快速成型
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( Rapid Prototyping )
成型示意图：
二、熔融挤出成型工艺的工作原理三、FDM机台的具体操作
• 1.开机及初始化 • 2.载入模型及调整 • 3.分层参数设置 • 4.开始加工
STL模型检验和修复
• 校验点数：点数越多，修复的正确率越高， 但时间更长，一般设定为5就足够。
测量和修改
• • • • • 单击鼠标左键——拾取面片 按住CTRL键，单击鼠标左键——拾取边 按住SHIFT键，单击鼠标左键——拾取顶点 表面反向——修复法向错误 删除表面——删除多余表面，将与该面片相连通 的所有面片都删除 • 删除面片——删除该面片 • 隐藏表面——隐藏表面，以便测量或者修改 • 设定为成型方向——以该面片为底平面，重新摆 放三维模型。
分层参数详解
• • • • • • • • • • • • • • • • • 包括三个部分：分层、路径、支撑 层厚：单层厚度。 起点：开始分层的高度，一般应为零 终点：分层结束的高度，一般为模型的最高点 轮廓线宽：层片上轮廓的扫描线宽度，一般为：1.3～1.6倍的喷嘴直径 扫描次数：层片轮廓的扫描次数 填充线宽：层片填充线的宽度。 填充间隔：相邻填充线间隔（n-1）个填充线宽 填充角度：每层填充线的方向，可输入六个值，每层依次循环 填充偏置：每层填充线的偏置数，可输入六个值 水平角度：设定能够进行孔隙填充的表面的最小角度（与水平面的夹角），该值越小， 标准填充的面积越小，若过小，会在表面形成孔隙 表面层数：设定水平表面的填充厚度，n个层厚 支撑角度：设定需要支撑的表面的最大角度（与水平面），角度越大，支撑面越大 支撑线宽：支撑扫描线的宽度 支撑间隔：与填充间隔意义类似 最小面积：需要支撑的表面的最小面积 表面层数：靠近原型的支撑部分，为使原型表面质量较高，需采用标准填充
快速成型技术
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。
快速成型技术的工作原理
快速成型技术的工作原理快速成型技术（Rapid Prototyping Technology，RPT），也称为快速制造技术（Rapid Manufacturing Technology，RMT），是指采用计算机辅助设计（CAD）、数控加工（CNC）和分层制造技术（SLM）等手段，快速制作出具有复杂内部结构的三维实物模型或器件的一种先进制造技术。
快速成型技术主要包括三个方面的内容：现代制造方式、CAD技术和快速成型技术。
快速成型技术的工作原理是将设计图或CAD模型转为STL文件，再将STL文件通过计算机化控制系统控制加工设备的动作，并以逐层堆积、覆盖、切割、加压等方式将逐层依次进行制造，直至完成所需产品的加工制造。
其具体工作流程如下：1.设计阶段首先，使用计算机辅助设计（CAD）软件将所需产品的三维模型绘制出来。
CAD绘图是快速成型技术的关键环节，决定了产品的实际制造效果和制造成本，需要使用专业的CAD软件进行设计。
2.模型处理阶段CAD设计完成后，需要进行一系列的模型处理。
主要包括增补模型壳体、提高模型强度、修复模型错误等。
这一阶段的处理对制造成型的质量和效率有直接的影响。
3.数据修复阶段接下来进入数据修复阶段，对CAD绘制过程中的错误进行修复和清理，以确保STL文件的精度和准确性，避免在制造过程中出现数据错乱和失真等问题。
4.切片阶段STL文件经过数据处理后，需要切成非常小的层面，比如0.1mm，这个过程称为切片。
通过这个过程将模型切成多个水平层面形成多个切片。
每层镶嵌在一起就变成了整个模型。
5.加工阶段加工阶段就是将切片依次导入数控加工机中，喷射实现逐层累加和压实，也就是通常所说的“逐层堆叠”过程。
这个过程就是快速成型技术的核心技术。
6.后处理阶段最后的后处理阶段可以将产品进行研磨、喷漆、涂料处理等等。
完成整个产品制造的过程。
总之，快速成型技术极大地缩短了从概念到产品推向市场的时间。
快速成型技术的高效加工和制造过程为设计师提供更好的自由度，可以随意尝试和实验不同的设计方案，以最快的速度推向市场产品。
快速成型
第三节 薄片分层叠加成形
•又称叠层实体制造或分层实体制造 •美国Helisys公司于1986年研制成功，并商品化 •纸片叠层法 •工艺原理 •特点和成型材料 •设备和应用
第四节 熔丝堆积成形
•美国学者Dr. Scott Crump 于1988年研制成功
