快速原型制造中典型工艺方法对比分析殷同庆120125122
快速成型典型工艺的比较
快速成型典型工艺的比较快速成型简称RP。
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。
它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不同模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大的提高了生产效率和制造柔性。
快速成型典型工艺包括：1.光固化法。
2.选择性激光烧结（SLS激光快速成型）。
3.熔融沉积成型。
4.分层实体制造。
5.三维印刷法。
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据成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成的实体零件。
湖南华曙高科专业人员给大家分析快速成型工艺方法的优缺点。
优点：1.光固化成型：成型速度快、自动化程度高、尺寸精度高、可成形任意复杂形状、材料的利用率接近100%、成型件强度高。
2.分层实体制造：无需后固化处理和支撑结构、原材料价格便宜，成本低。
3.选择性激光烧结：制造工艺简单、柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜、成本低、材料利用率高、成型速度快。
4. 熔融沉积成型：成型材料种类多、成型件强度高、精度高、表面质量好、易于装配、无公害、可在办公室环境下进行。
5. 三维打印技术：成型速度快、成型设备便宜。
缺点：1.光固化成型：需要支撑结构、成型过程发生物理和化学变化、容易翘曲变形、原材料有污染、需要固化处理、且不便进行。
2.分层实体制造：不适宜做薄壁原型、表面比较粗糙\成型后需要打磨、易吸湿膨胀、工件强度差、缺少弹性、材料浪费大、清理废料比较困难。
3.选择性激光烧结：成型件的强度和精度较差、能量消耗高、后处理工艺复杂、样件的变形较大。
4. 熔融沉积成型：成型时间较长、需要支撑、沿成型轴垂直方向的强度比较弱。
5. 三维打印技术：一般需要后序固化、精度相对较低。
本文由湖南华曙高科手板模型小编整理完成。
快速原型技术简介
1.1快速原型工艺的产生
一类是其成型过程中以减少为特征，通过各种方 法将零件毛坯上多余的材料去除（如切削加工、 磨削加工等），从而得到所需工件。
传统的加 工方法
（根据零件 的成型过程）
2.1 光固化成型
SLA工艺是基 于液态光敏树脂 的光聚合原理而 工作的。
采用一定波长 和强度的紫外激 光束有选择地照 射液态光敏聚合 物，被照射的也 太光敏聚合物迅 速发生聚合反应， 分子量急剧增大 发生相变，由液 态固化生成三维 实物。
2.1.1 光固化成型工艺过程
1. 模型及支撑设计
在成形中，未被激光束照射的部分材料仍为液态，它不能使制件 上的孤立和悬臂轮廓定位。因此，必须设计和制作支撑结构。
结构陶瓷制品
经过3DP工艺制作的金属制件 注射模具
2.5 3DP工艺的成型原理
三维喷涂粘结快 速成型工艺是由美国 麻省理工学院开发成 功的，它的工作过程 类似于喷墨打印机。 3DP工艺与SLS工艺 类似，都是采用粉末 材料成型，如陶瓷粉 末、金属粉末、塑料 粉末等。
2.5 3DP工艺的成型原理
LOM工艺采用薄片材料，如 纸张、塑料薄膜等。 其工作原理如图，由系统 控制微机指令，步进电动机带 动主动辊芯转动，使纸卷转动 并在切割台面上自右向左移动 预定的距离。同时，工作台升 高至切割位置。之后热压装置 中的热压辊自左向右滚动，对 工作台上方的纸及涂敷于纸的 下表面的热熔胶加热、加压， 使纸粘于基底上。激光切割头 依据分层截面轮廓线切割纸， 并在余料上切出长方形边框，
3. 原型制作
液态光敏树脂逐层固化而形成原型件。
快速原型制造技术的流程优化与创新
快速原型制造技术的流程优化与创新随着科技的不断发展，各种原型制造技术也在不断得到改进和更新。
其中，快速原型制造技术就是一项可以快速制作出高精度、高质量模型的技术，被广泛应用于工业设计、医疗器械、汽车制造等领域。
然而，原型制造过程中存在着一些瓶颈和问题，流程的不顺畅可能导致时间和成本的浪费，因此对快速原型制造技术的流程进行优化和创新，将是企业迈向成功的重要一步。
快速原型制造技术的流程快速原型制造技术一般可以分为计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和快速原型制造（RP）三个阶段。
其中CAD是设计阶段，主要是通过计算机软件进行三维造型设计，对产品的形状、尺寸、材料等进行规划；CAM是制造阶段，在CAD设计文件的基础上，利用计算机程序生成数控机床所需的制造代码；RP是制造阶段的实际操作，通过快速成型或快速雕刻机床将数字化文件转换为实体模型。
而在实际的流程中，还需要进行以下的具体操作：1.建模：对产品的形状进行三维建模2.切片：将产品模型分割为多层，生成切片文件以供数控机床加工3.打印：根据切片文件利用快速成型机将产品逐层堆叠建造出来。
优化和创新流程优化和创新，主要就是从以下几个方面入手：1.优化CAD设计阶段优化CAD设计阶段的目标是提供更好的设计和协同环境，以便更快地进行原型制造。
在这个阶段，可以引入先进的CAD软件、自动化工具、分析技术等，用于提高产品的设计效率和准确性。
