[发明专利]网格化快速原型制造方法

说明书

技术领域

本发明属于快速制造技术领域，涉及一种网格化快速原型制造方法。

背景技术

快速原型技术(简称RP技术)，是20世纪80年代后期发展起来的一项先进制造技术，与传统的材料“变形成形”和“去除成形”等加工方法不同，RP技术是基于离散或堆积成形原理的新型数字化成形技术，其基本原理是将三维实体模型按一定方向离散为一系列具有微小厚度的二维片层，快速原型成型机利用特定的材料制造片层实体，并且通过熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，从而完成所设计的新产品样件、模型或模具、甚至整个实体的快速原型制造。RP技术可以大大缩短加工周期、降低产品研制的成本，对促进企业产品创新、提高产品竞争力有积极的推动作用。

目前RP技术主要用于快速概念设计原型制造、快速模具原型制造等方面。快速制造(Rapid Manufacturing，简称RM)是基于离散或堆积成形原理的先进制造技术的总称，其目的是由产品的三维CAD模型数据直接驱动，堆积材料单元而完成任意复杂具有使用功能的零件，实现快速原型制造是RP技术的主要发展目标之一。目前RP技术研究主要集中在大型微型零件的制造、新方法的研究和开发、新设备的研究与开发、与反求技术的融合、与传统机械加工技术的集成、新材料的研究与开发、工件的多彩化和制造的网络化等方面。

RP技术起源于美国，目前美国在RP技术领域内仍然处于领先地位；日本集中在SLA工艺以及LOM工艺方面的研究与设备开发；欧共体也设立过多个针对RP的项目计划，以扩大和深化RP技术在欧洲的研究、开发和应用；以色列的概念模型机在世界上领先，其推出的桌面化RP设备性价比很高。在我国，较早涉足RP领域研究与设备开发的单位主要有清华大学、西安交通大学、华中科技大学以及北京隆源自动化成形公司等研究机构。清华大学的分层实体制造(SSM)和熔融挤压制造(MEM)工艺及设备，西安交通大学推出的LPS和CPS系列成型机和相应的光敏树脂，华中科技大学研发的HR系列成形机和成形材料，北京隆源公司开发出的选区激光粉末烧结(SLS)快速成型机等在国内外具有较大的影响力。

美国新泽西工学院提出了一种快速冰冻成形(RFP)的新技术；斯坦福大学研发的形状沉积制造SDM(Shape Deposition Manufacturing)；在基于微滴喷射的RP铸型制造方面，清华大学和佛山峰华公司的无木模铸型制造技术PCM(Patternless Casting Manufacturing)和美国ProMetal公司的快速铸型制造技术(RST)走在前端。美国、日本等研究机构以及国内的清华大学、南京航空航天大学在微纳米技术领域内的快速制造技术进行了研究。

直接金属零件的快速成型已经成为目前RP技术研究的热点，针对特种性能金属材料关键件的直接制造，RP技术发展出了激光选区熔化(SLM-Selective Laser Melting)、激光熔覆快速制造(LENS、DMD、LAM、DLF等)和电子束选区熔化技术(EBSM、EBM)等工艺。喷射成形、分层制造与传统机械加工的集成、新材料开发、与反求技术的融合以及网络化快速原型等方向的研究也比较多。

在国内外公开发表的文献资料中，尚未看到新的网格化快速原型制造类似的方法。网格化快速原型制造本身是一项新的制造方法，但是其具体实现仍然离不开现有的技术手段。网格化快速原型制造技术的实现涉及到计算机、材料、化工等多个学科的交叉，其实现需要的关键技术包括：图形技术、CAD或CAM技术、连接技术、仿真技术等。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可完成大型构建的快速原型制造、真正实现快速成形以及解决大尺度模具或零件的快速原型制造的网格化快速原型制造方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种网格化快速原型制造方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤：所述网格化快速原型制造方法包括以下步骤：

1)获取待加工物件的三维模型并将三维模型离散为网格单元并进行仿真分析；所述网格单元是基本制造单元；所述基本制造单元包括片件以及用于连接片件的杆件；

2)对板材及线材进行切割分别形成基本制造单元的片件和杆件；

3)将基本制造单元中的片件和杆件进行连接完成待加工物件的快速原型制造。

上述片件的形状是三角形、四边形、五边形或六边形；所述网格单元对应的形状是三角形、四边形、五边形或六边形。

上述片件是三角形时，所述步骤2)的具体实现方式是：