RP技術的發展趨勢
噴射成型技術的廣泛應用
分層方式的演變
RP大型化
梯度功能材料上的應用
組織工程材料快速成形
RPM這一制造業上具有重要意義的制造模式從產生到現在,發展十分迅速。與過去相比,RPM在成型工藝、RP軟件、設備尺寸、成型材料、工程應用等方面都有了很大的變化和提高。這些發展和變化對RPM的未來具有重要影響。
噴射成型技術的廣泛應用
噴射成型技術在所有的RP成形技術中更加受到重視。由于材料應用廣泛,運行成本降低,容易將材料形成與原型成形結合起來,因此噴射成型技術的廣泛應用已成為快速成形技術發展的重要趨勢。無論從市場銷售情況統計,還是從成形設備和工藝的研究開發來看,噴射成型技術表現出十分強勁的發展勢頭。
噴射成型技術可采用的實現方法有擠壓噴射成形和壓電噴射成形,擠壓噴射成形又包括擠壓筒擠壓及螺桿擠壓方式等。現有具體產品有,美國STRATASYS公司的FDM和中國清華大學企業集團的殷華公司的SSM擠壓噴射成形,美國SANDERS公司的壓電噴射成形等。
目前,噴射成型技術面臨的主要難題是噴射速度較低,從而降低了成型效率和成型速度,這也是RP研究人員正致力解決的問題。
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分層方式的演變
RP數據處理過程需要將CAD模型數據(STL文件)按一定方向分層為層片模型數據(CLI文件),以便于加工層片從而堆積成實體。目前,分層方式已經由傳統的二維的平面分層發展為空間的曲面分層,具體而言,分層方式的演變有以下兩種:
平面演變為曲面;(美國DAYTON大學對此進行了研究)
二維分層發展為三維分層;(美國STANFORD大學對此進行了研究)
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RP大型化
分析各大公司的產品系列,可以發現,原型的制造尺寸呈增大的趨勢。由于大型模具的制造方面的優勢,可以預測,將來的RPM市場將有一定比例為大型原型制造所占據。
在大型化方面,日本東京大學作了較多的工作,中國清華大學也自主開發了大型RP設備,其SSM—1600成形尺寸已達1600×800×750mm3,為世界之最。
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梯度功能材料上的應用
特殊功能材料成形在生產生活中發揮著越來越重要的作用,而且快速成形技術幾乎是制造它的唯一途徑。如,快速成形用于梯度功能材料,可以制造出具有特定電、磁學性能(如超導體、磁存儲介質),滿足實際需要的產品。
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組織工程材料快速成形
生物醫學工程在21世紀將成為繼信息產業后最重要的科學研究和經濟增長熱點,其中生命體的人工合成和人體器官的人工替代成為了目前全球矚目的科學前沿。而生命體中的細胞載體框架結構是一種特殊的結構,從制造科學的角度來講,它是由納米級材料構成的極其精細的復雜非均質多孔結構,是傳統制造技術無法完成的結構,但快速成形制造(RPM)是能很好完成此種特殊制造的技術,這是由于RPM是根據離散/堆積成形原理的制造技術,在計算機的管理與控制下,精確地堆積材料以保證成形件(細胞載體框架結構)的正確拓樸關系,強度,表面質量等等。