通过CAD软件的模拟功能，可以在设计阶段进一步验证产品的功能、外观等，减少在后面阶段的修正。
2.优化CAM制造阶段优化CAM制造阶段的目标是提高数控机床加工效率和精度，减少加工时间和成本。
这通常需要选用更好的数控机床、开发更智能化的CAM软件以及进行全面的制造过程规划。
借助CAM软件，可以自动处理复杂的几何形状，使得制造过程更可靠和高效。
3.优化RP制造阶段优化RP制造阶段的目标是提高快速制造机的加工精度和速度。
通常应选择更可靠和高效的快速成型技术；同时，借助智能化的RP软件，可以对建模和切片进行优化，通过参数化设计、智能化切片等手段来减少潜在的工艺难度和缺陷点，从而获得更好的加工效果和品质。
快速原型技术简介讲解
1.2 快速原型技术的工艺过程
第一步：设 计出所需零 件的计算机 三维模型
第二步：根据 工艺要求，按 照一定的规律 将该模型离散 为一系列有序 的单元
第三步：将 离散后的模 型在Z向按一 定的厚度进 行分层
第四步：输入加工 参数，自动生成数 控代码，最后由原 型机成形一系列的 层片并自动粘接得 到一个三维实体
工件底部也要加支撑，以使工件成形后顺利从工作台取下。
成形完毕后应小 心除去支撑，从 而得到最终所需 的工件。
2.1.1 光固化成型工艺过程
2. 分层处理
采用分层软件对CAD模型的STL格式文件进行分层处理，得到 每一层截面图形及其有关的网格矢量数据，用于控制激光束的扫描 轨迹。分层处理还包括层厚、建立模式、固化深度、扫描速度、网 格间距、线宽补偿值、收缩补偿因子的选择与确定。
2.2.3 LOM的工艺过程
1. 制作基底 2. 原型制作
3. 去除余料
4. 后处理 余料去除以后，为提高原型表面状况和机械强度，保 证其尺寸稳定性、精度等方面的要求，需对原型进行后置 处理，比如防水、防潮、加固和使其表面光滑等，通常采 用的后置处理工艺包括修补、打磨、抛光、表面涂覆等。
2.2.4 LOM成型工艺的特点
另一类是材料的质量在成型过程中基本保持不变， 如通过各种压力成型方法以及各种铸造方法得到 的工件。
然而为了适应市场日新月异的变化以及解决产品生命周期缩短 带来的挑战，企业必须重视新产品的不断开发和研制。
正是在这种情况下，快速原型技术也就应运而生。
快速原型英文名字为Rapid Prototyping（快速原型制造、快 速原型、快速成形），常常简称为RP。
可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型。
快速原型制造技术
COMPANY
LOGO
二 快速原型制造技术的工艺方法 RPM工艺优缺点比较
技 术 类 型 SL 精 度 表 面 质 量 好 较 差 一 般 较 差 材料 价格 材料利 用率 接近 100% 较差 接近 100% 接近 100% 运 行 成 本 较 高 较 低 较 高 一 般 生 产 效 率 高 设备 费用 市场 占有 率(%) 78
二 快速原型制造技术的工艺方法
分层制造工艺（LOM， Laminated Object Manufacturing ）
二 快速原型制造技术的工艺方法
下图所示为清华大学企业集团下属的高科技企业生产的SSM-800叠 层实体制造设备。它由工控机（P586）及控制系统、卷筒材料送 放装置、热压系统、激光切割系统、可升降工作台、机床本体等 组成
RPM 发展趋势
面向制造的RPM 面向制造的RPM RPM技术的智能化、 RPM技术的智能化、桌面化和网络化 技术的智能化 功能强大的RPM软件的开发 功能强大的RPM软件的开发 RPM 生物制造和生长成形
四 快速原型制造技术发展趋势
研制更适合于RPM的新型材料
基本原理图
一 快速原型技术的概念原理及特点
工艺 流程： 特点：1 高度柔性化 1 2 技术高度集成化 3 设计制造一体化 4 缩短成本与周期 5 制造成型自由化 6 材料使用广泛
二 快速原型制造技术的工艺方法
光固化成型工艺
三 快速原型制造技术的应用 模型实例二 艺术模型
三 快速原型制造技术的应用 模型实例三 电子产品注射模
四 快速原型制造技术发展趋势
研制更适合于RPM的新型材料 研制更适合于RPM的新型材料 RPM
快速原型制造在生产中的应用
快速原型制造在生产中的应用快速原型制造（Rapid Prototyping，简称RP）是一种利用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，通过一系列简化制造流程的方法，快速制作出虚拟模型的技术。
随着科技的进步和制造业的发展，快速原型制造在生产中的应用越来越广泛。
快速原型制造的主要目的是在设计阶段制作出真实的模型，并在模型中验证产品的功能和外观。
这种方法可以帮助制造商快速了解产品的效果，发现并解决设计缺陷，从而节省开发时间和成本。
快速原型制造在生产中的应用有很多，下面就介绍几个主要的应用领域。
在新产品开发过程中，快速原型制造的应用十分重要。
传统的产品开发流程需要经过原型设计、制造、测试、修改等多个环节，而这些环节通常需要花费很长时间和成本。
而使用快速原型制造技术，可以快速制作出产品模型，并迅速验证设计的可行性。
设计师可以通过触摸和视觉检查原型，对产品外观和结构进行评估和修改，从而加快产品的开发速度。
在制造工艺中，快速原型制造有助于优化产品的制造流程。
在传统制造工艺中，产品生产需要经过多道手工加工过程，而这些手工加工通常会带来误差和不一致性。