•美国Stratasys公司推出商广泛的快速成型工艺 •SLS工艺又称为选择性激光烧结，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校 的C.R. Dechard于1989年研制成功。SLS工艺是利用粉末状材料成形 的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的 CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的 激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部 分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧 结下层截面。 •SLS工艺最大的优点在于选材较为广泛，如尼龙、蜡、ABS、树 脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸脂（poly carbonates）、金属和陶 瓷粉末等都可以作为烧结对象。粉床上未被烧结部分成为烧结部 分的支撑结构，因而无需考虑支撑系统（硬件和软件）。SLS工 艺与铸造工艺的关系极为密切，如烧结的陶瓷型可作为铸造之型 壳、型芯，蜡型可做蜡模，热塑性材料烧结的模型可做消失模。
分层实体制造(LOM)－没落的快速成型工艺
•LOM工艺称为分层实体制造，由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功。该公司已推出LOM-1050和LOM-2030 两种型号成形机。LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。 片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，热压辊热压片材，使 之与下面已成形的工件粘接；用CO2激光器在刚粘接的新层上切 割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的 区域内切割出上下对齐的网格；激光切割完成后，工作台带动已 成形的工件下降，与带状片材(料带)分离；供料机构转动收料轴和 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。
快速成型技术
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。
第4章 快速成型概述
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4.1.2 快速成型的过程
快速成型基于离散/堆积的思想， 将一个物理实体复杂的三维加工，离散 成一系列二维层片,然后逐点、逐面进行 材料的堆积成型。 是一种降维制造或者 称增材制造技术。
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4.1.2 快速成型的过程
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CAD模型 Z向离散化（分层）
第4章 快速成型技术概述
4.1 快速成型的原理
4.2 快速成型制造工艺的分类
4.2 快速成型技术的应用
4.3 快速成型技术的研究现状及发展趋
势
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4.1 快速成型的原理
4.1.1 快速成型制造的基本概念 4.1.2 快速成型的过程 4.1.3 快速成型技术的特点
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5）技术的高度集成。 集成了CAD、CAM、CNC、
激光、材料等技术。与反求工程（RE）、网络技
术等结合，成为产品精选开2021发版课的件 有力工具。
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4.2 快速成型制造工艺的分类
一、按制造工艺所使用的材料的状态、 性能特征分为：
▪ 液态聚合、固化：原材料是液态的，利用光能 或热能使特殊的液态聚合物固化从而形成所需 的形状
数字模型可视化，可以进行设计评价、干涉检验，
甚至某些功能测试，将设计缺陷消灭在初步设计阶
段，减少损失。
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1. 概念模型的可视化、零件的观感评价 2. 结构设计验证与装配效验 3. 性能和功能测试
