快速成形和快速模具制造技术

　　不用传统的机床与模具就可以快速制造汽车零部件，这一切听起来是不可思议的，但却是事实。不过，在过去的近十年时间里，这项技术在国内的推广并不顺利。

　　用纸可以制造零部件

　　纸的强度有多大？它一撕就破，这是众所周知的常识。如果告诉你，现在有种纸比木头还硬，可以用于制造汽车零部件的样件，你信不信？

　　这不是天方夜谭，是事实。

　　不得不承认，随着现代科学技术的发展，人类的智慧会创造出超越普通常识的神话。 

　　这些特殊的纸张还不够神奇，因为他们不过是王运赣教授研制出来的快速成形系统所需的原料而已。

　　真正神奇的，是支持这个系统的技术———快速成形技术。

　　10月15日，在北京昆仑饭店的中国汽车工程学会2003年会现场，上海富奇凡机电科技有限公司董事长王运赣教授向记者介绍了快速成形技术。

　　“1990年，我作为华中理工大学的教授，受美国自然科学基金会（NSF）的邀请，出席了在亚利桑那州召开的NSF年会。在随后的参观访问中，我接触了刚问世不久的快速成形机。当时我就被它深深吸引，并立刻产生了一种预感———快速成形技术必将风靡全球！”王教授回忆道。“回国后，我马上开始了这方面的研究。”

　　当时，王教授从湖北省科委那里得到了一笔研究液态光敏树脂快速成形的经费，并取得了初步成功。不过由于所用的液态光敏树脂和相应的快速成形机的价格太高，难以商品化，研究陷入困境。这时，国外兴起了一种以纸为原料的快速成形技术，由于在成形过程中，纸始终是固态的，没有状态变化，因此翘曲变形小，非常适合中、大型零部件成形。王运赣采用这种新原料进行研究，并在半年后试制成功了国内第一台以纸为原料的快速成形机。

　　“1995年，我们参加北京机床博览会，我们的机器在会场引起轰动。”王教授的言语中透露出一丝自豪。

　　不用钢模，照样生产塑料件

　　王教授曾经接到过一个订单，对方在没有现成钢模的情况下，要求在10天后交付10套保险杠样品，要的是能够装车直接使用的。而他们按要求交货了。

　　如果没有快速成形技术，现实又是什么样的呢？

　　“如果没有现成的模具，这是不可能的。”谈到这个问题时，王教授的语气十分坚决。

　　“为什么？”记者问道。

　　“汽车的开发、生产离不开模具，尤其是铸造、锻压、注塑等工艺，没有模具就做不出产品。而模具的开发、制作时间与成本又是整个汽车开发时间和成本的主要部分。据美国汽车制造工业统计，其平均67％以上的投资与模具有关。”王教授这样答道。

　　那么，如果按照传统方法，这10套保险杠该如何生产呢？

　　据介绍，人们应该首先设计出保险杠的图纸，然后根据图纸锻造出钢坯或者铝坯，再经过复杂、费时的机械加工得到模具，最后再利用模具和注塑机注塑出保险杠。

　　这大约需要多长时间呢？

　　王运赣答道：“就现在的状况看，通常，一付大型、复杂的模具的开发需要6个月以上的时间；一付小型、中等复杂的模具也需要3个月以上的时间开发。” 

　　而现在，运用快速硅橡胶模与浇注反应成形聚氨酯塑料，可以在短短的几天内提供几件至几十件的高强度、高精度塑料件。

　　国内外同行技术差距较大

　　听起来，快速成形技术非常高深，其实不然，它的原理比较简单。

　　传统的加工法就像是雕刻，通过“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，通过将一层层小毛坯逐步叠加成大工件。因此，它不必采用传统的加工机床和模具，只需传统加工方法10％～30％的工时和20％～35％的成本，就能直接制造出产品样品或模具。

　　虽然国内某些公司的技术实力在国际上是处于领先地位的，但和国外先进水平相比，国内快速模具制造行业有以下三个方面的差距：现在国内的品种不到10种，远少于国外已商品化的20多种，特别是尚未开展高档快速模具的研发和生产；另外，由于制作品种有限，对于具体客户而言，缺乏灵活性和适应性；最后，国内行业还不具备大型、复杂、精密快速模具的生产能力。

　　关键在于认识的转变

　　在谈话过程中，记者发现了一个问题：早在1994年，王运赣就开发出了样机，先进国家也早在几年前就大量采用多种快速模具，而我国却很少有人采用快速模具制造新技术。

　　据介绍，虽然早在1994年就研制出样机，但是问题接踵而来———进一步改进和商品化的大量资金和高品质元器件无法解决。对此，王运赣也感到束手无策。

　　“按照当时人们对快速成形效用理解程度来看，如果仅限于在国内解决问题，将有很大的困难。”王教授解释道：“样机是在武汉做的，但是商品化却是在新加坡做的。在过去几年，新加坡方面发展得很顺利。现在产品已经销售到德国、印尼等地。”

　　但即使是现在，快速成形技术在国内的推广还是不很顺利。虽然，现在一汽公司和东风公司等一些大型企业已经开始用快速成形的模具代替传统的木模了，但是，另外一种大量需要的快速注塑模却鲜为人知，即使有一些研究机构、公司能制作硅橡胶模，也只限于小型的简单产品。因而在试制新车时，不得不从日本、韩国等进口昂贵的样件。这是因为，原来在业内有个经典的说法———“批量生产塑料件非钢模不可”，而钢模的制作既费时又费钱，因此，试制新车时根本不可能用钢模。然而现在，国外不仅用快速模具能生产中小批量的塑料件，还能更快、更省、更好地大批量生产塑料件，模具的寿命与钢模相同。

　　为什么会这样？

　　“首先要在思想认识上有所转变，不能墨守成规。”王运赣在谈到国内汽车工业模具的现状时如此说。“比如原有的观念是，上批量的产品，没有钢模是不行的。事实上，快速模具完全可以与钢模竞争。”

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