而使用快速原型制造技术，可以通过精确的数字化建模和自动化制造，减少人为误差的发生。
制造商可以根据产品的需求，精确设计并制造出新的生产设备和工装，从而提高产品的生产效率和质量。
在市场营销中，快速原型制造也发挥着重要的作用。
制造商可以利用快速原型制造技术，制作出真实的产品模型，用于展示和宣传。
这些模型可以帮助销售人员更好地向潜在客户展示产品特点和优势，并提供给客户实际的触摸体验。
而且，通过快速原型制造，制造商可以及时根据市场需求进行产品设计的修改和改进，提高产品的市场竞争力。
快速原型制造还在医疗行业中得到了广泛应用。
医疗器械和假体的设计和制造需要高度的精确性和个性化。
快速原型制造可以基于医学图像数据，快速制作出高度精确的医疗模型，用于医生的术前规划和手术操作的模拟。
快速原型制造
快速原型制造种类
激光束RP可分为： 1. 立体光刻(SLA: Stereolithography)、 2. 选择激光沉积(SLS: Selective Laser Sintering) 3. 分层制造(LOM: Laminated Object Manufacturing) 4. 形状沉积制造(SDM: Shape Deposition Manufacturing)
二、RP技术的基本原理
将计算机内的三维实体模型进行分层切片得到各 层截面的轮廓，计算机据此信息控制激光器 （或喷嘴）有选择性地切割一层又一层的片状 材料（或固化一层层的液态光敏树脂，烧结一 层层的粉末材料，或喷射一层层的热熔材料或 粘合剂等方法）形成一系列具有一个微小厚度 的片状实体，再采用粘接、聚合、熔结、焊接 或化学反应等手段使其逐层堆积成一体制造出 所设计的三维模型或样件。
4.支持同步（并行）工程的实施 5.支持技术创新、改进产品外观设计。 6.用 RP 技术制做模具 7.逆向工程（反求）
快速原型服务领域
工业造型、模具、家电、电子仪表、轻 工、塑料、玩具、航空航天、军工、机 械、汽车、摩托车、内燃机、建筑规划 及模型、科研、医疗等。
五、快速原型制造种类
成型工艺 加工能量
样件或模型
的区域
快速制造新产 品样件、模型 或铸造用木模
截面轮廓 线
塑料件、铸造 用蜡模、样件 或模型
截面轮廓 线所包围 的区域
塑料件、铸造 用蜡模、样件 或模型
截面轮廓 线所包围 的区域
RP工艺优缺点比较
技 术 类
精 度
型
SL 好
LOM
一 般
SLS
一 般
FDM
较 差
表 面 质
典型的快速原型制造工艺及设备
典型的快速原型制造工艺及设备快速原型制造工艺及设备是近年来快速发展的一种制造技术，它能够快速、灵活地制作出各种产品原型，从而提高产品开发的效率和质量。
一般来说，快速原型制造工艺包括以下几个步骤：第一步，进行设计。
这是快速原型制造的核心所在。
设计人员需要使用CAD等计算机辅助设计软件，根据产品的具体要求进行设计。
这一步的主要目的是制定出产品原型的设计图纸，以作为后续制造的依据。
第二步，进行原型制造。
在制造方面，最常用的方法就是3D打印技术。
使用3D打印技术，能够快速地将设计图纸转化为物理实体，并且能够制造出非常复杂的形状和结构。
同时，3D打印技术还有很高的精度和准确性，制造出来的原型质量也非常稳定。
第三步，进行模型修整。
在制造原型的过程中，原型常常会出现一些缺陷。
必要时，制造者需要进行模型修整，将原型完善到符合产品设计要求。
第四步，进行测试。
完成制造和修整之后，需要进行产品的测试和验证。
测试包括静态和动态两个方面，静态测试主要测试原型的尺寸精度和表面光洁度，动态测试主要测试原型的强度和耐磨性等性能指标。
设备方面，快速原型制造需要的主要设备就是3D打印机。
3D打印机是一种能够将数字模型直接转化为物理实体的机器。
它采用层层堆积的方式进行制造，可以制造出各种形状和结构的产品原型。
总的来说，快速原型制造工艺及设备已经成为现代制造业的重要组成部分。
它不仅提高了产品开发的速度和效率，还为产品设计和测试提供了全新的思路和方法。
未来随着3D打印技术的不断发展和完善，快速原型制造的应用范围还将不断扩大。
快速原型制造技术的研究与应用
快速原型制造技术的研究与应用随着技术的不断发展，现在的原型制造技术已经不再是简单的精益生产和小批量制造。
快速原型制造技术是一种工业革命性的技术，它将计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）等技术与材料科学技术相结合，实现了快速原型制造的目标。
这项技术的主要目的是通过利用高科技设备来快速制造出各种复杂的零部件和模型，帮助工业企业解决生产的瓶颈问题，从而提高生产效率和产品质量。
一、快速原型制造技术的分类快速原型制造技术主要包括：激光快速成型技术、快速切割技术、喷涂技术、电化学技术和紫外光固化技术等。
各种快速原型制造技术的应用范围不同，但都有一个共同点，就是通过各种科学技术手段，将材料加工转化为业务可用、可用于后续生产中的物品。
激光快速成型技术是一种快速制造工艺，它与传统制造工艺有很大的不同。
它可以采用多种材料，还可以通过调整激光的光照方式来控制加工质量并保证精度。
激光快速成型技术的应用范围非常广泛，可以用于制造各种复杂的零件和模型，如汽车零部件、航空航天零部件等。
快速切割技术是一种加工工艺，主要用于切割金属和非金属材料。
快速切割技术利用加工设备上旋转的高速切割刀片和离心力，将材料切割成所需形状。
快速切割技术的应用范围也非常广泛，可以用于制造各种金属、非金属产品和零部件等。
