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快速成型技术

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四种常见快速成型技术

四种常见快速成型技术

四种常见快速成型技术第一种常见快速成型技术：数控加工技术。

数控加工技术是一种机器控制加工技术，利用计算机及其相应的程序控制生产设备，进行机械加工，使得一次处理能完成的で一台以上的机器工具构成的加工中心,部件在台面上面固定，四个或以上的自动工具装在滑轨上, 根据电脑程序指定的加工参数，自动更换、安装选择夹具，分别做加工工作，从而完成制件定位、撬开、冲孔、攻丝、开槽、铰榫等复杂加工工作。

数控加工技术主要采用机械加工加工，适用于大批量生产或多种多样零件快速、高效率、低成本加工，且图纸精度高、表面光洁度高等。

第二种常见快速成型技术：熔融塑料成型技术。

熔融塑料成型技术首先将原料加工成模板，然后将模板放入机器中，当原料温度到达要求时，机器自动把原料按照设定的温度、时间及力度压入模具内，形成冷却后的成型物体。

这种技术利用塑料的特性，具有效率高，成型精度高，成型时根据原料的特性可以做出不同的加工处理，并且具有强度大，防水，耐高低温的特点，适用于各种塑料制品的快速成型。

第三种常见快速成型技术：射出成型技术。

射出成型技术指在机械压力下将原料熔融输送到射出模具成型模块中，随后由冷却系统冷却，完成制件的快速成型。

这种技术主要用于金属铸件、塑料件等的制造，具有造件精度高，尺寸稳定性好，表面光洁，强度高，厚度一致，成型快，节省材料等优点。

第四种常见快速成型技术：热压成型技术。

热压成型技术是把金属或塑料原料置于型模具内，用压力和热量同时共同作用，使金属和塑料原料发生塑性变形而成型的一种快速成型技术。

该技术采用型模具可以实现造型精度高、制件造型美观，制造完后制件可以免去热处理步骤；并且利用该技术进行多余的金属屑的再生，形成复合制件，极大的降低了制件的生产成本。

