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? 3. 装配校核 第一节 快速原型的基本用途 进行装配校核、干涉检查等对新产品开发，尤其是在有限空间内的 复杂、昂贵系统（如卫星、导弹）的可制造性和可装配性检验尤为重要。 如果一个产品的零件多而且复杂就需要做总体装配校核。在投产之 前，先用快速成型制造技术制作出全部零件原型，进行试安装，验证设 计的合理性和安装工艺与装配要求，若发现有缺陷，便可以迅速、方便 地进行纠正，使所有问题在投产之前得到解决。下图为某发动机气缸部 件中气缸盖改进设计后制作的用于装配检验的 LOM 模型。 用于装配检验的气缸盖 LOM 模型 第一节 快速原型的基本用途 ? 4. 性能和功能测试 快速原型除了可以进行设计验证和装配校核外，还可以直接用于性 能和功能参数试验与相应的研究，如机构运动分析、流动分析、应力分 析、流体和空气动力学分析等。 采用快速成型制造技术可严格地按照设计将模型迅速地制造出来进 行实验测试，对各种复杂的空间曲面更体现快速成型制造技术的优点。 如风扇、风毂等设计的功能检测和性能参数确定，可获得最佳扇叶曲面、 最低噪音的结构。如果用传统的方法制造原型，这种测试与比较几乎是 不可能的。 右图给出的是为检验 凸轮 设计能否实 现某机构的机械传动而制作的用于传动功 能检测的 LOM 模型。通过装机运转检测， 根据反馈的信息进行了数次改进设计，最 终获得了能够完全满足运动要求的凸轮结 构。 用于运动功能测试的凸轮模型 第一节 快速原型的基本用途 采用 SLS 工艺快速制造内燃机 进气管模型，如图所示，可以直接 与相关零部件安装，进行功能验证， 快速检测内燃机运行效果以评价设 计的优劣，然后进行针对性的改进 以达到内燃机进气管产品的设计要 求。 采用 SLS 工艺制作的内燃机进气管模型 总体来说，通过快速制造出物理原型，可以尽早地对设计进行评估， 缩短设计反馈的周期，方便而又快速地进行多次反复设计，大大提高了 产品开发的成功率，开发成本大大降低，总体的开发时间也大大缩短。 第一节 快速原型的基本用途 ? 5. 快速模具的母模 快速原型的另一大类应用就是作为翻制快速经济模具的母模，如硅 橡胶模具、聚氨酯模具、金属喷涂膜具、环氧树脂模具等软质模具进行 单件小批量的试制以及浇注石膏、陶瓷、金属基合成材料、金属等硬质 模具进行塑料件或金属制件的批量生产。快速原型用作快速模具的母模 是快速成型制造技术经济效益的延伸和另一亮点。下图给出的是采用 LOM 原型翻制硅橡胶模具并进行产品快速制作的例子。 LOM 原型做母模翻制的硅胶模具及产品 第一节 快速原型的基本用途 环氧树脂模具因为成本低廉且制件数 量较硅橡胶模具大而适合于小批量产品的 试制。环氧树脂模具的制作同样需要 RP 模 型做母模，通过树脂材料及添加材料浇注 而成，模具的寿命可以达到数百件，模具 的表面质量主要取决于原型母模的表面质 量，尺寸精度可以达到± 0.1mm 。图给出 的是环氧树脂模具制作产品的例子。 环氧树脂模具及产品 第一节 快速原型的基本用途 ? 6. 直接制作快速模具 采用快速成型技术可以直接制作不同用 途的模具。采用 SLS 法可直接烧结金属模具和 陶瓷模具，用作注塑、压铸、挤塑等塑料成 型模及钣金成形模。 DTM 公司用 Rapid Tool? 专利技术，在 SLS 系统 Sinterstation2000 上将 Rapidsteel 粉末（钢质微粒外包裹一层聚酯） 进行激光烧结得到模具后放在聚合物的溶液 中浸泡一定时间，然后放入加热炉中加热使 聚合物蒸发，接着进行渗铜，出炉后打磨并 嵌入模架内即可。图给出了采用上述工艺制 作的高尔夫球头的模具及产品。 采用 SLS 工艺制作高 尔夫球头模具及产品 选择性激光烧结工艺应用示例 7 、复杂金属零件的快速无模具铸造 将 SLS 激光快速成型技术与精密铸造工艺结合起来，特别适宜具有复 杂形状的金属功能零件整体制造。在新产品试制和零件的单件小批量生产 中，不需复杂工装及模具，可大大提高制造速度，并降低制造成本。下图 给出了若干由快速无模具铸造方法制作的产品。 由快速无模具铸造方法制作的产品 其它技术应用 6 3D 打印流程 熔融沉积快速成型的工艺过程可以分为前处理、成型及后处理三个阶段。 前处理 成型 后处理 CAD 三维建模 工艺参数 拟定 ? 1. 前处理— CAD 数字建模 a) 2D 图纸 b) 三维造型 图 5-10 海宝笔筒 2D 图纸与三维造型 第二节 STL 数据文件及处理 ? 补充 : STL 文件的格式 STL 文件的主要优势在于表达简单清 晰，文件中只包含相互衔接的三角形片面 节点坐标及其外法矢。 STL 数据格式的实 质是用许多细小的空间三角形面来逼近还 原 CAD 实体模型，这类似于实体数据模型 的表