喷涂技术是一种材料加工工艺，它通过喷涂喷枪将材料喷涂在加工对象的表面上。
这种技术可以制造各种各样的产品，如汽车零部件、航空航天零部件、玩具、雕塑等。
电化学技术是一种利用电解过程进行材料加工的工艺。
该技术可以制造各种复杂的金属产品和零部件。
紫外光固化技术是一种利用紫外线进行材料加工的工艺。
该技术可以用于制造各种非金属产品和零部件等。
二、快速原型制造技术的应用快速原型制造技术的应用非常广泛，涉及到汽车、航空航天、机械制造、医疗器械等多个领域。
下面简要介绍一下快速原型制造技术在不同领域的应用。
1. 汽车制造快速原型制造技术在汽车生产中的应用非常广泛。
快速原型制造技术在汽车领域中的应用
科学技术创新2021.11快速原型制造技术在汽车领域中的应用于彩云蔺国民严黎明（西京学院机械工程学院，陕西西安710123）随着时代的进步和社会整体的跨越式发展，我国制造业逐渐有了起色，市场竞争进入白热化阶段。
企业要想在激烈的市场竞争中实现可持续发展，就必须提高产品的可靠性能，不断深入研究并推出新产品，最终目的是提高零部件质量的同时减少成本投入。
对于研发新产品而言，缩短制造周期是有效减少投入成本的关键，因此快速原型制造技术的融合就是成功降低成本的方法。
1快速原型制造技术快速原型制造技术（RPM）又被叫做“快速成形技术”（RP），是在20世纪80年代慢慢发展起来的一种制造工艺技术。
它集数控加工技术、材料工程、机械工程和计算机信息技术为一体，可以精准地将几何模型设计转换为对应的原型。
1.1快速原型制造技术的基本原理传统制造零件采用的方法是去除材料，而快速原型制造技术则采用从无到有的方法，将复杂的三维模型拆分为多个二维模型，最后进行加工组合，根据计算机制图软件设计的产品实体模型，对其以分层处理和切片的工艺手段来获得每层截面的二维轮廓。
根据这些轮廓的形状，激光束可以自由选择切割箔纸、固化液态树脂或烧结粉末，再或者喷射源选择性地喷涂粘结剂或热熔材料等，最后逐渐形成薄层，最终累积为三维实体。
快速原型制造技术的工艺过程如图1所示。
1.2典型的快速原型制造工艺1.2.1光固化成型光固化成型（SLA）是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的，在固化树脂的外表层上使用一定强度波长的激光光束照射，使其逐渐固化。
当一层固化完成后，可升降工作台在竖直方向抬高一层高度，继续固化下一个层面，这样一层层固化后终将叠加形成三维实体。
1.2.2分层实体制造分层实体制造（LOM）使用片材为原材料，通过计算机将实体的截面轮廓数据提取出来，在纸张背面涂上一层热熔胶，利用激光在纸张背面将工件的内外轮廓切割出来。
切割完一层轮廓以后，送料机将一层新的纸张叠加上去，用热胶印机将切割好的一层和新的纸张粘合在一块，然后再使用激光切割出下一层的截面轮廓，这样一层层切割和粘合将三维实体叠加出来。
计算机辅助设计与制造的快速原型技术
计算机辅助设计与制造的快速原型技术计算机辅助设计与制造（Computer-Aided Design and Manufacturing，简称CAD/CAM）是现代制造业中的重要环节。
它结合了计算机技术和制造工艺，通过使用计算机软件和硬件来辅助设计和制造产品。
其中，快速原型技术是CAD/CAM中的一项核心技术，它可以快速创建产品的三维模型，并转化为可供制造的实体产品。
本文将深入探讨计算机辅助设计与制造的快速原型技术以及其在制造业中的应用。
一、快速原型技术的基本原理快速原型技术是一种通过堆积不同材料来逐层构建物体的制造方法，其基本原理是通过计算机将三维模型切片、分层，然后逐层打印或切割材料，最终将多个薄层堆积形成实体物体。
这种制造方式较传统制造方法更加灵活和高效，具有较快的交付时间和较低的成本。
二、快速原型技术的应用领域1. 制造业：快速原型技术可以在产品设计阶段快速验证设计效果，节省时间和成本。
同时，它也可以用于制造复杂形状的零部件或产品，减少制造工艺难度。
2. 医疗领域：快速原型技术可以在医学设备研发和手术模拟中发挥作用。
医疗器械生产方面，可以通过快速原型技术打印出逼真的模型进行验证和测试；手术模拟方面，可以打印出患者特定的器官模型，以便医生进行手术前的规划和演练。
3. 教育领域：快速原型技术可以用于制作教学模型和实物展示品，增强学生的学习体验和动手能力。
三、快速原型技术的优势1. 提高制造效率：快速原型技术可以缩短产品设计与制造的周期，从而加快产品上市的速度。
它还可以通过一次性制造多个模型或产品，提高制造的效率。
2. 降低成本：相比传统的制造方式，快速原型技术降低了制造成本。
传统的制造方式需要使用多个工具，而快速原型技术只需要使用一台设备。
3. 增加设计灵活性：快速原型技术不受制造工艺的限制，可以制造出复杂结构和形状的产品。
这使得设计师可以更加自由地创造和表达产品的创意。
四、快速原型技术的挑战与改进方向1. 材料选择：当前的快速原型技术主要使用塑料或金属作为原材料，而对于一些特殊性能的产品，如高温或耐腐蚀性能要求较高的产品，快速原型技术还存在挑战。
特种加工技术快速原型制造
熔丝堆积成形制造（FDM）样件
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几种典型快速成型工艺的比较
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感谢您的观看！