快速成型技术名词解释

快速成型技术名词解释

快速成型技术名词解释快速成型技术是一项技术，它可以使制造业的工人以更快的速度制造出更加精细的产品。

近年来，快速成型技术受到越来越多的注意，应用于各种行业，被广泛用于产品设计和制造。

快速成型技术是由计算机控制的，可以控制机器运动，形成有规律的加工过程，以此实现零件的快速成型。

它主要分为三类：数控加工，三维打印以及机器视觉技术。

数控加工是一种用计算机控制机器，根据3D模型和CAM程序来制造产品的技术。

这种技术有助于实现快速的成型，准确的加工尺寸，低成本，高效的加工过程。

三维打印是一种通过添加一层又一层的材料，利用计算机模型制造物品的技术。

它的优点是快速、正确，可以在非常短的时间内创建出复杂的模型，可以根据需要自由更改模型，减少加工时间，并有效地提高产品质量。

机器视觉技术是一种通过计算机分析图像来实现三维定位的技术。

它可以把机器与环境中的物体联系起来，使机器能够捕获到物体的形状、尺寸、位置等信息，用于快速成型。

在快速成型技术中，数控加工是一种关键技术。

它可以准确控制和执行加工程序，使零件具有更高的一致性，并可以实现更精细、更复杂的加工。

三维打印可以用于制造一些复杂的零件，它可以更有效地制造零件，并且具有非常快的速度。

机器视觉技术则可以实现对被加工零部件的快速、精确的过程检测，以便快速成型。

总的来说，快速成型技术的应用可以提高制造业的生产效率，减少成本，提升产品质量，为制造业提供了一种新的制造模式。

它不仅可以大大提高制造业的生产效率，还可以增强了制造业运作的灵活性，满足当下客户对于快速交付的需求。

快速成型技术的应用不仅有利于提高产品质量，也实现了资源的有效利用，促进了社会的可持续发展。

在未来，将会有更多的应用程序和新的技术出现，更好地满足客户的需求，使制造业更加先进和可持续。

快速成型技术

快速成型技术
目前快速成型机的数据输入主要有两种途径：一是设计人员利用计算机辅助设计软件 (如 Pro /Engineering , SolidWo rks, IDEAS, M DT, Auto CAD等 ) ，根据产品的要求设计三维模型 ， 或将已有产品的二维三视图转换为三维模型； 另一种是对已有的实物进行数字化 ， 这些实物可 以是手工模型、工艺品等。这些实物的形体信息可以通过三维数字化仪、 CT和 MRI等手段采集 处理 ,然后通过相应的软件将获得的形体信息等数据转化为快速成型机所能接受的输入数据 。
其在处理速度上都可以很好的满足需求，而且时间跨度不大，有利于实现产品开发的高速闭环反馈。 其二：集成化，快速成型技术使得设计环节和制造环节达到了很好的统一，我们知道在快速 成型的操作过程中，计算机中
的CAD模型数据会通过软件转化的方式，自动生成数控指令，依据数据的转化实现对于部件的合理加工。由此看来设计和 制造之间的鸿沟不再存在，达到了高度的集约化。 其三：适用性，快速成型技术，适翻分层技术制造工艺，将复杂的三维切成二维来处理，极大的简化了加工流程，在不存 在三维刀具的干涉的前提下，高效的处理好复杂的中空结构。无论是从理论上来讲，还是从实践上来讲，其技术的适用性 可以应对任何的复杂构件制造。 其四：可调整性，快速成型技术，即真正意义上的数字化系统，是制造业中的利器，我们操作员仅仅需要合理设置一下相 关的参数和属性， 就可以有针对性的处理好各种产品的样品制造和小批量生产；而且在此过程中，保证了成型过程的柔韧 性。 其五：自动化，快速成型技术，实现了完全的自动化成型，只要操作人员输入相关的参数,在不需要多少干涉的情况下，实 现整个过程的自动运行。
从技术发展角度看，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 术的产生奠定了技术物质基础。

快速成型技术

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b.设计的易达性
• 可以制造任意复杂形状的三维实体模型，快速成型技术不受零件几何 形状的限制，在计算机管理和控制下能够制造出常规加工技术无法实 现的复杂几何形状零件的建模，能充分体现设计细节，尺寸和形状精 度大为提高，零件不需要经一步加工。
c.快速性
• RP技术是一项快速直接地单件零件的技术。可以直接接受产品设计 （CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型，大大缩短新 产品开发周期、降低成本、提高开发质量。
分层实体成型——LOM成ห้องสมุดไป่ตู้工艺
• LOM(Laminated Object Manufacturing)工艺或称为叠层实体 制造，其工艺原理是根据零件分层几 何信息切割箔材和纸等，将所获得的 层片粘接成三维实体。其工艺过程是： 首先铺上一层箔材，然后用CO，激 光在计算机控制下切出本层轮廓，非 零件部分全部切碎以便于去除。当本 层完成后，再铺上一层箔材，用滚子 碾压并加热，以固化黏结剂，使新铺 上的一层牢固地粘接在已成形体上， 再切割该层的轮廓，如此反复直到加 工完毕，最后去除切碎部分以得到完 整的零件。该工艺的特点是工作可靠， 模型支撑性好，成本低，效率高。缺 点是前、后处理费时费力，且不能制 造中空结构件。
选择性激光烧结成型——SLS成型工艺
SLS(Selective Laser Sintering)工艺，常 采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材 料的粉末作为成形材料。其工艺过程是： 先在工作台上铺上一层粉末，在计算机控 制下用激光束有选择地进行烧结(零件的 空心部分不烧结，仍为粉末材料)，被烧 结部分便固化在一起构成零件的实心部分。 一层完成后再进行下一层，新一层与其上 一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成 后，去除多余的粉末，便得到烧结成的零 件。该工艺的特点是材料适应面广，不仅 能制造塑料零件，还能制造陶瓷、金属、 蜡等材料的零件。造型精度高，原型强度 高，所以可用样件进行功能试验或装配模 拟。

四种常见快速成型技术

四种常见快速成型技术

四种常见快速成型技术FDM丝状材料选择性熔覆 Fus ed Dep osi tion Mod eling 快速原型工艺是一种不依*激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法,简称FDM。

丝状材料选择性熔覆的原理室,加热喷头在计算机的控制下,根据产品零件的截面轮廓信息,作X-Y平面运动。

热塑性丝状材料如直径为1.78m m的塑料丝由供丝机构送至喷头,并在喷头中加热和溶化成半液态,然后被挤压出来,有选择性的涂覆在工作台上,快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。

一层截面成型完成后工作台下降一定高度,再进行下一层的熔覆,好像一层层"画出"截面轮廓,如此循环,最终形成三维产品零件。

这种工艺方法同样有多种材料选用,如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。

这种工艺干净,易于操作,不产生垃圾,小型系统可用于办公环境,没有产生毒气和化学污染的危险。

但仍需对整个截面进行扫描涂覆,成型时间长。

适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。

由于甲基丙烯酸ABS M AB S 材料具有较好的化学稳定性,可采用加码射线消毒,特别适用于医用。

但成型精度相对较低,不适合于制作结构过分复杂的零件。

FD M快速原型技术的优点是：1、操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。

2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。

3、尺寸精度较高,表面质量较好,易于装配。

可快速构建瓶状或中空零件。

4、原材料以卷轴丝的形式提供,易于搬运和快速更换。

5、材料利用率高。

6、可选用多种材料,如可染色的A BS和医用A BS、PC、PP SF等。

FDM快速原型技术的缺点是：1、做小件或精细件时精度不如SLA,最高精度0.127mm。

2、速度较慢。

SL A敏树脂选择性固化是采用立体雕刻Stereo litho gra phy原理的一种工艺,简称SLA,也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。

