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何为RP(快速成型)技术?
作者: 心觉工业设计 来源: 视觉同盟 时间: 2006年8月20日

随着设计对象复杂程度的提高,随着旨在提高设计效率、缩短设计周期和提高一次成功率的并行工程的实施,在设计过程早期对模型的要求显得越来越迫切。目前,广泛应用的CAD技术在一定程度上帮助设计师掌握创新和风险之间的平衡。

CAD模型具有很多优点:采用CAD生成的三维CAD模型,可以进行结构、性能分析,可以进行模拟装配,可以进行外观造型的渲染,甚至可以在虚拟现实环境下进行操作和使用。

但是,CAD模型的出现,无法、也不可能完全替代其它形式的模型,特别是具有三维实体形态的实体模型。例如:在产品的造型设计中,不仅要考察产品的外形、色彩效果,甚至要考察其手感;在航空、航天器的设计中,没有因为三维CAD的采用而放弃采用空气动力学的“风洞”试验,同样,汽车工业中任一新车型开发过程中也不能不进行结构安全性的“碰撞”试验;尽管有十分详尽的军事地图,在大型战役的指挥中,“沙盘”仍是不可缺少的。这一切都源于CAD模型的缺限:

1、CAD模型无法提供产品的全部信息(如手感);
    2、CAD模型只能模拟我们已知的环境条件;
    3、三维空间中的实体模型比二维屏幕上的CAD模型更具有“真实感”和“可触摸性”;
    4、CAD模型本身也需要接受实际验证。

因此,在大力研究和应用三维CAD基础上的拟实设计、拟实制造的同时,还要积极研究和采用同样是在三维CAD基础上产生和发展起来的快速成型(RP)技术。CAD技术和RP技术的结合为设计师带来完美的解决方案。

快速成型技术,又称实体自由成型技术,即Rapid Prototyping,简称RP技术。

RP技术是一项20世纪80年代后期由工业发达国家率先开发的新技术,其主要技术特征是成型的快捷性,能自动、快捷、精确地将设计思想转变成一定功能的产品原型或直接制造零部件,该项技术不仅能缩短产品研制开发周期,减少产品研制开发费用,而且对迅速响应市场需求,提高企业核心竞争力具有重要作用。

 

快速成型技术的工艺方法

RP快速成型的工艺方法是基于计算机三维实体造型,在对三维模型进行处理后,形成截面轮廓信息,随后将各种材料按三维模型的截面轮廓信息进行扫描,使材料粘结、固化、烧结,逐层堆积成为实体原型。目前的快速成型技术的成型方法基本上都是按照如下步骤进行的:

1. 利用三维建模设计软件(如:Pro/E, SolidWorks, Unigraphics,AutoCAD等)设计和构建3D CAD模型,然后输出为STL格式的文件;

STL文件导出方法:

