高效的快速成型数据处理 - 文章

高效的快速成型数据处理

作者：胡发宗陈建

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前言

快速成型采用材料逐层堆积的方法，直接、快速、自动地制造零件或原型，而且成型形状不受限制，这对新产品设计制造来说大大缩短了产品研发周期，降低了产品研发失败风险，降低了产品制造成本，还能制造出任意形状的产品。

快速成型机都是基于STL文件进行操作，STL文件是快速成型（Rapid Prototyping）行业公认的标准文件格式，因此读入快速成型机的 STL文件的好坏直接决定了原型制造的质量、精度和速度。开发针对STL文件进行专业编辑处理的软件，也是当前的RP研究的热点和难点之一。

1．STL文件越来越大

RP设备的工作台面越大，意味着可加工的零件尺寸越大。众所周知，在保持同样精度要求的前提下，零件的复杂程度相似的情形下，零件越大，文件就越大。这就需要软件能够更高效地处理大型文件。快速原型制造最常用的前处理软件Magics经过15年的发展，已经发展成为了一个集成的RP、RT、RM平台。特别是去年推出了Magics X版本，更是大大提升了软件处理大型文件的能力。首先是其使用三种内存模式，分别是压缩方式、标准方式和虚拟内存方式。压缩方式用于不会对三角片的结构产生改变的操作，而标准模式内存模式下，可以进行任何操作。如果PC的物理内存溢出，硬盘上的空余空间将被用作虚拟内存，这样就可以处理更加大型且复杂的模型，如图1所示。

2．快速修复STL文件的错误

大型、复杂的文件在由传统CAD文件格式转化为STL文件格式的过程中，难免会出现错误。如何快速地修复这些错误，将会决定零件是否能用于快速原型生产。Magics的最新版本为了加快对零件的渲染，增加了对刷新频率的检测。用户可以设置一个帧频值，当屏幕的刷新频率小于该帧频值时，软件就可以自动使用线框显示。

新版本还增强了修复向导的功能。现在使用修复向导，基本上可以自动修复90％以上有缺陷的STL文件。图2即为完全使用修复向导修复的零件。增强的修复向导功能可以帮助客户快速地解决修复问题，从而可以充分体现快速原型制造快的特点。

图2

3．快速的零件切层

3D systems、 EOS、 Stratasys、Sanders等RP机器都是基于STL文件的切层文件上进行工作，要进行RP加工就必须先对STL模型作切层处理。Magics Slice功能可快速对STL模型切层，片层会自动修复，并且在切层开始之前，你还可以预览、检查切层。C-Tools模块为3D Systems SLA 250机器输出零件轮廓线，并对轮廓线内部进行填充。

4．高效的SLA支撑

针对SLA的工艺特点，Magics提供了高效的自动支撑生成。支撑的可供选择的样式主要有块状支持、线状支持、点状支持、肋板状支持，并且还可以将块状、线状和肋板状支持组合成为组合支持。为了节省支撑材料，在满足强度的前提下，对支持进行穿孔，如图3所示。

并且与零件的接触可是使用锯齿，这样做可以最大限度地减小对零件表面质量的影响，而且支撑也容易除去，同时大大降低了后处理的工作强度。

5．提高SLS的生成效率

当生产厂商为了提高设备开启的效率，需要一次性在平台上生产尽可能多的零件时，往往会为零件的合理摆放花费大量时间。Magics可以对多个零件进行三维的嵌套摆放，从而最大限度地一次性生产更多的零件，如图4所示。并且，对摆放好的零件可以进行干涉检查，从而避免生产出废品。

6．快速的夹具设计

大尺寸、形状复杂的零件生产出来以后需要用夹具进行保护，避免损坏变形等。固定好的零件可以非常方便地进行检查、测量、运输、焊接、装配、展示等， Magics Rapidfit可以快速半自动地生成支架，所有的快速原型制造的方法都可以生产这些支架，支架可以安装在底座或支撑梁上。Magics Rapidfit还可以自动生成装配说明文档。

图5 韩国某汽车厂商运用RapidFit模块进行夹具支撑设计

图6 欧洲某汽车厂商运用RapidFit模块进行夹具支撑设计

图7 自动生成装配说明文档

结论

RP机器的性能直接影响了快速成型制造出来的产品的速度和质量精度。但合理地使用软件可以进一步提升RP机器的性能和效率，提高材料利用率、产品成型速度，为RP生产达到事半功倍的效果。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/28/2006)


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