在树脂液槽中盛满液态光敏树脂,它在紫外激光束的照射下会快速固化。

快速成型技术

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（3）原材料有污染，可能使皮肤过敏。
2020年12月29日星期二
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2.分层实体制造 分层实体制造（laminated object manufacturing，简称为LOM）
也称为薄形材料选择性切割，是近几年才发展起来的一种快速成型技术。 LOM的展开装置将涂有热熔胶的箔材带（如涂覆纸、涂覆陶瓷箔、金属 箔、塑料箔）经热压辊加热后，一段段送至工作台上方。LOM的激光切 割系统，根据三维模型提取的每一个横截面的轮廓，在计算机的控制下， 用CO2激光束对工作台上的箔材沿轮廓线切割成所需制件的内外轮廓， 制件轮廓以外的区域被切割成小方块，成为废料。在该层切割完成后， 工作台下降相当于一个纸厚的高度，然后新的一层纸再平铺在刚成型的 表面，通过热压装置将其与已切割的型面黏结在一起，激光束再一次进 行新的轮廓切割，以此逐步得到各层截面，并黏结在一起，形成三维产 品。其原理如图4-30所示。该工艺材料的厚度一般为0.07～0.15 mm， 由于激光束只需扫描面轮廓，因而成型速度较快，制件完成后用聚氨酯 喷涂即可。
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2.间接制模 利用快速成型技术，结合精密铸造、硅橡胶、粉末烧结等技术可
间接制造出模具。其最关键的技术是利用快速原型制造出模芯，然后 再用该模芯去复制与型芯对应的外模。一般是先制造出石膏型或陶瓷 型，再由石膏型或陶瓷型浇注出金属模具。常用的间接制模的加工方 法包括金属喷涂法、硅橡胶模法、熔模精铸法和精铸型腔法。
FOM成型速度较慢，适合成型小塑料件特别是瓶状和中空 零件，具有工艺简单、费用较低的特点。但制件的翘曲变形小， 需要设计支承结构。此外，由于其成型精度较低，因而难以构 建结构复杂的零件。为了克服成型速度较慢这一缺点，可采用 多个热喷头同时进行涂覆，以提高成型效率。

快速成型技术

快速成型技术

第六章快速成型技术 (2)4.1 快速原型技术简介 (2)4.1.1 快速成型的基本原理 (2)4.1.2 快速成型的工艺过程 (3)4.1.3 快速原形技术的特点 (4)4.2 RP工艺方法简介 (5)4.2.1典型RP工艺方法简介 (5)4.2.2 典型快速成型工艺比较 (8)4.2.3 其他快速成型工艺 (9)4.3 SCPS350紫外光快速成型机 (9)4.3.1 SCPS350紫外光快速成型机基本原理及制作过程 (9)4.3.2 SCPS350紫外光快速成型机床控制软件的介绍 ..................................... 错误!未定义书签。

4.3.3 SCPS350紫外光快速成型机机床实例讲解............................................. 错误!未定义书签。

第六章快速成型技术4.1 快速原型技术简介快速成型(Rapid Prototyping)是上世纪80年代末及90 年代初发展起来的新兴制造技术，是由三维CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。

它集成了CAD 技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。

由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。

与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。

通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合，已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。

快速成型技术自问世以来，得到了迅速的发展。

由于RP技术可以使数据模型转化为物理模型，并能有效地提高新产品的设计质量，缩短新产品开发周期，提高企业的市场竞争力，因而受到越来越多领域的关注，被一些学者誉为敏捷制造技术的使能技术之一。

