什么是RP（快速成型）技術？

時間:2011-02-26 19:31:08 來源:

隨著設計對象復雜程度的提高，隨著旨在提高設計效率、縮短設計周期和提高一次成功率的并行工程的實施，在設計過程早期對模型的要求顯得越來越迫切。目前，廣泛應用的CAD技術在一定程度上幫助設計師掌握創新和風險之間的平衡。
CAD模型具有很多優點：采用CAD生成的三維CAD模型，可以進行結構、性能分析，可以進行模擬裝配，可以進行外觀造型的渲染，甚至可以在虛擬現實環境下進行操作和使用。

但是，CAD模型的出現，無法、也不可能完全替代其它形式的模型，特別是具有三維實體形態的實體模型。例如：在產品的造型設計中，不僅要考察產品的外形、色彩效果，甚至要考察其手感；在航空、航天器的設計中，沒有因為三維CAD的采用而放棄采用空氣動力學的“風洞”試驗，同樣，汽車工業中任一新車型開發過程中也不能不進行結構安全性的“碰撞”試驗；盡管有十分詳盡的軍事地圖，在大型戰役的指揮中，“沙盤”仍是不可缺少的。這一切都源于CAD模型的缺限：

1、CAD模型無法提供產品的全部信息（如手感）；
    2、CAD模型只能模擬我們已知的環境條件；
    3、三維空間中的實體模型比二維屏幕上的CAD模型更具有“真實感”和“可觸摸性”；
    4、CAD模型本身也需要接受實際驗證。

因此，在大力研究和應用三維CAD基礎上的擬實設計、擬實制造的同時，還要積極研究和采用同樣是在三維CAD基礎上產生和發展起來的快速成型（RP）技術。CAD技術和RP技術的結合為設計師帶來完美的解決方案。

快速成型技術，又稱實體自由成型技術，即Rapid Prototyping，簡稱RP技術。

RP技術是一項20世紀80年代后期由工業發達國家率先開發的新技術，其主要技術特征是成型的快捷性，能自動、快捷、精確地將設計思想轉變成一定功能的產品原型或直接制造零部件，該項技術不僅能縮短產品研制開發周期，減少產品研制開發費用，而且對迅速響應市場需求，提高企業核心競爭力具有重要作用。

快速成型技術的工藝方法

RP快速成型的工藝方法是基于計算機三維實體造型，在對三維模型進行處理后，形成截面輪廓信息，隨后將各種材料按三維模型的截面輪廓信息進行掃描，使材料粘結、固化、燒結，逐層堆積成為實體原型。目前的快速成型技術的成型方法基本上都是按照如下步驟進行的：

1.　利用三維建模設計軟件（如：Pro/E, SolidWorks, Unigraphics，AutoCAD等）設計和構建3D CAD模型，然后輸出為STL格式的文件；