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应用一： 概念模型的可视化、零件的观感评价
消费品
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快速成型工艺的基本流程
快速成型工艺的基本流程快速成型工艺简介什么是快速成型工艺快速成型工艺（Rapid Prototyping，简称RP）是一种利用计算机辅助设计和制造技术，通过相继固化材料，逐层堆积形成所需产品的一种快速制造工艺。
它通过直接处理数据文件，并通过逐层叠加材料的方式，不用模具，实现了从CAD模型到实体产品的快速转化。
快速成型工艺的意义快速成型工艺是工业制造领域中的一项重要技术，它的出现大大缩短了产品开发周期，提高了产品设计的灵活性和精确度，降低了制造成本，促进了现代制造业的发展。
快速成型工艺的基本流程快速成型工艺的一般流程快速成型工艺的一般流程包括：1.CAD设计：首先，通过计算机辅助设计软件（CAD）进行产品的三维建模。
2.STL文件生成：将设计好的产品模型文件导出为标准三维打印格式的文件，通常是STL文件格式。
3.制造参数设置：根据所选的快速成型工艺方法和材料的特性，设置好相应的制造参数，如层厚、填充密度等。
4.打印准备工作：根据所选快速成型工艺的要求，准备相应的打印设备和材料。
5.快速成型工艺的处理：将STL文件导入快速成型机器中，通过计算机控制，逐层叠加材料，并按照预设的层厚进行固化或粘接。
6.后处理：完成打印后，对产品进行去除支撑结构、研磨平整、喷涂、热处理等后续处理工作，以获得符合要求的成品。
快速成型工艺常用方法光固化造型（Stereolithography，缩写SLA）SLA是一种常见的快速成型工艺方法，它利用紫外线激光束逐层照射光敏感树脂，使其固化成固体。
具体流程如下：1.准备工作：准备好SLA设备和液体光敏感树脂。
2.数据预处理：将CAD设计好的模型转换为STL文件，并设置切片参数。
3.光固化：在液体树脂中，利用激光束逐层照射，使树脂固化。
4.后处理：将固化后的产品从液体中取出，去除支撑结构，使用紫外线曝光设备进行后固化。
熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，缩写FDM）FDM是另一种常见的快速成型工艺方法，它利用熔融的热塑性材料通过喷头逐层堆积成型。
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
快速成型技术的种类
快速成型技术的种类
快速成型技术是一种通过计算机辅助设计和制造的方法，可以快速制造出复杂的三维模型。
这种技术已经被广泛应用于各种领域，包括汽车、医疗、航空航天等。
本文将介绍几种常见的快速成型技术。
1. 光固化技术
光固化技术是一种通过紫外线或激光束将液态光敏树脂固化成固体的方法。
这种技术可以制造出非常精细的模型，适用于制造小型零件和精密零件。
光固化技术的优点是制造速度快，精度高，但成本较高。
2. 熔融沉积技术
熔融沉积技术是一种通过将熔融材料喷射到建模平台上，逐层堆积成三维模型的方法。
这种技术适用于制造大型零件和复杂零件。
熔融沉积技术的优点是制造速度快，成本低，但精度较低。
3. 熔融层压技术
熔融层压技术是一种通过将熔融材料喷射到建模平台上，然后用热压力将其压缩成固体的方法。
这种技术适用于制造大型零件和复杂零件。
熔融层压技术的优点是制造速度快，成本低，精度高。
4. 粉末烧结技术
粉末烧结技术是一种通过将金属或陶瓷粉末喷射到建模平台上，然后用激光束或电子束将其烧结成固体的方法。
这种技术适用于制造金属和陶瓷零件。
粉末烧结技术的优点是制造速度快，成本低，精度高。
快速成型技术已经成为现代制造业中不可或缺的一部分。
随着技术的不断发展，这些技术将会越来越成熟，应用范围也会越来越广泛。
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。
快速成型
第一章一、快速成型是直接利用三维实体造型软件快速生成模型或零件实体的技术总称。
用快速成型技术制作的产品样件或模型，俗称为RP手板。
二、快速成型的原理：1、寿星设计出所需产品或零件的计算机三维模型；2、然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的二位单元，通常在Z向将其按一定厚度进行离散（也称分层），把原来的三维CAD模型变成一系列的二维层片；3、再根据每个层片的轮廓信息，输入加工参数，自动生成数控代码；4、最后由成型系统将一系列层片自动成型并将它们连接起来，得到一个三维物理实体。