快速成型技术概述

快速成型技术概述

快速成型技术概述
快速成型技术是一种用于生产快速成型零件的制造技术，它能够使用多种不同的材料，在短时间内产生复杂形状的平面或立体物品。

快速成型技术可以大大减少制造时间，提高生产效率，大大降低成本，并提供更多的可能性来实现复杂的设计。

快速成型技术主要有三类:3D打印，热成型和激光熔融成形。

3D打印技术是一种基于数字模型的直接成型技术，用于制造复杂的塑料零件。

它是一种层层堆积的3D打印技术，通过连续堆积多层薄膜的方式在物料上建立3D零件的模型，从而直接制作出3D零件。

热成型技术是用热力加工膜材，使材料形状发生变形，从而制造出所需的三维形状的一种成型技术。

它是一种快速、简单、经济的加工技术，热成型技术用于制造塑料、橡胶、金属、纤维等多种材料的形状。

激光熔融成型技术是一种采用激光技术，将金属粉末逐层熔融成形的成型加工技术。

它通过激光产生高温熔融，从而将金属粉末熔融到形状模具中，形成三维零件。

快速成型技术

快速成型技术
➢ SLA工艺 ➢ LOM工艺 ➢ SLS工艺 ➢ FDM工艺 ➢ 3DP工艺 ➢工艺特点及常用材料
光造型SLA工艺
Stereolithography Apparatus
SLA技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作 的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光(如 λ=325nm)的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量 急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。SLA工作原 理图。SLA工艺方法是目前快速成型技术领域中研 究最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。
实验设备
XYZ扫描运动系 统 喷头及送丝机构
加热及温控系统
数控系统
控制机构
MEM系统
运动近控制单元
材料供给单元
环境营造单元
X轴定位
Y轴定位
Z轴定位
材料预热、送进
环境加热
堆积头
材料加热、挤出
控制原理
MEM-350控制系统由两部分组成：运动控制系统和温度控制系统。 在系统中，计算机（PC）通过数控卡控制XYZ扫描运动系统，喷头及送 丝机构也通过数控卡进行控制。
LOM工作原理
供料机构转动带动收料轴和供料轴，带动料带 移动，使新层移到加工区域，工作台上升到加工平 面，热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加 一个料厚，再在新层上切割截面轮廓。如此反复直 至零件的所有截面粘接、切割完，得到分层制造的 实体零件。
LOM特点
LOM工艺只须在片材上切割出零件截面的轮 廓，而不用扫描整个截面。因此成形厚壁零件的 速度较快，易于制造大型零件。工艺过程中不存 在材料相变，因此不易引起翘曲变形，零件的精 度较高，小于0.15mm。工件外框与截面轮廓之间 的多余材料在加工中起到了支撑作用，所以LOM 工艺无需加支撑。

快速成型技术概述

快速成型技术概述

三、快速成型技术的特点 优点： • 制造任意复杂的三维几何实体。 • 快速成型产品单价与原型的复杂程度和制造 数量无关。 • 高度的柔性。 • பைடு நூலகம்型的快速性 • 信息过程和材料过程一体化。 • 技术的高度集成。
缺点： • 成型后的残余应力难以消除。 • RP技术能够处理的材料种类有限。 • 成型材料和设备价格高 • 只适用小批量生产 • 成型精度和速度不够。
四、快速成型制造工艺分类 按制造工艺原理分：
1）光固化成型（SLA）★ 2）分层实体制造（LOM) 3) 选择性激光烧结（SLS） 4) 熔融沉积制造（FDM) 5) 三维打印（3DP）
五、快速成型技术的应用：
1、在新产品研发中的应用： • 概念模型的可视化、设计评价。 • 结构设计验证与装配干涉校验。 • 性能和功能测试 2、在模具中的应用：（RT—快速模具制造） • 直接快速模具制造（树脂模、陶瓷模、金属模） • 间接快速模具制造（软质模具—硅胶模具、环氧 树脂、低熔点合金模具；硬质模具—精密铸造、 熔模铸造法、电火花加工等）。
3.在快速铸造中的应用 利用快速成型技术直接制造铸造用的蜡膜、消 失模、模样、模板、型芯或型壳等。
4.在艺术领域的应用 工艺品的制造和古文物的仿制。 • 在艺术家的创作中的应用，把创作灵感变成成品， 可以进行修改。 • 在珍稀艺术品复制或修复中的应用。 5.在医学领域的应用 • 设计和制作可植入假体 • 外科手术规划
六、快速成型技术的现状和发展趋势 现状： 快速成型技术工艺日趋成熟。 在功能上从原型制造到批量定制发展； 在应用上集中在产品的设计、测试、装配。 从RP—RM的转变。 发展趋势： 1.材料成型和材料制备 2.生物制造和生长成型 3.计算机外设和网络制造 4.快速成型与微纳米制造 5.直写技术与信息处理