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SLS工艺制作的实例
某摩托车厂制作的250型双缸摩托车汽缸头
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某型战斗机的控制手柄
第三节 薄片分层叠加成型
LOM----Laminated Object Manufacturing
一 LOM工艺原理
LOM工艺采用薄片材料，如 纸、塑料薄膜等作为成型材料， 片材表面事先涂覆上一层热熔 胶。加工时，激光束在计算机 控制下按照CAD分层模型 的轨迹切割片材，然后通过热 压辊热压，使当前层与下面已 成型的工件层粘结，从而堆积 成型。
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熔丝堆积成形制造（FDM）工作原理
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二 FDM工艺特点 ➢ FDM工艺不用激光，因而使用维护较为方便，成本较低。 ➢ 用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。 ➢ FDM工艺需要支撑材料。支撑材料是加工中的辅助手段， 在加工完毕后必须去除，所以支撑材料与成形材料之间的亲 和性不能太好。
本章主要内容 第一节 光敏树脂液相固化成型----SL 第二节 选择性激光粉末烧结成型----SLS 第三节 薄片分层叠加成型----LOM 第四节 熔丝堆积成型----FDM
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第一节 光敏树脂液相固化成型
光固化立体造型/立体光刻（Stereolithography）
SL工艺由Charles Hul发明并于1984年申请专利。1988年美国 3D系统公司推出商品化的世界第一台快速原型机。
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二 LOM工艺的特点 ➢ LOM工艺只需在片材上切出零件的轮廓，而不用扫描整个 工件表面。因此适合制作大型、实体零件。 ➢ LOM工艺的制作精度较高（<0.15mm）。 ➢ 工件外框与零件截面之间多余的片材在加工中起了支撑作 用，因此LOM工艺也不需要加支撑。
工程原形快速制造技术研究及应用探索
工程原形快速制造技术研究及应用探索研究背景和意义随着科技的进步和全球市场的竞争日趋激烈，工业产品的研发速度和投产周期对企业的竞争力显得尤为重要。
在传统制造过程中，原型的制造往往是一个漫长而繁琐的过程，导致了研发周期的延长和产品上市的滞后。
然而，工程原形快速制造技术的发展使得原型的制造变得更加高效和快速，大大缩短了开发时间和成本，极大提高了生产率和竞争力。
快速制造技术的概念及分类工程原形快速制造技术是指借助计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术和快速成型技术，实现在较短时间内生产出功能逼真的原型。
目前，工程原形快速制造技术主要分为三类：快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）、快速脱模技术（Rapid Tooling，RT）和快速制造技术（Rapid Manufacturing，RM）。
快速成型技术是目前应用最为广泛的技术之一，包括有喷墨打印、激光固化、熔融沉积成型等多种方法，能够通过加工材料的层叠或凝固实现原型的快速制造。
快速脱模技术是在快速成型技术基础上发展起来的，通过制造具备一定强度和精度的模具，实现产品的快速制造。
该技术适用于批量生产和小批量生产领域，能够极大地缩短产品的开发周期。
快速制造技术是在快速成型和快速脱模技术的基础上发展起来的，通过在短时间内生产出具有一定强度和精度的零部件或组件，进一步加工和组装，实现产品的快速制造。
这种技术适用于迎合个性化和定制化需求的市场，提高产品的交付速度和质量。
技术研究与应用探索工程原形快速制造技术研究与应用一直是工业领域的热点和难点问题。
目前，国内外在快速成型、快速脱模和快速制造技术方面都取得了显著的研究进展。
快速成型技术方面，国内外学者提出了许多新型的快速成型方法，如激光熔融成型、激光固化成型、喷墨打印、电子束熔化成型等。
这些方法在材料选择、加工精度、工艺控制等方面有了很大的改进和创新，使得快速成型技术能够适应更多的应用场景。
快速脱模技术方面，研究者主要关注在模具的制造工艺和成型材料的选择方面，以提高模具的耐磨性、稳定性和成型精度。
快速原型制造中典型工艺方法对比分析殷同庆120125122
河南机电高等专科学校先进制造技术课程论文论文题目：快速原型制造中典型工艺方法对比分析系部：机械工程系专业：起重运输机械设计与制造班级：起机121学生姓名：***学号：*********指导教师：***2014年10月20日绪论1.1选题依据1.1.1课题的提出模具是现代工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备,在某些产品(如塑料件)的批量化成形加工中,模具成形甚至是唯一的加工工艺。
模具在成形工艺中对成形件尺寸、形状精度和内在质量具有重要作用[`]。
传统的机械加工方法制造的模具具有高投入、长工期、长寿命的特点,对于大、中批量生产,模具的这种高投入可由其长寿命加以补偿。
