【摘 要】快速成型技术目前已成为国际上一项新的专业技术，得到越来越多的人的关注。这项新技术与传统工艺相比，成本相对低、生产效率高。通过机械铸造可以铸成形状较大、较复杂的铸件。所以，结合机械铸造和快速成型技术不仅可以保证产品的实用性，也可以确保产品的经济性。
【关键词】快速成型；机械铸造；应用
在机械制造业的不断发展中，铸造行业也面临新的问题，即快速制造。对于制造生产单件或小批量的零件需要确保制造的柔性以及生产成本。传统的制造工艺因为技术的限制难以满足现代生产的需要，所以，在铸造的过程中需要积极引进先进的技术，确保市场占有率以及产品的质量，提高市场竞争力。快速成型技术可以把原来的设计进一步加工并且形成实体，不利用模具也可以塑造形状。利用快速成型技术生产的模型可以用到产品使用功能验证以及设计验证等方面，对产品设计及优化增加依据。确保产品的开发成功率，有利于缩小产品的开发周期，降低成本投入。
1 快速成型技术
快速成型技术是一项国际上新开发的科技成果，其核心在于计算机技术以及材料技术，与过去的机械加工不同，通过CAD制成零件的几何信息，再使用激光束抑或其他措施把原材料变换成零件。使用这种方式，可以节省时间和成本，在很大程度上提高铸造的灵活性和生产效率。
2 快速成型的原理
快速成型技术不仅在制造的思想和实现的方法方面有重要突破，而且对零件质量、性能和制作时间等方面也有很大的进步。它的基本原理如下：每个三维零件是被二维平面沿相同坐标方向而叠加起来，所以，在分析的过程中，可以把三维实体分离，在一个平面里做信息分析，利用熔结、聚合作用等方法，一层一层有区别地固化液体材料或粘结固体材料，按要求快速制作出零部件。其利用的关键制造方式是把新的材料不断添加到工件上，从而完成零件制作。
3 快速成型技术的方法
现在快速成型技术的主要方法有：立体平板印刷法、逐层轮廓成型、激光分层烧结法、融化堆积、光掩膜法、陶瓷壳法。由于方法不同，在使用过程中的具体工艺也会有所区别，各具特点，但是，这些工艺的具体使用流程却很相仿。以上方法很多仍处在研究的阶段，也有一些已投入实用，例如：立体平板印刷法就是一种比较成熟的技术方法，而且在市场上占有一定的市场份额。
4 基于快速成型技术的机械铸造应用
4.1 直接铸造法
直接铸造法其中的主要特点是一步成型，在这过程中不需要经过转化形状，通过金属浇铸的办法形成金属零件。由于金属零件不用改变其他形状，所以称为直接铸造法。这种方法一般用于铸造简单的零件。直接铸造法有两种模式：
（1）直接壳型铸造法。利用激光烧结陶瓷粉，激光在烧结中有选择性，可以完成对壳型零件的一次性铸造。运用这种方法，第一是在辅助设计软件里，把零件模型变化为壳型，再设定浇注系统，壳型的厚度一般选择5-10毫米。使用激光烧结时烧结非零件材料，而零部分就却还是粉末。在烧结完成之后，固化剩下的部分就可以得到壳型，最后向壳型物体内浇筑就可以得到金属零件。这种方式可以节省一些传统的过程，如模具的设计、制造等，这样可以有效加速零件加工。同时这种方法也有缺陷，以这种方式制成的零件，它的表面粗糙度比较高。所以这种技术方法的重点就是选择壳型厚度，优化表面粗糙以及固化工艺等。
（2）直接制模铸造法。直接制模铸造时利用粘接剂连接，直接铸模制成的金属成型的特点是柔性、环保，这种方法对外形复杂以及内部结构都可以制作，选择材料的时候可以使用铸造用砂形成砂型，浇注后就可以铸成金属零件。这种方法成本低，尺寸比较大，可以用于铸造结构复杂、体积大的零件。
4.2 一次转制法
一次转制法即快速成型之后仍要继续与别的制造工艺结合铸成最终产品。这种方法适合用作制造单件、小批量零件。
（1）砂型铸造用模快速成型。第一先选用树脂材料利用快速成型的技术完成模样的制作，其后进行喷涂抑或镀金以得到准确的原型。再者就可以将得到的原型放到模板上加工生产。其中的具体程序如下：①通过辅助软件设定零件的加工数量、圆角以及起模斜度等；②在系统中传入数据，即可得到经过微修后的相关的零件模样；③把得到的模样拼接制成模板，模样过大的情况可以使用分模块的方法进行；④形成最终的模样。一般情况下，为了降低材料的使用量，节约上机的时间，会把模样的背面会设计为蜂窝状。这种设计需要考虑模型的承受压力，同时，考虑到要提高模型的耐磨性，制造时要在模型的表层进行电镀铝合金，也可把特氟隆塑料喷涂在表层。
（2）铸造熔模的快速成型。利用辅助设计软件和三维成型设备铸造陶瓷壳，其优点在于有利于减少熔模铸造所花费的时间，可省去压型、蜡模等一些工序。不仅如此，这种模型可以完全不用考虑蜡模变形等因素，因此，其优势还在于增加零件的精准度，铸造中空零件。使用这种技术，工厂就可以在一周之内制成高精度的零件，极大提高生产效率。
（3）铸造消失模的快速成型。主要指融积成型FDM、叠层实体制造LOM等一些方式产生树脂抑或热塑性材质的原型能够快速成型。把成型模样用耐火材料涂上，同时将其放入装满干砂的密封箱中，并把空气抽空，使砂型结实起来。这是把已经融化的金属倒入砂型里，最后烧掉模样，即可铸成金属零件。因为烧模样的过程中会留下一些灰分，会影响零件的质量，所以利用选择性激光烧结并使用PMMA构造模样，这样才能减少灰分。
4.3 二次转制法
二次转制法的核心在于利用快速成型铸造出原型模样，通过选择硅橡胶、蜡和聚氧脂等一系列材料进行浇注，形成软模具，之后把其和陶瓷型铸造、熔模铸造等其他铸造法相结合，从而制成金属零件。因为由原型再到金属零件需要两次抑或两次以上的转换，因此这工艺被称为二次转制法。这种方法适用于制造批量金属零件。值得关注的是，这项技术的核心在于软模具精确的尺度以及处理模具表层的粗糙度。
5 结束语
快速成形技术作为现在国际上成型工艺中新的关注点，机械铸造作为一项传统的工艺，结合这两门技术各自的特点和优势，从而在新产品开发中获得经济效益以及社会效益。本文阐述了快速成型的原理以及主要方法，并对快速成型的机械铸造的应用进行分析说明，希望能够给大家带来借鉴。
参考文献：
[2]张勇，王超.基于快速成型技术的水泵铜叶轮的快速铸造[J].铸造，2011（5）.
[3]陈勇.基于快速成型技术的机械铸造生产研究[J].中国科技纵横，2015（1）.
