[00327802]聚苯乙烯泡沫塑料快速成形技术

聚苯乙烯泡沫塑料是一种价廉、质轻、来源丰富的石油副产品。聚苯乙烯泡沫塑料的用途广泛，在包装、装饰及广告领域有着重要的地位。

传统聚苯乙烯泡沫塑料成形加工技术，主要有二种方法：1）发泡成形技术，适合大批量生产。采用一次发泡聚苯乙烯泡沫珠粒，在模具中发泡成型的方法。这种方法除专用发泡成型设备外还需要价格昂贵的金属模具。2）热丝手工切割技术，适合单件、小批量生产。这种方法加工效率低、精度及表面光洁度差，只能完成无精度要求切割任务。 随着 CNC 技术的发展，计算机控制下的聚苯乙烯泡沫塑料热丝切割成形技术逐渐代替了手工切割技术，在该方面研究主要有美国 CROMA、波兰 MEGAPLOT 公司以及我们课题组，典型产品如图 1 所示。这种加工技术对于简单二维或回转体零件具有高的加工效率和精度，但对如图 2 所示复杂聚苯乙烯产品的加工无能为力。

复杂三维聚苯乙烯泡沫塑料产品具有广阔的市场空间，它不仅可以应用于制造业中消失模铸造的铸造模样，同时在广告、装饰装潢领域，应用日趋广泛。为实现复杂三维零件的加工，我们课题组将快速成形技术的叠层加工原理引入到聚苯乙烯成形技术中，同时结合点热源加工的概念，研发了聚苯乙烯泡沫塑料快速成形技术。其基本原理是根据产品设计的 CAD 模型，借鉴叠层制造技术的加工成形理念，采用基于计算机的开放式数控加工系统带动电热加工刀具在三维方向非接触切割聚苯乙烯泡沫塑料材料，获得聚苯乙烯泡沫塑料原型。该成形方法处于国际领先地位，具有加工速度快，成形精度高，表面质量好，制造成本低等特点。该方法与配套设备已申报国家发明专利。

2、项目研究现状：目前聚苯乙烯快速成形技术已完成加工策略研发(定厚度加工和定角度加工策略)，加工路径生成及加工控制软件研发，配套的快速成形设备样机研发（图3）等工作，所加工的典型零件如图 2 所示。可以说，本项目已完成实验室研究阶段的工作。这些工作已发表 3 篇论文和获得 2 项国家发明专利授权。