激光快速成形技术的应用探析

激光快速成形技术以其快速性和高精度为制造领域带来革命性的创新，为制造业的发展提供了新的技术支持。随着快速成形技术与快速反求、快速模具制造等技术相结合，激光快速成形技术也越来越多地用于机械、电子、汽车制造、航空航天、工艺美术、医疗康复等方面，并产生了极大的社会经济效益。快速成形技术的应用主要体现在以下几个方面。

1.新产品开发过程中的设计验证与功能验证

RP技术可快速地将产品设计的CAD模型转换成物理实物模型，这样可以方便地验证设计人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性，发现设计中的问题可及时修改。如果用传统方法，需要完成绘图、工艺设计、工装模具制造等多个环节，周期长、费用高。如果不进行设计验证而直接投产，则一旦存在设计失误，将会造成极大的损失。图3-35所示为激光快速成形的某缸盖。

2.可制造性及可装配性检验

对诸如汽车、卫星、导弹等有限空间的复杂系统的可制造性和可装配性，可以用快速成形方法进行检验和设计，将大大降低此类系统的设计制造难度。对于难以确定的复杂零件，可以用快速成形技术进行试生产以确定最佳的合理的工艺。

图3-35 某缸盖的激光快速成形产品图

3.单件、小批量和特殊复杂零件的直接生产

对于高分子材料的零部件，可用高强度的工程塑料直接快速成形，满足使用要求；对于复杂金属零件，可通过快速铸造或直接金属件成形获得。该项应用对航天航空及国防工业有着特殊意义。(www.xing528.com)

4.快速模具制造

通过各种转换技术将RP原型转换成各种快速模具，如低熔点合金模、硅胶模、金属冷喷模、陶瓷模等，进行中小批量零件的生产，满足产品更新换代快、批量越来越小的发展趋势。快速成形与铸造相结合的产物是快速铸造技术（QuickCasting，QC）。这种快速铸造使得多种材料、任何形状复杂、内部结构精细的铸件都能生产出来，产品开发周期短、精度高，大大地提高了企业获取订单的竞争力。RP为实现铸造的短周期、多品种、低成本、高精度提供了一个快速响应技术，显示出了强大的生命力和巨大的应用潜力。快速成形技术在铸造上的应用如图3-36所示。

图3-36 快速成形技术在铸造上的应用

其中直接铸造法主要是指由RP技术直接一步成形铸造用的型壳、型芯。型壳、型芯经处理后，即可进行金属浇注，铸造出金属零件。

直接壳型铸造是利用激光选择性烧结对以反应性树脂包覆的陶瓷粉进行烧结，可以一步制成铸造用的型壳、型芯的方法。在CAD环境中，直接将零件模样转换为壳型，再配以浇注系统。型壳的厚度可取5～10mm。烧结过程中，非零件部分进行烧结，零件部分仍是粉末。烧结完成后将粉末倒出，再经固化处理就获得铸造用的型壳，进行浇注后即可制得金属零件。

直接制模铸造成形方法不是采用激光进行选择性烧结，而是采用粘结剂进行选择性粘接。把CAD模型转换成模壳，然后以类似于熔模铸造的工艺，制造出金属零件。从设计到成品零件出厂前后只需10天，是金属零件设计和制造上的一个突破。