1快速成型技术快速成型技术快速成型技术，又称RapidPrototypingManufacturing(RPM)技术，诞生于20世纪80年代末。它是一种基于材料积累法的高技术制造技术，被认为是近20年来制造领域的重大成就。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学和激光技术于一体，能够自动、直接、快速、准确地将设计思想转化为具有一定功能的原型或直接制造零件，为零件原型制作和检验新的设计思想提供了一种高效、低成本的实现手段。即快速成型技术是利用3D CAD的数据，通过快速成型机将一层层的材料堆砌成实体原型。快速原型技术的特点(1)制造原型所用的材料没有限制，各种金属和非金属材料都可以；(2)样机具有较高的再现性和互换性；(3)制造工艺与制造原型几何无关，在加工复杂曲面时更为优越；(4)加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造成本降低50%，加工周期节省70%以上；(5)技术集成度高，可以实现设计制造一体化；RP的背景(1)随着全球市场一体化的形成，制造业竞争激烈，产品开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发(快速设计和快速工装)的能力(周期和成本)成为制造业全球竞争的实力基础。(2)制造业为了满足用户不断变化的需求，要求制造技术具有很强的柔性，可以在不增加产品成本的情况下小批量甚至单件生产。因此，产品开发的速度和制造技术的灵活性至关重要。(3)从技术发展来看，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及，为新的制造技术的出现奠定了技术物质基础。RP技术的基本原理快速成型技术是在计算机的控制下，基于离散和累积的原理，采用不同的方法来累积材料，最终完成零件的成型制造的技术。1.从成形的角度来看，零件可以看作是“点”或“面”的叠加。从CAD电子模型中离散获得“点”或“面”的几何信息，再结合成形工艺参数信息，控制材料由点到面、由面到体有规律、精确地堆积零件。2.它从制造的角度出发，根据CAD建模生成零件的三维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其他方法逐层堆积材料，形成原型或零件。快速成型技术的种类近十年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争非常激烈。特别是计算机技术的迅速普及和CAD/CAM技术的广泛应用，使得RP技术以异常高的速度发展，显示出强大的生命力和广阔的应用前景。快速成型技术以其高集成度、高柔性和高速度得到了迅速发展。目前，快速成型技术有几十种，其中有四种基本类型：立体光刻设备法、分层实体制造法、选择性激光烧结法和熔融沉积制造法。1.SLA(stereolithographyaparatus)工艺，也称为光成型、立体光刻和立体印刷，其特征在于使用液态光敏树脂作为填充液体罐的材料，由计算机控制的激光束跟踪分层的横截面并照射液体罐中的液态树脂，从而使这层树脂固化。之后升降台下降一层，成型的一层再覆盖一层树脂。然后，扫描新的层，并固化新的层。这种工艺的特点是原型零件精度高，goo 2.分层实体制造(LOM)工艺或叠层实体制造，其技术原理是根据零件的分层几何信息切割箔和纸，将得到的层粘合成三维实体。工艺流程是：先铺一层箔，然后在电脑的控制下用CO和激光切出这层的轮廓，把非零件部分全部切掉，方便去除。当这一层完成后，再铺上另一层箔片，用滚筒滚压并加热使粘合剂固化，使新铺好的一层能牢固地粘合在成型体上，然后切割这一层的轮廓，重复这一过程直到加工完成，最后去掉被切碎的部分，得到一个完整的零件。该工艺具有工作可靠、模型支撑好、成本低、效率高的特点。缺点是前处理和后处理费时费力，不能制造空心结构件。3.选择性激光烧结SLS(SelectiveLaserSintering)工艺，常用的材料有金属粉末、陶瓷、ABS塑料等材料作为成型材料。工艺流程如下：首先在工作台上铺一层粉末，然后在计算机的控制下用激光束进行选择性烧结(零件的空心部分仍是粉末材料不烧结)，烧结后的零件凝固在一起形成零件的实心部分。