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快速制造技术在产品设计实现中的作用

发布时间:2022-11-05 13:05:06 来源:网友投稿

【摘要】:此研究通过对新产品开发流程的现状分析,结合快速制造技术的技术手段,旨探索更快捷、更经济的新产品开发流程。研究目的是使现有的新产品开发过程与设计实现更好对接,除了在新产品开发流程中,设计主体应做到经济性和保证实效性。另外,通过研究还发现主要矛盾在于设计开发主体对产品开发实现的了解与快速制造技术发展存在差距。研究意义是通过研究发现解决现存的产品开发主要矛盾的方法,使快速制造技术在新产品开发领域发挥更大的作用。

【关键词】:快速制造;设计实践;检验

1、新产品开发流程现状

当前,新产品开发成为推动创新型社会和增加企业市场竞争力的有效途径,其原动力除了创新力本身,还有许多方面,新产品开发这个过程自身的时长和阶段划分就能很大程度的影响新产品的诞生。目前,通过调研,可以将新产品开发总结为以下三种:社会型、学院型、创造型。

社会型新产品开发是最普遍的一种产品开发流程,其主体为企业或公共机构,在产批开发初期有着强大的调研基础和资金支撑,产品在实现性方面更易实现。这些产品正是由于根基牢固,从而需要稳定的迭代节奏,以及良好的市场 创新竞争力。在设计实现手段中,由于有资金支持和开发经验,开发者使用这种模式开发时需要在设计对接生产之前进行验证,这就需要使用快速制造技术。

学院型设计开发流程指依托在校生灵感以及设计竞赛产生的作品,通过合理性的改良进行生产的流程。这种流程实现率低,创新度高,有大量的灵感基础,但制约实现率的矛盾在于设计主体对产品生产缺乏了解,从而设计结构、造型不利于实现。通过对快速制造的了解学习以及参与,能够改善这样的现状。

以上两种方式均为正想推进的产品开发流程,在一些设计创造领域例如汽车设计,在三维模型之前,油泥模型为设计师的创造手段,而对设计的验证、推敲依然需要依赖生产前的快速制造技术,进行缩比例模型制作。另外,一些设计雏形作品不具备生产条件,在创造之初需要进行多次模型进行验证。

2、快速制造技术现状

快速制造技术又称快速成型技术,融合了计算机技术、自动化控制技术以及材料技术为一体,通过CAD图纸、CAM计算机辅助制造、CNC计算机控制技术实现材料快速成型。快速制造技术通过对三维模型进行数字化、网格化分层处理,将路径传递给自动化控制设备,并对材料进行该路经加工,通过二维截面堆积或二维方向对材料进行切削,实现三维立体模型。其制造主要分为五个步骤:计算机模型设计,标准化文件形成,三维数据切片处理,模型加工,后期处理。

现有的快速成型技术的制造工艺方面可以分为两大类,以切面堆积的加法方式,以及用铣床做减法的方式。

SLA指光固化成型技术,使用光敏树脂做为基本原料,用计算机将整个数字模型进行切片处理,得到多个断面,使用紫外线激光束沿着断面对液体进行扫描,光敏树脂随之被固化,这一过程多次反复,基准平台逐渐下降,最终在液态光敏树脂液面之下形成三位实体模型。

LOM为分层实体制造技术,该工艺原料为纸张,使用CAD系统对数据模型进行切片处理,获取断层轮廓图,通过自动化设备根据电子轮廓图带动原材料在切割台上进行移动,同时,热压装置通过对热熔胶和纸张进行加压处理,使纸张原料粘合,而对纸张的切割,则使用激光,同时配合工作台的移动完成切片制造,最后通过人工敲打使废料与模型脱离。

SLS是指激光粉末燒结,该工艺是将粉末原材料铺洒到成型零件,之后刮平处理,使用二氧化碳激光器在零件截面进行照射烧结,做后进行打磨、烘干等操作。

CNC为数控雕刻机的缩写。这种成型方式为切削成型,根据数据模型计算出铣床轨迹,对原材料进行切削,得到三维模型。

3、快速制造技术在设计检验过程中的应用设计验证

众所周知,制约产品研发、试制的瓶颈是缺乏先进的快速制造技术。如今,先进的快速制造技术打破了传统的产品研发顽固约束,可以使研发团队在制造模具之前,能够利用相对模具开发更低成本的手段,从图纸直接跳跃到实物去感受自己的设计。这可以实现小批量多品种产品的生产需求,可以用快速制造技术得到与真实产品几乎完全相同品质的样机外观。除此之外,产品开发团队可以在试制阶段,利用模型产品、样机等几乎与实际生产的产品一样的产品,在洽谈会上拿到订单。除此之外,研发团队可以将能够避免的错误解决在量产化的开模具之前。

当然,这里的快速制造技术还包括能够把你手绘的草图做成油泥模型,用三维扫描技术获取数据,经工程软件完成数字建模,为模具制造提供最准确的数字参数,实现从感性设计到理性设计的转变。

4、快速制造推动设计实践合理性

在学院型和创造型设计主体的设计作品中,多次的快速制造参与经验能够推动这些设计主体产生作品的合理性,在设计开发的源头避免一些阻碍灵感与实现对接过程中的错误。

另一方面,在快速制造小批量样机后,能够让各种设计主体对设计概念有一个具象的认识,可以缩短整个设计周期以及改良周期的时间,抢占市场,得到更好的商机。

参考文献:

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