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2）三维模型的近似处理。 由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似处理， 以方便后续的数据处理工作。由于STL格式文件格式简单、实用，目前 已经成为快速成型领域的准标准接口文件。它是用一系列的小三角形平 面来逼近原来的模型，每个小三角形用3个顶点坐标和一个法向量来描 述，三角形的大小可以根据精度要求进行选择。STL文件有二进制码和 ASCll码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比ASCII码输出 形式的文件所占用的空间小得多，但ASCII码输出形式可以阅读和检查。 典型的CAD软件都带有转换和输出STL格式文件的功能。
2）快速性。通过对一个CAD模型的修改或重组就可获 得一个新零件的设计和加工信息。从几个小时到几十个 小时就可制造出零件，具有快速制造的突出特点。
3）高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的 制造过程，快速制造工模具、原型或零件。
4）快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两 大先进目标．即材料的提取（气、液固相）过程与制造 过程一体化和设计（CAD）与制造（CAM）一体化。
型头（激光头或喷头）按各截面轮廓信息做扫描运动，在工 作台上一层一层地堆积材料，然后将各层相粘结，最终得到 原型产品。
5）成型零件的后处理 从成型系统里取出成型件，进行打磨、抛光、涂挂，或放在 高温炉中进行后烧结，进一步提高其强度。
3、特点
1）可以制造任意复杂的三维几何实体。由于采用离散／堆 积成型的原理．它将一个十分复杂的三维制造过程简化为二 维过程的叠加，可实现对任意复杂形状零件的加工。越是复 杂的零件越能显示出RP技术的优越性此外，RP技术特别适 合于复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造 的零件。
3）三维模型的切片处理。 根据被加工模型的特征选择合适的加工方向，在成型高度 方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型，以便 提取截面的轮廓信息。间隔一般取0.05mm~0.5mm，常 用0.1mm。间隔越小，成型精度越高，但成型时间也越长， 效率就越低，反之则精度低，但效率高。

快速成型技术

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快速成型技术快速成型技术简介快速成型技术(Rapid Prototyping Technology-RPT)属于先进制造技术范畴机械工程学科非传统加工工艺(或称为特种加工)是将CAD、CAM、、激光、精密伺服驱动和新材料等先进技术集成的一种全新制造技术。

它通过叠加成型方法可以自动而迅速地将设计的三维CAD模型转化为具有一定结构和功能的原型或直接制造零件。

与传统的制造方法相比，它具有生产周期短，成本低的优势，并且可以灵活地改变设计方案，实现柔性生产，在新产品的开发中具有广阔的应用前景。

目前世界上投入应用的快速成形的方法有十多种，主要包括立体印刷(SLA-StereoLithgraphy Apparatus)、分层实体制造(LOM-Laminated obxxxxject Manufacturing)、选择性激光烧结(SLS—Selective Laser Sintering)、熔化沉积制造(FDM－Fused Deposition Modeling)、固基光敏液相(SGC-Solid Ground Curing)等方法。

其中选择性激光烧结(SLS)技术具有成型材料选择范围宽、应用领域广的突出优点，得到了迅速发展，正受到越来越多的重视。

SLS方法具有以下的优点：由于粉末具有自支撑作用，不需另外支撑；材料广泛，不仅包括各种塑料材料、蜡和覆膜砂，还可以直接生产金属和陶瓷零件。

且材料可重复使用，利用率高。

快速成型技术工作原理使用CO2 激光器烧结粉末材料(如蜡粉、PS粉、ABS粉、尼龙粉、覆膜陶瓷和金属粉等)。

成型时先在工作台上铺上一层粉末材料激光束在计算机的控制下按照截面轮廓的信息对制件实心部分所在的粉末进行烧结。

一层完成后工作台下降一个层厚再进行下一层的铺粉烧结。

如此循环，最终形成三维产品。

快速成型技术应用选择性激光烧结快速成型(Selective Laser Sintering Rapid Prototyping) 技术（简称SLS技术）由于具有成型材料选择范围宽、应用领域广的突出优点，得到了迅速的发展，正受到越来越多的重视。

快速成型技术

快速成型技术

快速成型技术快速成型技术（Rapid Prototyping Technology）是一种通过计算机辅助设计（CAD）或三维扫描等手段，直接将数字模型转换成实体模型的技术。

这种技术在制造业中应用广泛，特别是在产品设计和开发阶段。

它的出现极大地加快了产品开发的速度，提高了产品质量，降低了开发成本。

快速成型技术最早出现在20世纪80年代末期，当时它被称为快速成型制造（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM）。

最初，这项技术主要用于制造模型和原型，以便用于产品的验收、检测和展示。

随着科技的不断进步，快速成型技术逐渐应用于大批量生产，成为了现代制造业中不可或缺的部分。

快速成型技术的原理是将数字模型切片，在计算机控制下，通过一层层的积累堆积物料（如塑料或金属粉末），最终形成实体模型。

常见的快速成型技术有激光烧结成型法（Selective Laser Sintering，SLS）、光固化成型法（Stereolithography，SLA）和熔融沉积成型法（Fused Deposition Modeling，FDM）等。