STL文件導出方法：

Alibre	File (文件) -> Export (輸出) -> Save As (另存為，選擇 .STL) -> 輸入文件名 -> Save (保存)
AutoCAD	輸出模型必須為三維實體，且 XYZ 坐標都為正值。在命令行輸入命令 \\"Faceters\\" -> 設定 FACETRES 為 1 到 10 之間的一個值 (1 為低精度， 10 為高精度 ) -> 然后在命令行輸入命令 “STLOUT” -> 選擇實體 -> 選擇 “Y” ，輸出二進制文件 -> 選擇文件名
CADKey	從 Export (輸出)中選擇 Stereolithography (立體光刻)
I-DEAS	File (文件) -> Export (輸出) -> Rapid Prototype File (快速成形文件) -> 選擇輸出的模型 -> select Prototype Device (選擇原型設備) -> SLA500.dat -> 設定 absolute facet deviation (面片精度) 為 0.000395 -> 選擇 Binary (二進制)
Inventor	Save Copy As (另存復件為) -> 選擇 STL 類型 -> 選擇 Options (選項)，設定為 High(高)
IronCAD	右鍵單擊要輸出的模型 -> Part Properties (零件屬性) -> Rendering (渲染) -> 設定 Facet Surface Smoothing (三角面片平滑)為 150 -> File (文件) -> Export (輸出) -> 選擇 .STL
Mechanical Desktop	使用 AMSTLOUT 命令輸出 STL 文件。下面的命令行選項影響 STL 文件的質量，應設定為適當的值，以輸出需要的文件。 1. Angular Tolerance (角度差) ―― 設定相鄰面片間的最大角度差值，默認 15 度，減小可以提高 STL 文件的精度。 2. Aspect Ratio (形狀比例) ―― 該參數控制三角面片的高 / 寬比。 1 標志三角面片的高度不超過寬度。默認值為 0 ，忽略。 3. Surface Tolerance (表面精度) ―― 控制三角面片的邊與實際模型的最大誤差。設定為 0.0000 ，將忽略該參數。 4. Vertex Spacing (頂點間距) ―― 控制三角面片邊的長度。默認值為 0.0000, 忽略。
ProE	1. File (文件) -> Export (輸出) -> Model (模型) 2. 或者選擇 File (文件) -> Save a Copy (另存一個復件) -> 選擇 .STL 3. 設定弦高為 0 。然后該值會被系統自動設定為可接受的最小值。 4. 設定 Angle Control (角度控制)為 1
ProE Wildfire	1. File (文件) -> Save a Copy(另存一個復件)-> Model(模型)-> 選擇文件類型為 STL (*.stl) 2.設定弦高為0。然后該值會被系統自動設定為可接受的最小值。 3.設定 Angle Control (角度控制)為 1
Rhino	File (文件)-> Save As(另存為 .STL )
SolidDesigner (Version 8.x)	File (文件)-> Save(保存)-> 選擇文件類型為STL
SolidDesigner (not sure of version)	File(文件)-> External(外部)-> Save STL(保存STL)-> 選擇 Binary(二進制)模式 -> 選擇零件 -> 輸入 0.001mm 作為 Max Deviation Distance (最大誤差)
SolidEdge	1. File (文件) -> Save As (另存為) -> 選擇文件類型為 STL 2. Options (選項) 設定 Conversion Tolerance (轉換誤差) 為 0.001in 或 0.0254mm 設定 Surface Plane Angle (平面角度) 為 45.00
SolidWorks	1. File （(文件) -> Save As (另存為) -> 選擇文件類型為 STL 2. Options (選項) -> Resolution (品質) -> Fine (良好) -> OK (確定)
Think3	File (文件) -> Save As (另存為) -> 選擇文件類型為 STL
Unigraphics	1. File (文件)> Export (輸出)> Rapid Prototyping (快速原型) -> 設定類型為 Binary (二進制) 2.設定 Triangle Tolerance (三角誤差) 為 0.0025 　設定 Adjacency Tolerance (鄰接誤差) 為 0.12 　設定 Auto Normal Gen (自動法向生成) 為 On (開啟) 　設定 Normal Display (法向顯示) 為 Off (關閉) 　設定 Triangle Display (三角顯示) 為 On (開啟)

2.　RP設備的分層處理軟件對.STL文件進行分層處理；

3.　RP設備對分層處理好的數據模型進行實體制造，加工生成了第一個物理層后，模型降低一個層高以便生成另一層，循環往復，直到生成整個成型件；

4.　成型件制成之后，通常還要按照一定步驟進行后處理，才能得到最終完美的樣品，包括固化、去除支撐材料、表面清潔、打磨拋光、噴漆上色等。

迄今為止，國內外已開發成功了多種成熟的快速成型工藝，其中比較常用的有以下幾種：

SLA（光固化成型或立體光刻造型）：Stereo Lithography Apparatus
    FDM（熔融沉積成型）：Fused Deposition Modeling
    SLS（選擇性激光燒結）：Selective Laser Sintering
    LOM（分層實體制造）：Laminated Object Manufacturing

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