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 -> |
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 |
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 |
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 |
Mechanical Desktop |
使用 AMSTLOUT 命令輸出 STL 文件。 |
ProE |
1. File (文件) -> Export (輸出) -> Model (模型) |
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) |
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 |
SolidWorks |
1. File ((文件) -> Save As (另存為) -> 選擇文件類型為 STL |
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. 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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