快速成型技术的优点之一是节省了时间。

在传统的制造工艺中，产品开发需要制作模具，然后进行注塑、冲压等工艺，这些过程非常繁琐且耗时。

而快速成型技术可以直接从数字模型生成实体模型，省去了制造模具的步骤，大大缩短了开发时间。

设计师可以通过快速成型技术轻松地进行多次迭代，使产品的设计更加完善，提高了开发效率。

此外，快速成型技术还能够降低产品开发的成本。

由于快速成型技术可以直接从数字模型制作实体模型，省去了制造模具的费用，尤其是在小批量生产或个性化定制的情况下，可以大大降低成本。

另外，由于快速成型技术可以提供高质量的产品样品，从而减少了开发过程中的重大错误和返工次数，并降低了产品开发的风险。

快速成型技术也在产品设计中起到了重要的作用。

通过快速成型技术，设计师可以将虚拟的设计概念转变为实际的实体模型，以便进行物理实验、形态研究和外观评估。

快速成型

快速成型

第三节快速成型一、快速成型技术简介快速成型技术是快速制造的核心，能在几小时或几十小时内直接从CAD三维实体模型制作出原型，比图纸和计算机屏幕提供了一个信息更丰富、更直观的实体。

快速原型制造是一种离散/堆积的加工技术，其基本过程是首先将零件的三维实体沿某一坐标轴进行分层处理，得到每层截面的一系列二维截面数据，按特定的成型方法（LOM、SLS、FDM、SLA 等）每次只加工一个截面，然后自动叠加一层成形材料，这一过程反复进行直到所有的截面加工完毕生成三维实体原型。

快速自动成型(Rapid Prototyping)技术是近年来发展起来的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称，它集成了CAD技术、数控技术。

激光技术和材料技术等现代科技成果:是先进制造技术的重要组成部分。

与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD 几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。

由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。

快速自动成型技术问世不到十年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速。

与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速自动成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。

快速成型的过程是首先生成一个产品的三维CAD实体模型或曲面模型文件，将其转换成STL文件格式，再用一软件从STL文件"切"(Slice)出设定厚度的一系列的片层，或者直接从CAD文件切出一系列的片层，这些片层按次序累积起来仍是所设计零件的形状。

然后，将上述每一片层的资料传到快速自动成型机中去，类似于计算机向打印机传递打印信息，用材料添加法依次将每一层做出来并同时连结各层，直到完成整个零件。

因此，快速自动成型可定义为一种将计算机中储存的任意三维型体信息通过材料逐层添加法直接制造出来。

特种加工技术第7章快速成型技术

特种加工技术第7章快速成型技术
第七章 快速成型技术
7.1 光敏树脂液相固化成型 成型原理 成型特点 成型工艺 基本应用
SLA工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理的。这种液态材料在波长325 nm 和功率30 mW的紫外线照射下发生光聚合反应，分子量急剧增大从液态转变为固 态。 在液槽3中盛满了光敏树脂4，氦-镉激光器或氩离子激光器1发出的紫外激光 束，在控制系统的控制激光偏转镜下，按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面 进行逐层扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一 个薄层。一层固化完毕后，升降的工作台2下移一个层厚距离（约0.1 mm），以 使原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液面 刮平，然后进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘接在前一层上，如此重复 直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型6。 当实体原型完成后，首先将实体取出，并将多余的树脂排净，去掉支撑后进 行清洗，然后再将实体原型放在紫外激光下进行整体固化。刮板的作用是能将所
优点
选择性激光粉末烧结成型的特点
缺点
1）可加工的材料种类多。这种方法可采用加热 1）表面粗糙。SLS的原材料是 时粘度降低的任何粉末材料，通过材料或各类 粉末，过程是粉末烧结，所以 含粘结剂的涂层颗粒制造出任何造型。 原型表面质量较低。 2）制造工艺简单。可用多种材料，按采用的原 2）烧结过程会发出异味。粉末 料不同，可以直接生产复杂形状的原型、型腔 材料在激光的加热下熔化，其 模三维构建或部件及工具。例如，制造概念原 中的高分子会发出一些异味。 型，可按照最终产品模型的概念原理、熔模铸 3）辅助工艺复杂。SLS技术视 造原型及其他少量母模生产、直接制造金属注 所用的材料而异，有时需要比 塑模等。 较复杂的辅助工艺，例如聚酰 3）高精度。依赖于材料种类和粒径、产品的几 胺粉末的烧结，为了避免激光 何形状复杂程度，该工艺一般±0.05-2.5 mm的 扫描烧结过程在材料因高温引 公差，当粉末粒径<0.1 mm时，原型精度=±1%。起燃烧，必须引入阻燃气体； 4）无需支撑。未烧结的粉末对工件的悬臂或薄 而为了使粉末材料可靠烧结， 壁等有支撑作用。 需要将工作空间和粉末等都加 5）材料利用率高。由于不需要支撑、不需要基 热到规定的温度；还有在烧结 底、也不会出现废料，所以材料的利用率高， 完去除粉末的过程中需要防止 接近100%，而且SLS用的粉末价格普遍较低。 引起粉尘污染。

