2 國(guó)內(nèi)RPM技術(shù)的發(fā)展

1. RPM技術(shù)本身發(fā)展不夠成熟 該領(lǐng)域研究隊(duì)伍比較薄弱，資金投入有限，設(shè)備尚未完全達(dá)到商品化，成型材料急需國(guó)產(chǎn)化，與RPM技術(shù)配套的后續(xù)技術(shù)尚不完備。
2. 未能有效地在企業(yè)中得到應(yīng)用 企業(yè)界對(duì)RPM技術(shù)重要性認(rèn)識(shí)不足，缺乏企業(yè)的有力支持，目前投入的研發(fā)資金幾乎都是由國(guó)家承擔(dān)，企業(yè)沒有發(fā)揮其主導(dǎo)作用。對(duì)于已引進(jìn)RPM設(shè)備的企業(yè)，也未能充分發(fā)揮其作用。由于目前的RPM設(shè)備價(jià)格太昂貴，因此廣大中小型企業(yè)很少能得到RPM提供的技術(shù)服務(wù)。
3. 沒有建立發(fā)展RPM技術(shù)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理體系 目前存在相當(dāng)多的“低水平重復(fù)”現(xiàn)象，使得有限的投入未能發(fā)揮更好的作用。尤其是在學(xué)、產(chǎn)、研結(jié)合方面力度不夠，影響科研成果的商品化，直至產(chǎn)業(yè)化。

3 基于RPM技術(shù)的集成制造系統(tǒng)

圖2 基于RPM的集成制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1. 集成制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 該集成制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)把RPM技術(shù)作為整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期的一個(gè)核心環(huán)節(jié)。RPM技術(shù)與前期的快速反求工程(RRE: RapidReverse Engineering)、后續(xù)的快速模具制造(RT:Rapid Tooling)技術(shù)、其它先進(jìn)制造技術(shù)及企業(yè)內(nèi)外部的網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)集成的快速響應(yīng)制造系統(tǒng)，這樣，RPM技術(shù)的優(yōu)越性及形成的經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)得到更為充分的體現(xiàn)。圖2所示是基于RPM的集成制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
   對(duì)于單件或小批量生產(chǎn)，可直接由RPM系統(tǒng)制造。對(duì)于大批量生產(chǎn)，則由RPM系統(tǒng)加工出原型，利用RT技術(shù)生產(chǎn)大批零件。如果要快速?gòu)?fù)制某物品(在雕刻、珍貴文物復(fù)制、手術(shù)用器官模型等方面有應(yīng)用)，則可利用RRE采集待復(fù)制物體的數(shù)據(jù)，進(jìn)行物體的三維CAD模型重建，模型經(jīng)處理后，再輸入到RPM系統(tǒng)制作原型。
   圖2中的測(cè)試系統(tǒng)包括各種檢測(cè)及測(cè)量設(shè)備，如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、核磁共振、激光快速掃描儀、動(dòng)態(tài)測(cè)試儀等。產(chǎn)品或原型經(jīng)檢測(cè)分析合格后方能投入生產(chǎn)。企業(yè)不必花重金添置完備的測(cè)試裝置，可將零件送交專門的檢測(cè)單位檢測(cè)。
   快速成型、快速模具制造、快速反求工程及并行工程、虛擬制造等配套技術(shù)在Internet、Intranet支持下，便形成一個(gè)快速響應(yīng)的集成制造系統(tǒng)，企業(yè)也可因此加快開發(fā)產(chǎn)品、開拓市場(chǎng)的步伐。
2. 集成制造系統(tǒng)特點(diǎn) 與傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法相比，該系統(tǒng)在以下方面大大縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，提高了產(chǎn)品質(zhì)量:
   1. 反求工程技術(shù)的引入使得建造CAD模型的過程方便且快捷，節(jié)省了大量的人工建造CAD模型時(shí)間。
   2. CAD模型到加工數(shù)據(jù)的處理過程自動(dòng)化。省卻了傳統(tǒng)的CAPP、CAM編程環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了原型的加工過程自動(dòng)化，降低了對(duì)技術(shù)人員或操作人員的技術(shù)要求。
   3. 虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用提高了開發(fā)合格產(chǎn)品的一次成功率，避免了產(chǎn)品開發(fā)中的多次反復(fù)而造成的時(shí)間和財(cái)力的浪費(fèi)。
   4. 企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)能力大大提高。該系統(tǒng)以網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)技術(shù)為支撐，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為實(shí)現(xiàn)手段，綜合使用了各種先進(jìn)的制造技術(shù)，充分實(shí)現(xiàn)了人、管理及技術(shù)三者間的有機(jī)結(jié)合。
3. 臺(tái)式快速成型系統(tǒng) 快速成型裝置是整個(gè)集成制造系統(tǒng)的核心，目前推出的快速成型裝置大都報(bào)價(jià)很高，暫不適宜推廣到中小企業(yè)中去。
   快速成型技術(shù)將會(huì)向著降低成本、提高效率、簡(jiǎn)化工藝的方向發(fā)展，目的是為普及和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
   為此，我們?cè)凇?63計(jì)劃”的支持及有關(guān)單位的配合下，在借鑒研制微機(jī)械快速成型系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研制了臺(tái)式快速成型系統(tǒng)。
   該系統(tǒng)具有體積小、成本低、材料國(guó)產(chǎn)化的特點(diǎn)，尤其適合于國(guó)內(nèi)廣大的中小企業(yè)。系統(tǒng)沒有采用昂貴的激光器作為光源，而是采用了紫外光較為豐富的紫外燈。針對(duì)該燈，開發(fā)了一套體積小、成本低的調(diào)制及控制裝置，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的多種自動(dòng)控制。在材料方面，同有關(guān)單位合作已成功開發(fā)出幾種性能較好的樹脂，樹脂無味、無毒、基本實(shí)現(xiàn)了材料的國(guó)產(chǎn)化。
   系統(tǒng)噪聲小、重量輕、無三廢排放，可將打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等一同用作辦公設(shè)備。系統(tǒng)的造價(jià)及運(yùn)行成本僅為國(guó)外同類設(shè)備的1/10～1/20。

