縱觀當前快速成形技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,可明顯看出如下發(fā)展和應(yīng)用趨勢:
由于大量的原創(chuàng)性發(fā)明來自于中小企業(yè),針對他們的需求設(shè)計制造快速成形設(shè)備成為該領(lǐng)域的一個重要方向。成形空間較小、價格較低、可靠性更高、操作簡便甚至無需培訓(xùn)、材料和運行費便宜成為適于中小企業(yè)應(yīng)用的RP設(shè)備所必備的條件。為此,國內(nèi)外主要RP設(shè)備制造公司相繼推出新設(shè)備,它們分別是ZCorporation公司的Z310plus、Stratasys公司的Dimension系列和Prodigyplus、北京太爾時代公司的太爾Print3D和太爾miniPrint3D等。如太爾miniPrint3D,成形空間為130×130×130mm3,使用材料為ABS塑料,顏色多種(如白、紅、黃等)、強度高、彈性好、操作簡便;一鍵打印,無需培訓(xùn);耗材僅為國外的1/2;設(shè)備小巧美觀,無噪音和污染,宜于辦公室使用;智能支撐,支撐易剝離;軟件ModelWizard功能強大。
特種性能金屬材料關(guān)鍵件的直接快速制造是快速成形技術(shù)發(fā)展的另一重要趨勢,其特征:(1)成形材料為特種性能金屬材料(鈦、鎢及高溫合金);(2)直接得到功能零件;(3)主要應(yīng)用于航天、國防、醫(yī)療等領(lǐng)域。成形方法有三種:(1)激光選區(qū)燒結(jié)和熔化技術(shù)(SLS、SLM);(2)激光熔覆快速制造技術(shù)(LENS、DMD、LAM、DLF等);(3)電子束選區(qū)熔化技術(shù)(EBSM、EBM)。激光燒結(jié)的成形件強度不夠高,而激光熔覆則強度高,但功率大(≥2KW)。電子束選區(qū)熔化技術(shù)具有能量利用率高、可成形材料廣泛、真空環(huán)境無污染、成形速度快等特點,正受到更多的關(guān)注和研究。
微納米加工正成為快速制造的新領(lǐng)域,日本大阪大學我國學者將雙光子吸收與光固化RP相結(jié)合,用非線性方法獲得了尺寸小于光學亞衍射限,達到120nm的微結(jié)構(gòu),完成了“納米!。美國UniversityofIllinois將微筆噴射與RP相結(jié)合,成型網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu),絲徑為0.5~5.0μm清華大學利用激光捕獲粒子或者細胞,與RP相結(jié)合,進行微米級結(jié)構(gòu)堆積成型。
鑄造工業(yè)是快速制造發(fā)展的老領(lǐng)域,近幾年成績頗豐。目前主要有基于微滴噴射的RP鑄型制造和基于激光束的RP鑄型制造兩大類,前者的研究單位有清華大學和佛山峰華公司的無木模鑄型制造技術(shù)(PCM)和美國ProMetal公司的快速鑄型制造技術(shù)(RST);后者主要有我國華中科技大學和北京隆源公司及德國EOS公司的覆膜砂激光選區(qū)燒結(jié)技術(shù)(DirectCast)。PCM技術(shù)成本低、無需木模,型、芯同時成形、無起模斜度、易于制造含自由曲面的大型鑄型(≈1500mm),而DirectCast易達到較高的精度,鑄型尺寸小(一般小于500mm),成本較高,能量利用效率低。
隱形牙畸正領(lǐng)域正在成為快速制造應(yīng)用的重要領(lǐng)域。北京時代天使生物科技有限公司采用CXM-I型牙頜石膏模型層析設(shè)備和Auro-350光固化設(shè)備(北京殷華公司制造)和牙頜畸形過程計算機輔助診斷與矯治設(shè)計系統(tǒng)(OrthoDS,清華大學激光快速成形中心開發(fā))完成研發(fā),并投入運營。
生物材料快速制造是發(fā)展極快的RP新領(lǐng)域。清華大學開發(fā)的低溫沉積制造LDM工藝將快速成形的離散-堆積原理與熱致相分離法相結(jié)合完成具有精細分級結(jié)構(gòu)的組織工程支架低溫下成形,保持了生物材料的活性。采用LDM工藝完成了孔隙率達90%的聚酯-磷酸鈣骨支架,與第四軍醫(yī)大學合作,進行了大段骨的損傷修復(fù)和大段人工骨誘導(dǎo)羊腰椎椎體間脊柱融合。多分支多層血管支架研究的進展也是生物材料RP成形技術(shù)的成就之一。
基于RP工藝,清華大學于2003和2005年分別完成第一代和第二代細胞三維受控組裝機,多種類型的細胞及仿生外基質(zhì)材料在計算機控制下,按設(shè)計的結(jié)構(gòu)被排布成一種特殊的(合適的)空間結(jié)構(gòu),形成類組織前體,經(jīng)培養(yǎng)而發(fā)育成具有特定生理、生化和力學功能的組織。細胞三維受控組裝技術(shù),是構(gòu)建復(fù)雜組織器官、生物傳感器和微生理系統(tǒng)的重要前沿技術(shù)。