几种常见的快速成型技术

几种常见的快速成型技术

几种常见的‎快速成型技‎术一、FDM丝状材料选‎择性熔覆（Fused‎Depos‎i tion‎Model‎i ng）快速原型工‎艺是一种不‎依靠激光作‎为成型能源‎、而将各种丝‎材加热溶化‎的成型方法‎，简称FDM‎。

丝状材料选‎择性熔覆的‎原理室，加热喷头在‎计算机的控‎制下，根据产品零‎件的截面轮‎廓信息，作X-Y平面运动‎。

热塑性丝状‎材料（如直径为1‎.78mm的‎塑料丝）由供丝机构‎送至喷头，并在喷头中‎加热和溶化‎成半液态，然后被挤压‎出来，有选择性的‎涂覆在工作‎台上，快速冷却后‎形成一层大‎约0.127mm‎厚的薄片轮‎廓。

一层截面成‎型完成后工‎作台下降一‎定高度，再进行下一‎层的熔覆，好像一层层‎"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三‎维产品零件‎。

这种工艺方‎法同样有多‎种材料选用‎，如ABS塑‎料、浇铸用蜡、人造橡胶等‎。

这种工艺干‎净，易于操作，不产生垃圾‎，小型系统可‎用于办公环‎境，没有产生毒‎气和化学污‎染的危险。

但仍需对整‎个截面进行‎扫描涂覆，成型时间长‎。

适合于产品‎设计的概念‎建模以及产‎品的形状及‎功能测试。

由于甲基丙‎烯酸ABS‎（MABS）材料具有较‎好的化学稳‎定性，可采用加码‎射线消毒，特别适用于‎医用。

但成型精度‎相对较低，不适合于制‎作结构过分‎复杂的零件‎。

FDM快速‎原型技术的‎优点是：1、制造系统可‎用于办公环‎境，没有毒气或‎化学物质的‎危险。

2、工艺干净、简单、易于材作且‎不产生垃圾‎。

3、可快速构建‎瓶状或中空‎零件。

4、原材料以卷‎轴丝的形式‎提供，易于搬运和‎快速更换。

5、原材料费用‎低，一般零件均‎低于20美‎元。

6、可选用多种‎材料，如可染色的‎A BS和医‎用ABS、PC、PPSF等‎。

FDM快速‎原型技术的‎缺点是：1、精度相对国‎外SLA工‎艺较低，最高精度0‎.127mm‎。

2、速度较慢。

二、SLA光敏树脂选‎择性固化是‎采用立体雕‎刻（Stere‎o lith‎o grap‎h y）原理的一种‎工艺，简称SLA‎，也是最早出‎现的、技术最成熟‎和应用最广‎泛的快速原‎型技术。