一层完成后，进行下一层，新的一层与前一层烧结牢固。所有烧结完成后，移除多余的粉末以获得烧结部件。这种工艺的特点是材料范围广，不仅可以制造塑料件，还可以制造陶瓷、金属、蜡等材料。该样机建模精度高，原型强度高，可用于功能测试或装配仿真。4.熔融沉积制造(FDM)工艺也称为熔融沉积制造。其工艺过程是以热塑性成型材料丝为材料，通过加热器的挤出头将材料丝熔化成液体。计算机控制挤压头沿零件各截面轮廓精确移动，使熔化的热塑性材料丝从喷嘴中挤出，覆盖在已建成的零件上，在极短的时间内迅速固化，形成一层材料。之后，挤压头沿轴向向上移动一小段距离，以构建下一层材料。以这种方式，层从下到上堆叠以形成实体模型或零件。该工艺具有使用维护简单、成本低、速度快等特点。一般复杂程度的原型只需要几个小时就能成型，而且无污染。除了以上四种最熟悉的技术，还有很多技术已经付诸实践，如3D打印技术、光屏蔽技术、直接壳法、直接烧结技术、全息干涉制造等。RP技术的应用提高RP技术的应用水平是促进RP技术发展的一个重要方面。目前，快速成型技术已广泛应用于工业建模、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕塑、珠宝等领域。而且随着这项技术本身的发展，它的应用领域还会不断扩大。RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面：(1)快速原型技术在新产品设计过程中的应用，为工业产品的设计者和开发者建立了一种全新的产品开发模式。RP技术的应用可以快速、直接、准确地将设计思想转化为具有一定功能的实物模型(样品)，不仅缩短了开发周期，还降低了开发成本，使企业在激烈的市场竞争中占得先机。(2)在机械制造领域的应用RP技术由于自身的特点，在机械制造领域得到了广泛的应用，多用于制造单件、小批量的金属零件。一些特殊复杂的零件，由于只需要单件或50件以下的小批量生产，一般可以采用RP技术直接成型，成本低，周期短。(3)快速制模。传统工装耗时长，成本高。将快速原型技术与传统模具制造技术相结合可以大大缩短制造周期 快速原型技术在模具制造中的应用可分为直接成型和间接成型两种。直接成型是指通过RP技术直接堆叠模具，间接成型是指先制造快速成型零件，然后复制零件得到所需模具。(4)在医学领域的应用近年来，人们对RP技术在医学领域的应用进行了更多的研究。基于医学图像数据，利用快速成型技术制作人体器官模型，对于外科手术具有重要的应用价值。(5)在文化艺术领域的应用在文化艺术领域，快速原型制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。(6)在航天技术领域的应用在航天领域，气动地面模拟实验(即风洞实验)是先进航天飞机系统(即航天飞机)设计中必不可少的重要环节。本实验使用的模型具有形状复杂、精度高、流线型的特点。利用RP技术，根据CAD模型，由RP设备自动完成实体模型，可以保证模型的质量。(7)在家电行业的应用目前，快速成型系统已经在国内家电行业得到了很大程度的推广和应用，使得很多家电企业走在了中国的前列。如：广东的美的、华宝、科龙；江苏的春兰、小天鹅；青岛海尔等。相继采用快速成型系统开发新产品，并收到良好的效果。快速成型技术被广泛应用。相信随着快速原型制造技术的不断成熟和完善，将会在越来越多的领域得到推广和应用。快速成型技术的发展方向从目前RP技术的研究和应用现状来看，快速成型技术的进一步研究和发展主要包括以下几个方面：(1)开发性能良好的快速成型材料，如成本低、易成型、变形小、强度高、耐用、无污染等。(2)提高RP系统的处理速度，探索并行制造的工艺方法。(3)提高快速成型系统的可靠性，增加其生产率和制造大型零件的能力，优化设备结构，特别是提高成型零件的精度、表面质量、力学和物理性能，为进一步的模具加工和功能实验提供基础。(4)开发高性能的快速原型制造软件。提高数据处理的速度和精度，研究开发CAD原始数据直接切片的方法，减少STL格式转换和切片过程带来的精度损失。(5)开发新的成型能源。(6)快速成型方法和工艺的改进与创新。金属直接成形技术将成为未来研究和应用的又一热点。(7)快速原型技术与CAD、CAE、RT、CAPP、CAM、高精度自动测量、逆向工程的集成研究。(8)完善网络化服务研究，实现远程控制。