4 微機(jī)械快速成型技術(shù)

圖3 光造型技術(shù)兩種加工方式

1. 采用約束液面式的加工方法 固化層片堆積的方向是向下，而不是向上。圖3a為一般光造型技術(shù)采用的自由液面式，圖3b為約束液面式。約束液面式可提高零件制作精度，不需使用刮平樹脂液面的機(jī)構(gòu)，制作時(shí)間有較大縮短。
   由于窗板與樹脂固化物分離性小，需要對(duì)窗板表面進(jìn)行一定的處理。在進(jìn)行了關(guān)于表面處理的分離性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考慮到透明性、強(qiáng)度以及耐熱性的要求，選擇了含有氟樹脂的材料涂覆在窗板表面上。
2. 采用CAD直接法 CAD模型建造完以后，直接在CAD系統(tǒng)內(nèi)對(duì)該模型進(jìn)行切片，而不必轉(zhuǎn)化為89: 文件格式。這一方法可以避免所有小三角形平面逼近而產(chǎn)生的逼近誤差，更適合于微機(jī)械制造。
3. 小固化單元，高加工分辨率 本系統(tǒng)采用光譜極窄(0.1nm)、發(fā)散角極小的氮分子激光器，激光經(jīng)光學(xué)子系統(tǒng)調(diào)制后得到極微細(xì)的光束，該光束隨著工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)而逐點(diǎn)、逐線、逐面地固化液態(tài)光敏樹脂。這種樹脂的固化顆粒小，從而保證了高加工分辨率應(yīng)具有小固化單元的要求。

5 結(jié)論