20世纪80年代以来,随着市场竞争的日趋加剧,要求企业必须能快速响应市场和用户的需求,促使工业产品的生产模式由传统的大、中批量向具有灵活、易变性和快速反应能力的中、小批量转变。
在这种条件下,传统的模具制造方法由于其自身固有的生产周期长、投入风险高、产品改进困难等缺点,在一定程度上成为企业在市场竞争中发挥活力的制约因素。
针对传统的机械加工模具制造技术的上述缺点,近年来研究开发了适用于新产品、样机试制和中、小批量规模生产的基于快速原型技术的快速模具技术。
快速模具的基本技术特征是非机械加工型腔复制,其关键技术之一是母模原型件的设计与制造。
传统的快速制模一般采用己有制件或机加工件作为母模,对于较复杂的和精度要求较高的快速模具,传统的母模设计制造模式显得束手无策,己成为制约快速模具制造技术发展的瓶颈。
基于快速原型制造的快速模具技术集成快速原型制造高新技术和传统的非机械加工型腔复制技术,发挥各自优势,已成为产品快速更新换代和新产品开发及中、小批量生产的有效手段之一2[]。
随着计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展,快速原型及快速制模技术如虎添翼,应用范围不断扩大,类型不断增多。
快速制模技术与传统的机械加工相比,具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产使用要求的特点,可以迅速响应市场和用户需求的变化,加快产品投放市场的速度,对于形状比较复杂的中小型模具,具有比较显著的综合经济效益。
快速原型先进制造技术
快速原型先进制造技术材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。
比如要做一个小圆球，电脑将圆球的实体数据，通过专用的软件，转化成一个一个薄片的数据。
第一个薄片是一个点，第二个薄片是一个小圆片，第三个薄片是一个稍大一点的圆片……，一片一片粘在一起，就成了一个圆球。
不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是"分层制造、逐层叠加"。
这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。
RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。
整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。
当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。
基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。
这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。
3. 快速原型制造技术的加工制造过程目前进入应用领域的各种快速原型制造技术采用的成型机理有所不同，但它们的加工制造过程类似，均大致包括以下五个步骤：图2 快速原型制造加工过程1、生产CAD设计模型。
首先利用计算机辅助设计（CAD）软件包生成制件的三维实体模型。
目前常用的实体造型软件有：Pro/E、UG—Ⅱ、Power Shape等，也可通过反求工程来获得制件的三维描述信息。
2、将三维CAD设计模型转换成STL（STL为RP技术工业标准）格式，在转换过程中，要综合考虑加工精度、加工工作量和文件容量等因素。
3、用预加工软件将STL模型转换成加工文件，即根据制造工艺不同，将STL模型切割成0.01~0.7mm薄片层。
景观设计的快速原型制作
景观设计的快速原型制作景观设计是指通过艺术化的手法，对室内外环境进行规划与布置的过程。
而在景观设计过程中，快速原型制作是一个不可或缺的环节。
本文将探讨景观设计中的快速原型制作，并介绍几种常见的技术和方法。
一、快速原型制作的背景与意义景观设计的快速原型制作可以帮助设计师更好地展现自己的构思，并与客户进行广泛沟通与交流。
通过制作出真实、可触摸的模型，设计师能够更加准确地表达自己的意图，提高设计效率，减少误解和沟通障碍。
因此，快速原型制作在景观设计中扮演着重要的角色。
二、常见的快速原型制作技术和方法1. 手工制作：手工制作原型是传统的方法之一。
设计师可以利用泥土、木材、纸张等材料，通过剪、贴、刻等手工工艺，制作出精美的景观模型。
手工制作的优点在于可以直观地表现设计概念和细节，缺点则是制作时间较长、苦工作和难以修正等。
然而，在创作过程中，手工制作原型的毛胚和效果图更能体现设计的个性和艺术感。
2. 3D打印技术：随着科技的发展，3D打印技术逐渐应用于景观设计的快速原型制作中。
设计师可通过CAD软件设计模型，并将其导入3D打印机进行打印。
这种方法不仅制作速度快，而且能够精确还原设计师的构思。
然而，3D打印技术在景观设计中的应用还有一定的局限性，尤其是对大型景观的打印成本和时间较高。
3. 虚拟现实技术：虚拟现实技术的出现为景观设计中的快速原型制作提供了全新的方式。
设计师可以通过虚拟现实眼镜和软件，将设计模型以三维立体形式呈现给客户。
这种方法不仅实现了更加逼真的视觉效果，还可以让客户在虚拟环境中模拟实际体验。
虚拟现实技术的应用极大地提升了快速原型制作的效率和效果。