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不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系 统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分 层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快 速成形系统就像是一台"立体打印机"。
快速成型技术(RP)的成型过程
快速成型技术(RP)的成型过程：
首先建立目标件的三维计算机辅助设计(CAD 3D)模型,
设计
设计
快
铸造 锻压 焊接
模具
模具
速
毛坯
成
去
（大于工件）
形
除
半成品
加
半成品
工
工件
样品
模具
a）
b）
传统加工与快速成型比较
快速成型技术(RP)的定义
快速成型技术(Rapid Prototyping & Manufacturing, 缩写为(RP) 技术，又叫快速原型技术。
RP技术是将计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助制造(CAM) 、计 算机数控技术(CNC) 、材料学和激光结合起来的综合性造型技术。
快速成型技术 (RP)
快速成型技术(RP)的起源
1979年，东京大学的中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模、 成形模和注塑模。
20世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的AlanJ. Hebert（1978 年）、日本的小玉秀男（1980年）、美国UVP公司的Charles W. Hull （1982年）和日本的丸谷洋二（1983年），各自独立地首次提出了RP的 概念，即利用连续层的选区固化制作三维实体的新思想。 Charles W. Hull在UVP的资助下，完成了第1个RP系统Stereo lithography Apparatus （SLA），并于1986年获得专利，这是RP发展的一个里程碑。随后许多 快速成形概念、技术及相应的成形机也相继出现。
造型,得到零件的三维CAD数学模型，这是快速成型制造技术的重要组成 部分，是获得初始信息的最常用方法，也是制造过程的第一步。
目前较著名的CAD软件 系统主要有 Pro／Engineer， AutoCAD， I— DEAS，Unigraphics，CATIA，CADKEY等，其三维造型方式主要有实 体造型和曲面造型，三维数据格式主要有IGES，DXF，VDA—FS， Uni— versallFiles等。目前许多CAD软件在目前系统中加入一些专用模 块，将三维造型结果进行离散化，生成面片模型文件(STL文件、CFL文 件等)或层片模型文件(LEAF文件、CLI文件、 HPGL文件等。
反求工程是将三维的物理实体几何信息数字化的一系列技术手段的总称， 它完成实物 信化的功能。反求工程的整个过程主要由两个部分组成，首 先是零件表面数字化，提取零件的表面三维数据。主要的技术手段有三 坐标测量 仪、三维激光数字化仪、工业CT和磁共振成像MRI，以及自动 断层扫描仪等。
通过三维数字化设备得到的数据往往是一些散乱的无序点或线的 集合，还必须对其进行三维重构得到三维CAD模型，或者层片模 型等。
2、反求工程 物理形态的零件是快速成型制造技术中零件几何信息的另一个重要
来源。这里既包括天然形成的各种几何形体，也包括利用各种技术手段， 如锻造、锻压、焊接、车、铣、刨、磨、堆积等传统工艺加工而成的几 何实体。几何实体包含了零件的几何信息,但这些信息必须经过反求工程 将三维物理实体的几何信息数字化,将获得的数据进行必要的处理后,实现 三维重构而得到CAD三维模型。
目前已经有许多比较成熟的RP专用数据处理软件面市。如 Bridgeworks and SolidView， Brockware， StlView， Velocity， Z_ Shifter， Rapid Tools， Rapid Prototyping Module，Rapid Tools，以及清华大学激光快速成型中心开发的Lark’98 等。
切片处理
激光
喷射源
固化树脂 切割箔材 烧结粉末
喷粘结剂 喷热熔材料
三维产品（样品/模具） 表面处理
快速成型过程
快速成型技术(RP)的技术体系
一个比较完整的快速成型技术的技术体系包含CAD造型、反求 工程、数据转换、原型制造以及物性转换等基本环节。
1、三维CAD造型 三维造型包括实体造型和曲面造型。利用各种三维CAD软件进行几何
3、数据处理与转换
快速成型系统比绘图仪、打印机要复杂得多，同时设备工 艺也具有更大的多样性，因此利用快速成型系统制造零件并 不像使用打印机、绘图仪那样简单，只要将CAD系统的文件 发 送过去就行了。三维CAD造型或反求工程得到的数据必须 进行大量处理，才能用于控制RP成型设备制造零件。
数据处理的主要过程包括表面离散化，生成STL文件或CFL 文件，分层处理生成SLC、CLI、HPGL等层片文件，根据工 艺要求进行填充处理，对数据进行检验 和修正并转换为数控 代码。
然后对该实体模型在计算机内进行模拟切片分层,沿同一方向(比 如Z轴)将CAD实体模型离散为一片片很薄的平行平面; 把这些薄 平面的数据信息传输给快速成型系统中的工作执行部件,将控制 成型系统所用的成型原材料有规律地一层层复现原来的薄平面, 并层层堆积形成实际的三维实体,最后经过处理成为实际零件。
构造三维模型 模型近似处理
快速成型技术(RP)的基本原理
快速成型技术是对零件的三维CAD实体模型，生成STL文件根据每一层的截面信 息，利用不同的方法生成截面的形状，借助计算机控制的成型机完成材料 的形体制造。这一过程反复进行，各截面层层叠加，最终形成三维实体。 分层的厚度可以相等，也可以不等。分层越薄，生成的零件精度越高，采 用不等厚度分层的目的在于加快成型速度。
表面离散化是在CAD系统上对三维的立体模型或曲面模型内外表面进行 网络化处理,即用离散化的小三角形平面片来代替原来的曲面或平面,经 网络化处理后的模型即为STL文件.该文件记录每个三角形平面片的顶点 坐标和法向矢量.然后用一系列平行于X2Y平面(可以是等间距或不等间 距)对基于STL文件表示的三维多面体模型用分层切片算法对其进行分层 切片,然后对分层切片信息进行数控后处理,生成控制成型机运动的数控 代码.

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