[發明專利]網格化快速原型制造方法

有效

• 申請號: 201110388004.8
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102521436A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 白曉亮;張樹生
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 姚敏杰

技術領域

本發明屬于快速制造技術領域，涉及一種網格化快速原型制造方法。

背景技術

快速原型技術(簡稱RP技術)，是20世紀80年代后期發展起來的一項先進制造技術，與傳統的材料“變形成形”和“去除成形”等加工方法不同，RP技術是基于離散或堆積成形原理的新型數字化成形技術，其基本原理是將三維實體模型按一定方向離散為一系列具有微小厚度的二維片層，快速原型成型機利用特定的材料制造片層實體，并且通過熔結、聚合、粘結等手段使其逐層堆積成一體，從而完成所設計的新產品樣件、模型或模具、甚至整個實體的快速原型制造。RP技術可以大大縮短加工周期、降低產品研制的成本，對促進企業產品創新、提高產品競爭力有積極的推動作用。

目前RP技術主要用于快速概念設計原型制造、快速模具原型制造等方面。快速制造(Rapid?Manufacturing，簡稱RM)是基于離散或堆積成形原理的先進制造技術的總稱，其目的是由產品的三維CAD模型數據直接驅動，堆積材料單元而完成任意復雜具有使用功能的零件，實現快速原型制造是RP技術的主要發展目標之一。目前RP技術研究主要集中在大型微型零件的制造、新方法的研究和開發、新設備的研究與開發、與反求技術的融合、與傳統機械加工技術的集成、新材料的研究與開發、工件的多彩化和制造的網絡化等方面。

RP技術起源于美國，目前美國在RP技術領域內仍然處于領先地位；日本集中在SLA工藝以及LOM工藝方面的研究與設備開發；歐共體也設立過多個針對RP的項目計劃，以擴大和深化RP技術在歐洲的研究、開發和應用；以色列的概念模型機在世界上領先，其推出的桌面化RP設備性價比很高。在我國，較早涉足RP領域研究與設備開發的單位主要有清華大學、西安交通大學、華中科技大學以及北京隆源自動化成形公司等研究機構。清華大學的分層實體制造(SSM)和熔融擠壓制造(MEM)工藝及設備，西安交通大學推出的LPS和CPS系列成型機和相應的光敏樹脂，華中科技大學研發的HR系列成形機和成形材料，北京隆源公司開發出的選區激光粉末燒結(SLS)快速成型機等在國內外具有較大的影響力。

美國新澤西工學院提出了一種快速冰凍成形(RFP)的新技術；斯坦福大學研發的形狀沉積制造SDM(Shape?Deposition?Manufacturing)；在基于微滴噴射的RP鑄型制造方面，清華大學和佛山峰華公司的無木模鑄型制造技術PCM(Patternless?Casting?Manufacturing)和美國ProMetal公司的快速鑄型制造技術(RST)走在前端。美國、日本等研究機構以及國內的清華大學、南京航空航天大學在微納米技術領域內的快速制造技術進行了研究。

直接金屬零件的快速成型已經成為目前RP技術研究的熱點，針對特種性能金屬材料關鍵件的直接制造，RP技術發展出了激光選區熔化(SLM-Selective?Laser?Melting)、激光熔覆快速制造(LENS、DMD、LAM、DLF等)和電子束選區熔化技術(EBSM、EBM)等工藝。噴射成形、分層制造與傳統機械加工的集成、新材料開發、與反求技術的融合以及網絡化快速原型等方向的研究也比較多。

在國內外公開發表的文獻資料中，尚未看到新的網格化快速原型制造類似的方法。網格化快速原型制造本身是一項新的制造方法，但是其具體實現仍然離不開現有的技術手段。網格化快速原型制造技術的實現涉及到計算機、材料、化工等多個學科的交叉，其實現需要的關鍵技術包括：圖形技術、CAD或CAM技術、連接技術、仿真技術等。

發明內容

為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種可完成大型構建的快速原型制造、真正實現快速成形以及解決大尺度模具或零件的快速原型制造的網格化快速原型制造方法。

本發明的技術解決方案是：本發明提供了一種網格化快速原型制造方法，其特殊之處在于：所述方法包括以下步驟：所述網格化快速原型制造方法包括以下步驟：

1)獲取待加工物件的三維模型并將三維模型離散為網格單元并進行仿真分析；所述網格單元是基本制造單元；所述基本制造單元包括片件以及用于連接片件的桿件；

2)對板材及線材進行切割分別形成基本制造單元的片件和桿件；

3)將基本制造單元中的片件和桿件進行連接完成待加工物件的快速原型制造。

上述片件的形狀是三角形、四邊形、五邊形或六邊形；所述網格單元對應的形狀是三角形、四邊形、五邊形或六邊形。

上述片件是三角形時，所述步驟2)的具體實現方式是：