快速成形和快速模具制造技術

采用不用傳統的機床與模具就可以快速制造汽車零部件，這一切聽起來是不可思議的，但卻是事實。不過，在過去的近十年時間里，這項技術在國內的推廣并不順利。 
       用紙可以制造零部件 
       紙的強度有多大？它一撕就破，這是眾所周知的常識。如果告訴你，現在有種紙比木頭還硬，可以用于制造汽車零部件的樣件，你信不信？
    　這不是天方夜譚，是事實。
    　不得不承認，隨著現代科學技術的發展，人類的智慧會創造出超越普通常識的神話。
    　這些特殊的紙張還不夠神奇，因為他們不過是王運贛教授研制出來的快速成形系統所需的原料而已。
    　真正神奇的，是支持這個系統的技術———快速成形技術。
    　10月15日，在北京昆侖飯店的中國汽車工程學會2003年會現場，上海富奇凡機電科技有限公司董事長王運贛教授向記者介紹了快速成形技術。
    　“1990年，我作為華中理工大學的教授，受美國自然科學基金會（NSF）的邀請，出席了在亞利桑那州召開的NSF年會。在隨后的參觀訪問中，我接觸了剛問世不久的快速成形機。當時我就被它深深吸引，并立刻產生了一種預感———快速成形技術必將風靡全球！”王教授回憶道。“回國后，我馬上開始了這方面的研究。”
    　當時，王教授從湖北省科委那里得到了一筆研究液態光敏樹脂快速成形的經費，并取得了初步成功。不過由于所用的液態光敏樹脂和相應的快速成形機的價格太高，難以商品化，研究陷入困境。這時，國外興起了一種以紙為原料的快速成形技術，由于在成形過程中，紙始終是固態的，沒有狀態變化，因此翹曲變形小，非常適合中、大型零部件成形。王運贛采用這種新原料進行研究，并在半年后試制成功了國內第一臺以紙為原料的快速成形機。
    　　“1995年，我們參加北京機床博覽會，我們的機器在會場引起轟動。”王教授的言語中透露出一絲自豪。
    　不用鋼模，照樣生產塑料件
    　王教授曾經接到過一個訂單，對方在沒有現成鋼模的情況下，要求在10天后交付10套保險杠樣品，要的是能夠裝車直接使用的。而他們按要求交貨了。
    　如果沒有快速成形技術，現實又是什么樣的呢？
    　“如果沒有現成的模具，這是不可能的。”談到這個問題時，王教授的語氣十分堅決。
    　“為什么？”記者問道。
    　“汽車的開發、生產離不開模具，尤其是鑄造、鍛壓、注塑等工藝，沒有模具就做不出產品。而模具的開發、制作時間與成本又是整個汽車開發時間和成本的主要部分。據美國汽車制造工業統計，其平均67％以上的投資與模具有關。”王教授這樣答道。
    　那么，如果按照傳統方法，這10套保險杠該如何生產呢？
    　據介紹，人們應該首先設計出保險杠的圖紙，然后根據圖紙鍛造出鋼坯或者鋁坯，再經過復雜、費時的機械加工得到模具，最后再利用模具和注塑機注塑出保險杠。
    　這大約需要多長時間呢？
    　王運贛答道：“就現在的狀況看，通常，一付大型、復雜的模具的開發需要6個月以上的時間；一付小型、中等復雜的模具也需要3個月以上的時間開發。”
    　而現在，運用快速硅橡膠模與澆注反應成形聚氨酯塑料，可以在短短的幾天內提供幾件至幾十件的高強度、高精度塑料件。
    　國內外同行技術差距較大
    　聽起來，快速成形技術非常高深，其實不然，它的原理比較簡單。
    　傳統的加工法就像是雕刻，通過“去除”毛坯上大于工件的材料得到工件；而快速成形就像是捏泥人，通過將一層層小毛坯逐步疊加成大工件。因此，它不必采用傳統的加工機床和模具，只需傳統加工方法10％～30％的工時和20％～35％的成本，就能直接制造出產品樣品或模具。
    　雖然國內某些公司的技術實力在國際上是處于領先地位的，但和國外先進水平相比，國內快速模具制造行業有以下三個方面的差距：現在國內的品種不到10種，遠少于國外已商品化的20多種，特別是尚未開展高檔快速模具的研發和生產；另外，由于制作品種有限，對于具體客戶而言，缺乏靈活性和適應性；最后，國內行業還不具備大型、復雜、精密快速模具的生產能力。
    　關鍵在于認識的轉變
    　在談話過程中，記者發現了一個問題：早在1994年，王運贛就開發出了樣機，先進國家也早在幾年前就大量采用多種快速模具，而我國卻很少有人采用快速模具制造新技術。
    　據介紹，雖然早在1994年就研制出樣機，但是問題接踵而來———進一步改進和商品化的大量資金和高品質元器件無法解決。對此，王運贛也感到束手無策。
    　“按照當時人們對快速成形效用理解程度來看，如果僅限于在國內解決問題，將有很大的困難。”王教授解釋道：“樣機是在武漢做的，但是商品化卻是在新加坡做的。在過去幾年，新加坡方面發展得很順利。現在產品已經銷售到德國、印尼等地。”
    　但即使是現在，快速成形技術在國內的推廣還是不很順利。雖然，現在一汽公司和東風公司等一些大型企業已經開始用快速成形的模具代替傳統的木模了，但是，另外一種大量需要的快速注塑模卻鮮為人知，即使有一些研究機構、公司能制作硅橡膠模，也只限于小型的簡單產品。因而在試制新車時，不得不從日本、韓國等進口昂貴的樣件。這是因為，原來在業內有個經典的說法———“批量生產塑料件非鋼模不可”，而鋼模的制作既費時又費錢，因此，試制新車時根本不可能用鋼模。然而現在，國外不僅用快速模具能生產中小批量的塑料件，還能更快、更省、更好地大批量生產塑料件，模具的壽命與鋼模相同。