三、两种主要成型方式的比较指标性能传统机床加工RP加工制造零件的复杂程度受刀具或模具的限制，无法制造太复杂的曲面或异形深孔可以制造任意复杂形状的零件材料利用率产生切削，利用率低利用率高，材料基本没浪费加工方法去除成型，切削加工添加成型，逐层加工加工对象个体液体、图形、粉末、纸、其他工具切削工具光束、热束此外，RP技术与传统技术相比，有以下特点；1、数字化制造，直接CAD模型驱动。
2、高度柔性和适应性。
3、快速。
4、材料类型丰富多样且利用率高。
5、产品的单价基本与复杂程度无关。
6、应用领域广泛。
四、RP技术优点1、快速性。
2、设计与制造的一体化。
3、自由成型制造。
4、材料的广泛性。
5、技术的高度集成。
五、RP技术的特点和使用范围1、极适合于形状复杂、具有不规则曲面零件的加工，零件的复杂程度与制造成本无关。
2、能减少对熟练技术工人的要求。
3、几乎无废料材料，是一种环保型制造技术。
4、成功的解决了计算机辅助设计中三维造型的实体化。
5、系统柔性高，只需要修改三维CAD模型，就能快速制造出各种不同形状的零件。
6、技术与制造集成，设计与制造一体化。
7、不需要专用的工装夹具、模具，大大缩短了新产品的开发时间。
第二章一、尽管这些RP成型系统的结构和采用的原材料有所不同，但它们都是基于先离散分层，再堆积叠加的成型原理。
二、每一个三角形面片可以用三个顶点的坐标和一个法线矢量来描述，即STL格式文件。
快速成型知识点
1、快速成型：快速成型技术，又称实体自由成型技术，快速成型的工艺方法是基于计算机三维实体造型，在对三维模型进行处理后，形成截面轮廓信息，随后将各种材料按三维模型的截面轮廓信息进行扫描，使材料粘结、固化、烧结，逐层堆积成为实体原型。
激光烧结深度：是直接影响烧结质量的重要因素之一，主要由激光能量参数及粉末材料的特征参数决定的。
其中，激光能量参数又包括激光功率、激光束扫描速度、激光线的长度及宽度；粉末材料的特征参数则包括粉末材料对激光的吸收率、粉末熔点、比热容、颗粒尺寸及分布、颗粒形态及铺粉密度。
成型精度：是评价成型质量最主要的指标之一，它是快速成型技术发展的基石。
精度值一般的指机器的精度，即使给出制作也是专门设计的标准件的精度，而并非以为着制作任何制件都能达到的精度。
直接制模：用SLS、FDM、LOM等快速成型工艺方法直接制造出树脂模、陶瓷模和金属模具。
间接制模：用快速成型件作母模或过度模具，在通过传统的模具制造方法来制作模具。
软模技术：采用各种快速成型技术包括SLA、SLS、LOM，可直接将模型（虚拟模型）转换为具有一定机械性能的非金属的原型（物理模型），在许多场合下作为软模使用，用于小批量塑料零件的生产。
桥模制作：将液态的环氧树脂于有机或无机复合材料作为基体材料，以原型为基准浇注模具的一种间接制模方法。
覆模陶瓷：与覆模金属粉末类似，包覆陶瓷粉末（Al2O3等）。
金属粉：按其组成情况分为三种：（1）单一的金属粉（2）两种金属粉末的混合体，其中一种熔点较低起粘结剂的作用（3）金属粉末和有机粘结剂的混合体。
2、SLA/LOM基本原理及特点：（1）SLA基本原理: SLA技术是交计算机CAD造型系统获得制品的三维模型，通过微机控制激光，按着确定的轨迹，对液态的光敏树脂进行逐层扫描，使被扫描区层层固化，连成一体，形成最终的三维实体，再经过有关的最终硬化打光等后处量，形成制件或模具。
特点：可成型任意复杂形状，成型精度高，仿真性强，材料利用率高，性能可*，性能价格比较高。
几种常见快速成型工艺优缺点比较
几种常见快速成型工艺优缺点比较快速成型（Rapid Prototyping）是一种通过快速制造样品或模型的技术，可以帮助制造企业在产品开发的早期阶段快速验证设计概念、减少开发时间和成本，并促进产品创新。
目前市面上有多种常见的快速成型工艺，下面将对几种常见的快速成型工艺的优缺点进行比较。
1. 喷墨沉积打印（Inkjet Deposition Printing）优点：喷墨沉积打印工艺成本较低，操作简便灵活。
可以使用多种材料进行打印，包括塑料、金属和生物材料等。
并且该技术适用于制造大型和复杂结构的零件。
缺点：由于该技术是一种层层堆积的过程，因此表面质量可能不如其他工艺，需要进行后续的加工和表面处理。
另外，一些材料在长期使用后可能会发生疲劳和变形。
2. 选择性激光烧结（Selective Laser Sintering）优点：在选择性激光烧结工艺中，使用激光束将粉末材料烧结在一起，形成所需的零件。
