而欧洲只占已安装总数的 24.6%。这与工业界的大多数人认为使用RP亚洲要落 后欧洲的想法正好相反。 1 2002 年(第十届)全国机床专业学术会议 1 约束成本与发生成本 在过去几年，RP已经成长为一门成熟的技术。现在，设计者们通常都能接受它作为便利的 设计工具，管理者也熟知它可以作为一种缩短交付期的工具。快速制件由众多的快速成形服务机 构和RP 硬件制造者们在公平的竞争环境下提供，但筛选和集中的过程已经开始。 当今RP 系统的主要应用是验证完成新 的设计：正是在引起制造模具的大笔费用之 前。在这个时候试验完整的功能原型将达到 发现并纠正设计中的错误的目的，而这时费 用的支出很少，即成本的变化很小。对三维 CAD 模型进行试验，仅可能留下察觉不到的 错误。参见图3中人们熟知的发生成本曲 线。这种试制性的试验是至关重要的：在很 多情况下，为了达到试验的目的，使用快速 制模过程制造几件原型。 因为这种试制性 的试验是RP关键的应用，所以大多数RP系 统制造商直到今天仍然把精力集中在所需的 高价位RP系统上。可是，近几年，人们已 经观察到这些高价位RP机器和一种新类型 的机器——低价位概念造型机——之间的差 别。 2 概念建模 目前，有些概念造型机已经推向市场。这些概念造型机具有下列一些特征： (1)低成本(机器成本低和所做原型件的成本也低)； (2)适合于办公室使用，无毒无害； (3)桌面型机器； (4)按钮操作，或全自动