什麼是快速原型技術?許多人在第一次接觸到這個詞的時候會有些懵,但是要是談到3D列印技術,想必會有更多人熟知。今天,就和大家介紹一下快速原型技術和3D列印的區別,以及關於前者我們需要瞭解的事。
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快速原型與3D列印
快速原型
定義:快速原型技術又被稱為RP技術,最初是利用材料堆積進行快速製造產品的一項技術,經過多年發展逐漸成熟,並投入到實際應用。是近年來工業製造領域當中的一項重大突破,為人們實現快速、精準、便捷製造提供了新的思路與方向。
特點
- 工藝成熟,用途廣泛
- 專業的快速原型機設備體積大、功能豐富、可操作性高
適用範圍
廣泛應用於各個行業領域,需要專業的技術人員進行操作
3D列印
定義:快速原型技術的新型技術,主要利用光固化、紙層疊等技術進行物品製作。因為其優秀的工藝技術、廣闊的發展前景和鮮明的特徵,被廣泛用來統稱快速原型工藝。
特點
- 3D列印機體積較小,操作簡單便捷
- 製作成本低且便於維護
- 市場前景廣大
適用範圍
適用於小型企業和個人DIY設計製作
快速原型的應用
隨著快速原型技術的不斷發展,許多成熟的技術都已經在諸多領域當中得到認可並投入使用。下面是RP技術主要應用的幾個方面:
研發設計
新產品的設計研發投入都是需要採集大量的樣品數據進行分析考核,最終判斷是否具備可行性。而RP技術可以使得研發人員的設計迅速轉化為實體樣品,讓研發人員可以根據樣品數據進行改良優化,大大縮短了產品的研發週期,降低人工成本
零件製造
由於RP技術綜合應用了各種高新技術,一些小巧、複雜、精度要求高的零件都可以直接製作成型,有著成本低、質量高、效率快的優點,廣泛應用於零件製造行業
醫學用具
從前,許多醫學生由於缺乏足夠數量的人體模型,只能根據醫學影像來進行教學活動。隨著快速原型工藝還的成熟與普及, 許多醫學院都在利用RP技術的高效率、高精度的優點來製作教學所需的人體模型,豐富醫學用具。
文化藝術領域
快速原型技術在藝術領域上的應用是很多小夥伴在生活中最常接觸到的一類應用方式。大量的手辦、文藝商品和DIY產品都是對於RP技術的實際應用。很多文藝工作者也會利用RP技術來進行藝術創作。
快速原型的優點
作為工業製造領域的新星,RP技術到底有哪些優點值得眾多行業對其青睞有加?
效率高、費用低
製作過程中不需要多使用模具、刀具等製作工具,節省了多道製作工序,節省了大量的時間,提高了製作生產效率,且製作費用更低
符合發展趨勢
快速原型工藝結合了大量現代化技術工具,可以對鐳射技術、數控技術、伺服驅動技術等高新技術進行合理高效應用,是未來製造行業的發展趨勢
市場前景廣
可以快速便捷、保持高精度的水準製作工藝複雜美觀的產品,在如今競爭激烈的產品市場中佔據一席之地
清潔環保
獨特的快速原型工藝讓製作過程中沒有噪音污染和多餘的廢料,符合新時代工業製造行業的清潔環保理念
快速原型的工藝類別和優點
時代的發展帶來的是技術上的不斷進步,下面就來看看RP技術在新時代中常見的幾類工藝及其優勢。
光固化立體造型(SLA)
光固化技術是最早的快速原型工藝,主要是將光敏樹脂作為原料,利用其遇紫外線易固化的聚合反應,操控光照面板在倒滿液化樹脂的列印平臺上進行鐳射掃描,層層固化,堆疊成型。技術發展成熟,歷史久遠,普及度最廣。
優點
工藝成熟,生產體系完善,製造效率快
由樹脂材料進行加工製造,表面光滑柔和
市場競爭力強,可以製作形狀複雜、空心的零件
缺點
光敏材料需要避光處理
樹脂具有毒性,需要封閉性工作環境
原料有刺激性氣味、易燃;加工後需要二次處理
層片疊加製造(LOM)
層片疊加製造工藝原理相當簡單,從名字中不難看出,就是將一片一片的原材料根據計算好的數據顯示,進行切割成理想的形狀,最後層層疊加粘合,形成最終的產品造型。
優點
製造成本低,通常採用紙片、塑膠膜等材料
缺點
浪費嚴重,原材料經過切割後會產生大量廢料
選擇性鐳射燒結(SLS)
SLS的技術原理與光固化立體造型的原理相類似,只是後者利用的是樹脂作為原材料,而前者是以粉末聚合物為原材料,在鐳射的作用下凝結堆疊成型。
優點
製作原料種類豐富(塑膠、陶瓷、金屬、蠟等)
應用廣泛,不同的製作原料可以製作更豐富的產品來滿足不同行業領域的產品需求
無需支撐,沒有燒結的原料可以在製作過程中撐托正在製作的產品,提供製造複雜零件的條件
缺點
不同的原料和產品製作需要用到不同的輔助工藝,增加生產成本
熔融沉積造型(FDM)
熱熔沉積造型是目前普及度最廣的RP技術,也是我們口中常說的3D列印技術,許多公司和工作室都會進購一台FDM型3D列印機。其工作原理主要通過加熱熔融材料後,將其在列印範圍內層層堆疊,冷卻凝固,製造相關產品。
優點
智慧列印,操作簡單明瞭、有強大的推廣度
設備清理簡單、維護方便、設備價格相對便宜
缺點
生產產品堆疊紋路明顯,表面粗糙
總結
傳統的製造行業在進行產品製造的時候往往需要花費大量的人力物力和時間來打造一條合格的生產流水線,而具備高效率、低成本的快速原型技術相信在未來會成為產品製造領域的主流。