基于三维打印的快速制造

                                              金天拾，吴云翔

                                 (上海美唐机电科技有限公司，上海201804)

基于三维打印的快速制造是在快速成型基础上发展起来的新技术，无需模具或工夹具就可以从三维CAD模型直接生产结构复杂的塑料或金属零件。从设备、材料、工艺方案等方面阐述了基于三维打印快速制造的特点和应用。

    快速制造（Rapid Manufacturing）是近年来在快速成形（Rapid Prototyping）基础上发展起来的新技术，能够快速地进行单件或小批量最终使用功能零件的生产，而非原型件、评价模型或展品。快速制造与快速成形一样是基于叠层制造原理，将材料一层层叠加而成为实体零件。快速制造无需模具或工夹具就可以从三维CAD模型直接生产结构复杂的塑料或金属零件，具有供应链短、生产步骤少、交货迅速等一系列优点，特别是开拓了产品的创新空间，应用前景十分广阔。

1产品设计理念的革命［1］

    传统的产品设计重要原则是“制造驱动”，即在设计时首先要考虑能不能制造出来、工艺性好不好。因此，绝大多数产品不得不由若干零件组成部件去完成某种功能，这种“为了制造的设计（Design for Manufacturing）”理念限制了设计师的创造性，并导致产品零件数量增多、工艺流程复杂、生产管理繁琐等诸多问题，甚至有时不得不放弃产品某些应有的但暂时无法实现的功能和特性。

    快速制造推翻了“为了制造的设计”的教条，而反过来建立新的理念“为了设计的制造”（Manufacturing for Design），即“设计驱动”，制造应该为设计服务，而决不是约束设计的创造性。新的理念是只要设计得出来，就应该能够制造出来。图1描述了这种设计理念的变迁。

快速制造使产品的设计构思聚焦于产品的功

图1新的产品设计理念

    能和用户的喜爱，而不是面向生产和制造过程。这种数字化时代的产品设计理念是一场革命，它赋予设计师无限的创造空间，使以前无法想象的复杂结构以及产品的许多新功能得以实现。

快速制造的特点是直接运用CAD数据为用户提供最终产品，因此每一件产品都可以按照用户的个性化需求进行生产。由于生产过程不需要模具、刀具和夹具，使用同样的设备，生产1件和10 000件在单件成本上差别有限，推翻了增加批量可提高生产效率和降低成本的定律，因而适合单件小批量生产和客户化定制。

2快速制造设备

    快速制造设备按照工艺特点可分为激光烧结、三维打印和金属熔融3大类。本文以EOS公司的激光烧结设备为例，对设备及塑料和金属零件的快速制造过程进行阐述。

2.1Formiga P 100激光烧结机［2］

    EOS公司2008年推出的Formiga P 100是小型、快速和高效的塑料零件激光烧结制造设备，其工作空间为200mm×250mm×330mm，采用功率为30W的CO2激光器对聚酰胺或聚苯乙烯塑料粉末......

作者简介：金天拾(1971—),男，浙江温州人，上海美唐机电科技有限公司高级工程师，主要研究方向为三维打印、快速制造。

（文章来源《机械设计与制造工程》如需详细资料请联系江苏机械门户网）