三、快速原型制作在景观设计中的应用案例1. 新市区公园：设计师利用手工制作和3D打印技术相结合的方式，制作出有机形状的景观模型。
通过模型，设计师向客户展示了公园的径流系统、植物布局和室外家具等细节。
客户通过观察模型，更好地理解了设计的整体效果和布局安排。
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河南机电高等专科学校先进制造技术课程论文论文题目：快速原型制造中典型工艺方法对比分析系部：机械工程系专业：起重运输机械设计与制造班级：起机121学生姓名：***学号：*********指导教师：***2014年10月20日绪论1.1选题依据1.1.1课题的提出模具是现代工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备,在某些产品(如塑料件)的批量化成形加工中,模具成形甚至是唯一的加工工艺。
模具在成形工艺中对成形件尺寸、形状精度和内在质量具有重要作用[`]。
传统的机械加工方法制造的模具具有高投入、长工期、长寿命的特点,对于大、中批量生产,模具的这种高投入可由其长寿命加以补偿。
20世纪80年代以来,随着市场竞争的日趋加剧,要求企业必须能快速响应市场和用户的需求,促使工业产品的生产模式由传统的大、中批量向具有灵活、易变性和快速反应能力的中、小批量转变。
在这种条件下,传统的模具制造方法由于其自身固有的生产周期长、投入风险高、产品改进困难等缺点,在一定程度上成为企业在市场竞争中发挥活力的制约因素。
针对传统的机械加工模具制造技术的上述缺点,近年来研究开发了适用于新产品、样机试制和中、小批量规模生产的基于快速原型技术的快速模具技术。
快速模具的基本技术特征是非机械加工型腔复制,其关键技术之一是母模原型件的设计与制造。
传统的快速制模一般采用己有制件或机加工件作为母模,对于较复杂的和精度要求较高的快速模具,传统的母模设计制造模式显得束手无策,己成为制约快速模具制造技术发展的瓶颈。
基于快速原型制造的快速模具技术集成快速原型制造高新技术和传统的非机械加工型腔复制技术,发挥各自优势,已成为产品快速更新换代和新产品开发及中、小批量生产的有效手段之一2[]。
随着计算机、激光、电子、新材料、新技术的发展,快速原型及快速制模技术如虎添翼,应用范围不断扩大,类型不断增多。
快速制模技术与传统的机械加工相比,具有制模周期短、成本低、精度与寿命又能满足生产使用要求的特点,可以迅速响应市场和用户需求的变化,加快产品投放市场的速度,对于形状比较复杂的中小型模具,具有比较显著的综合经济效益。
在快速制模技术中,制造出尺寸精度比较高的快速原型是前提,但大部分快速成型得到的原型因材质和成型工艺的限制,不能直接作为模具使用3J[。
只有解决好快速原型向模具的转化,并且保证工艺转换过程中尺寸精度的保持,才能真正实现模具的快速经济制造。
本课题“基于快速原快速原型技术及其发展现状1.1.2课题来源快速成形制造技术(RapidrototigadMaufactruig,简称RPM)是20世纪80年代末迅速发展起来的一种先进制造技术。
它将在计算机上可见的设计图形,迅速、准确地成产品原型或直接制造零件,因此对缩短产品开发的周期、减少开发费用、提高市场争能力都具有重要的现实意义。
即M技术是集合计算机技术、CAD、机械工程、数技术、检测技术、激光技术和材料科学的高新技术,十几年来,该技术在国内外得到了速的发展,并将成为21世纪制造业的重要组成部分。
型的快速模具制造技术的研究正是在这种背景下提出的。
快速成型技术的几种典型工艺1.2快速成型技术的几种典型工艺1.2.1光固化立体造型技术sL(stereoliht红即hy)这种方法是最早出现、应用最为广泛的一种快速原型技术,它的工作过程为:工作槽中盛满液态光敏树脂(在一定波长的光的照射下发生固化),升降工作台上附带有导轨和刮板。
当成形开始时,先在工作台上铺一层设定层厚的液态树脂,光源在计算机的控制下按本截面轮廓要求,作横向和纵向扫描,使轮廓内的树脂固化。
工作台下降,在上一层的基础上再铺上另一层树脂,导轨带动刮板运动刮平树脂,然后光源再纵横向扫描固化树脂,新固化的一层就牢固地粘接在先前固化的一层上,如此重复直到整个原型成形完毕。
为降低成本,美国和日本研制采用紫外光光源取代激光光源。
如果将陶瓷粉或金属粉加入到液态树脂中,固化出原型,高温烧掉树脂聚合物后,就可以得到陶瓷或金属制件,也是目前前沿研究的内容之一。
1.2.2熔融沉积造型技术FDM(FusedDepositionModeling)在计算机的控制下,加热喷头根据截面轮廓的信息,作平面运动和高度方向运动,加热熔丝材(如塑料丝、尼龙等)就被选择性地涂覆在工作台上,快速冷却后成截面轮廓,一层完成后进行下一层的涂覆,循环得到三维产品。
FDM己经成为最为流行的快速成型工艺之一。
在96年,FDM工艺的成型机销售量已超过了SL工艺的成型机。
按照它的成形机理,理论上任何可熔化的材料都可用。
目前使用的是蜡、尼龙、塑料等材料,人们现在在研究将金属和陶瓷等材料应用到这种方法中,用陶瓷或金属粉末(不锈钢、黄铜、铝、铁等)分别加上聚合物粘接剂,成型后高温烧掉聚合物,就可以得到制件。
为了提高速度和精度,在路径的生成方式、喷头在平面内的运动速度和材料的进给速度等方面都有待于进一步研究。
1.2.3三维打印技术3D一P(ThereeDimensionalprinting)它相当于“打印”,电信号控制许多喷嘴头像打印头一样快速地前后移动,一层叠一层地喷出热敏聚合物,很快固化,从而形成了实际零件。