Alibre File (文件) -> Export (输出) -> Save As (另存为,选择 .STL) -> 输入文件名 ->
Save (保存)
AutoCAD 输出模型必须为三维实体,且 XYZ 坐标都为正值。在命令行输入命令 "Faceters" -> 设定
FACETRES 为 1 到 10 之间的一个值 (1 为低精度, 10 为高精度 ) -> 然后在命令行输入命令 “STLOUT” -> 选择实体 -> 选择 “Y” ,输出二进制文件 -> 选择文件名
CADKey 从 Export (输出)中选择 Stereolithography (立体光刻)
I-DEAS File (文件) -> Export (输出) -> Rapid Prototype File (快速成形文件) -> 选择输出的模型 -> Select Prototype Device (选择原型设备) -> SLA500.dat -> 设定
absolute facet deviation (面片精度) 为 0.000395 -> 选择 Binary (二进制)
Inventor Save Copy As (另存复件为) -> 选择 STL 类型 -> 选择 Options (选项),设定为 High(高)
IronCAD 右键单击要输出的模型 -> Part Properties (零件属性) -> Rendering (渲染) -> 设定
Facet Surface Smoothing (三角面片平滑)为 150 -> File (文件) -> Export (输出) -> 选择 .STL
Mechanical Desktop 使用 AMSTLOUT 命令输出 STL 文件。
下面的命令行选项影响 STL 文件的质量,应设定为适当的值,以输出需要的文件。
1. Angular Tolerance (角度差) ―― 设定相邻面片间的最大角度差值,默认 15 度,减小可以提高 STL 文件的精度。
2. Aspect Ratio (形状比例) ―― 该参数控制三角面片的高 / 宽比。 1 标志三角面片的高度不超过宽度。默认值为 0 ,忽略。
3. Surface Tolerance (表面精度) ―― 控制三角面片的边与实际模型的最大误差。设定为 0.0000 ,将忽略该参数。
4. Vertex Spacing (顶点间距) ―― 控制三角面片边的长度。默认值为 0.0000, 忽略。
ProE 1. File (文件) -> Export (输出) -> Model (模型)
2. 或者选择 File (文件) -> Save a Copy (另存一个复件) -> 选择 .STL
3. 设定弦高为 0 。然后该值会被系统自动设定为可接受的最小值。
4. 设定 Angle Control (角度控制)为 1
ProE Wildfire 1. File (文件) -> Save a Copy(另存一个复件)-> Model(模型)-> 选择文件类型为 STL (*.stl)
2.设定弦高为0。然后该值会被系统自动设定为可接受的最小值。
3.设定 Angle Control (角度控制)为 1
Rhino File (文件)-> Save As(另存为 .STL )
SolidDesigner (Version 8.x) File (文件)-> Save(保存)-> 选择文件类型为STL
SolidDesigner (not sure of version) File(文件)-> External(外部)-> Save STL(保存STL)-> 选择 Binary(二进制)模式 -> 选择零件 -> 输入 0.001mm 作为 Max Deviation Distance (最大误差)
SolidEdge 1. File (文件) -> Save As (另存为) -> 选择文件类型为 STL
2. Options (选项)
设定 Conversion Tolerance (转换误差) 为 0.001in 或 0.0254mm
设定 Surface Plane Angle (平面角度) 为 45.00
SolidWorks 1. File ((文件) -> Save As (另存为) -> 选择文件类型为 STL
2. Options (选项) -> Resolution (品质) -> Fine (良好) -> OK (确定)
Think3 File (文件) -> Save As (另存为) -> 选择文件类型为 STL
Unigraphics 1. File (文件)> Export (输出)> Rapid Prototyping (快速原型) -> 设定类型为 Binary (二进制)
2.设定 Triangle Tolerance (三角误差) 为 0.0025
 设定 Adjacency Tolerance (邻接误差) 为 0.12
 设定 Auto Normal Gen (自动法向生成) 为 On (开启)
 设定 Normal Display (法向显示) 为 Off (关闭)
 设定 Triangle Display (三角显示) 为 On (开启)

 

2. RP设备的分层处理软件对.STL文件进行分层处理;

3. RP设备对分层处理好的数据模型进行实体制造,加工生成了第一个物理层后,模型降低一个层高以便生成另一层,循环往复,直到生成整个成型件;

4. 成型件制成之后,通常还要按照一定步骤进行后处理,才能得到最终完美的样品,包括固化、去除支撑材料、表面清洁、打磨抛光、喷漆上色等。

迄今为止,国内外已开发成功了多种成熟的快速成型工艺,其中比较常用的有以下几种:

SLA(光固化成型或立体光刻造型):Stereo Lithography Apparatus
    FDM(熔融沉积成型):Fused Deposition Modeling
    SLS(选择性激光烧结):Selective Laser Sintering
    LOM(分层实体制造):Laminated Object Manufacturing

 

(责任编辑: fape

作品欣赏

  • D&AD创意奖平面设计类包装作品
  • Free Rabbit图标设计
  • 智利Mauricio Cancino概念设计
  • 葡萄牙09FDIP公共中心
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