这种方法首先是在美国麻理工学院研制出来的。
它用金属粉加粘接剂或陶瓷粉加粘接剂等材料来成形原型,成型以后高温烧掉粘接剂,再渗入铜以加大密度51t。
美国z公司采用了多达125个喷头来加快成形速度,是迄今为止速度最快的RP系统。
基于快速原型的快速模具制造技术的研究1.2.4 选择性激光烧结SS(SlctdarsSitrig)激光束在计算机控制下,按照截面轮廓的信息,对轮廓实心部分所在的粉末(塑料粉或陶瓷粉或金属粉与粘接剂的混合粉)进行烧结,一层完成以后,再烧结另一层,逐步得到各层轮廓,最后得到三维产品。
SLS法可以采用一般聚合物、非晶态聚合物、金属、陶瓷等多种材料粉末。
为了消除内应力,有些机器采用了双激光束,一束高能量的用来烧结粉末材料,一束较发散的用来加热固化后的区域以减小热应力。
1.2.5 分层实体制造LOM(LmaineatdObjeetedMnauacfotring)这种工艺方法是根据产品三维模型各截面的轮廓,在计算机的控制下,激光逐层地对涂胶的薄形材料进行扫描,将各层之间粘接起来,并对轮廓进行切割,最终得到产品。
这种方法使用的材料目前商用的主要只有纸,其它的材料如塑料、陶瓷、金属等目前正处于研究阶段。
1.3 RPM技术典型的工艺及设备RPM技术典型的工艺及设备的比较是有成形方式，采用原材料，特点及使用范围；代表性设备型号及生产厂家，设备主要技术指标等进行对比。
1.3.1 成形方式立体光刻(SL):液槽中盛满液态光敏树脂，可升降工作台位于液面下一个截面层的高度，聚焦后的紫外激光束在计算机控制下，按截面轮廓要求沿液面进行扫描，使扫描区域固化，得到该层界截面轮廓。
工作台下降一层高度，其上覆盖液态树脂，进行第二层扫描固化，新固化一层牢固地粘结在截面轮廓上。
如此重复，形成三维实体。
分层实体制造（LOM）:将制品的三维模型经分层处理后，在计算机控制下，用co2激光束选择性地按分层轮廓切片，并将各层切片粘结在一起，形成三维实体。
选择性激光烧结（SLS）:在工作台上铺一层粉末材料，CO2激光束在计算机控制下，依据分层的截面信息对粉末进行扫描，并使制件截面实心部分的粉末烧结在一起，形成该层轮廓。
一层成形完成后，工作台下降一个高度，再进行下一层的烧结，如此循环，最终形成三维实体。
熔融堆积成形（FDM）:根据CAD产品模型分层软件确定的几何信息，有计算机控制可挤出熔融状态材料的喷嘴，挤出半流动的热塑材料，沉积固化成精确地薄层，逐渐堆积成三维实体。
三维打印（3DP）:采用喷墨打印机原理将熔融的材料有序地喷出，一个层面又一个层面地堆积而最终形成的三维实体。
1.3.2 采用原材料立体光刻(SL):液态光敏树脂。
分层实体制造（LOM）:纸基卷材、陶瓷箔、金属箔。
选择性激光烧结（SLS）:塑料粉、金属基或陶瓷基粉。
熔融堆积成形（FDM）:ABS、石蜡、聚酯塑料。
三维打印（3DP）:塑料粉、金属基或陶瓷基粉。
1.3.3 特点及使用范围立体光刻(SL):材料利用率及性能价格比较高，但易翘曲，成形时间较长；适合成型小型零件，可直接得到塑料制品。
分层实体制造（LOM）:翘曲变形小，尺寸精度高，成形时间短，制件有良好的力学性能，适合成形大、中型件。
选择性激光烧结（SLS）:成形时间较长，后处理较麻烦，适合成形小件，可直接得到塑料、陶瓷或金属制品。
熔融堆积成形（FDM）:成形时间较长，可采用多个喷头同时进行涂覆，以提高成型效率，适合成形小塑料件。
三维打印（3DP）:成形时间较长，可采用多个喷头同时进行粘结，高成型效率，适合成小型件。
1.3.4 设备主要技术指标立体光刻(SL):最大制件尺寸：250mm ⨯250mm⨯250mm 尺寸精度：±0.1mm分层厚度：0.1~.3mm扫描速度:0.2~2m/s分层实体制造（LOM）:最大制件尺寸：815mm ⨯550mm ⨯500mm 尺寸精度：±0.1mm分层厚度：0.1~0.2mm切割速度：0~500m/s选择性激光烧结（SLS）:最大制件尺寸：340mm⨯340mm⨯590mm 激光定位精度：±30um分层厚度：0.1~0.25mm最大扫描速度：2m/s熔融堆积成形（FDM）:最大制件尺寸：254mm⨯254mm⨯254mm尺寸精度：±0.127mm分层厚度：0.05~0.76mm扫描速度:0~500m/s三维打印（3DP）:最大制件尺寸：200mm⨯250mm⨯200mm分层厚度：0.1~0.3mm最大扫描速度：2m/s表1-1 几种典型的RP工艺的优、缺点比较1.4结论与展望1.4.1结论分层实体制造(LM)快速原型具有较好的机械强度,加工过程稳定,收缩变形小,通过浇注树脂反型或封闭特殊涂料,可以进行化学镀铜而获得均匀的导电层;脉冲电铸铜经过工艺参数优化,能得到结晶致密、复制精度极高的电沉积层;在铜电铸层上电弧喷涂铜,能获得导电性和导热性良好、结合力较强的涂层。
把LOM成型、化学镀铜、脉冲电铸铜和电弧喷涂铜工艺结合起来,能实现电火花电极的快速经济制造,所得电极的电加工性能达到常规电火花加工紫铜电极的要求。
熔融沉积制造F(DM)成型工艺速度快、运行成本低,成型材料ABS丝具有良好的化学镀性能;使用优化工艺参数电铸镍,可以得到具有高机械强度和硬度、耐磨性和耐蚀性良好的镍电铸层;把电弧喷涂Zn一Al伪合金和环氧树脂浇注相结合,可以在镍电铸层上得到结合力强、支撑力均匀的背衬。
将化学镀镍、脉冲电铸镍与FDM成型技术结合起来,能实现具有复杂型面的注塑模型腔的快速经济制造。