该技术具有高精度、高强度和高表面质量的优点，并且适用于多种材料。
缺点：选择性激光烧结工艺的设备和材料成本较高。
此外，由于热处理过程，可能会产生应力和变形，需要进行后续处理。
3. 光固化（Stereolithography）优点：光固化工艺使用激光或紫外线将光敏树脂层层固化，逐步形成零件。
该技术具有高精度、高表面质量和较低的材料损耗等优点，并且适用于制造复杂的零件。
缺点：光固化工艺需要使用光敏树脂和紫外线辐射设备，成本较高。
此外，成品可能会因为光线照射不均匀而产生表面缺陷。
总的来说，不同的快速成型工艺各有优劣，并且适用于不同的产品开发需求。
制造企业在选择工艺时应根据产品要求和预算来认真评估这些方面，以找到适合自身需求的快速成型工艺。
快速成型（Rapid Prototyping）是一种通过快速制造样品或模型的技术，可以帮助制造企业在产品开发的早期阶段快速验证设计概念、减少开发时间和成本，并促进产品创新。
目前市面上有多种常见的快速成型工艺，下面将对几种常见的快速成型工艺的优缺点进行比较。
快速成型
快速成型技术的类型 目前，快速成形的工艺方法已有几十种 之多，其中主要工艺有五种基本类型：光 固化成型法、分层实体制造法、选择性激 光烧结法、熔融沉积制造法和三维印刷法 等 光固化成型法 五种类型 分层实体制造法 选择性激光烧结法 熔融沉积制造法 三维印刷法
快速成型技术的类型 1. 光固化成形
也称光造型、立体光刻及立体印刷，其工艺过程是以液 态光敏树脂为材料充满液槽，由计算机控制激光束跟踪层状 截面轨迹，并照射到液槽中的液体树脂，而使这一层树脂固 化，之后升降台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层 树脂，然后再进行新一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在 前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕，得到1个三维实 体模型。该工艺的特点是：原型件精度高，零件强度和硬度 好，可制出形状特别复杂的空心零件，生产的模型柔性化好， 可随意拆装，是间接制模的理想方法。缺点是需要支撑，树 脂收缩会导致精度下降，另外光固化树脂有一定的毒性而不 符合绿色制造发展趋势等。该工艺适合比较复杂的中小型零 件的制作。
快速成型的发展方向 RP技术已经在许多领域里得到了应用， 其应用范围主要在设计检验、市场预测、 工程测试(应力分析、风道等)、装配测试、 模具制造、医学、美学等方面。
快速成型技 术未来会怎 样
?
快速成型的发展方向 RP技术在制造工业中应用最多（达到 67%），说明RP技术对改善产品的设计和制 造水平具有巨大的作用。 目前快速成形 技术还存在许多不足，下一步研究开发工 作主要在以下几方面： （1）改善快速成形系统的可靠性、生产 率和制作大件能力，尤其是提高快速成形 系统的制作精度； （2）开发经济型的快速成形系统；
快速成型技术的起源
而采用全新的“增长”加工法——用一层层的小毛坯 逐步叠加成大工件,将复杂的三维加工分解成简单的二维加 工的组合,因此,它不必采用传统的加工机床和模具,只需传 统加工方法的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。 。 由于快速成形具有上述突出的优势,所以近年来发展 迅速,已成为现代先进制造技术中的一项支柱技术,实现并 行工程(Concurrent Engineering,简称CE)必不可少的手段。
快速成型实训实验报告
一、实验背景随着科技的发展，快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP）作为一种新型的制造技术，在工业设计、航空航天、医疗等领域得到了广泛应用。
为了使学生们深入了解快速成型技术，提高动手能力，本次实验选取了快速成型技术作为实训内容。
二、实验目的1. 了解快速成型技术的原理、工艺流程及设备特点；2. 掌握快速成型技术的操作方法，提高动手能力；3. 培养学生的创新思维和团队协作能力；4. 为今后从事相关领域的工作打下基础。
三、实验内容1. 快速成型技术原理及设备介绍快速成型技术是一种以数字模型为基础，快速制造出实物原型或零件的技术。
其原理是将CAD模型通过切片处理，生成一系列的截面轮廓，再通过堆积的方式，将材料逐层成型，最终形成三维实体。
快速成型设备主要包括：激光快速成型机、立体光固化机、熔融沉积成型机等。
本次实验以熔融沉积成型机（Fused Deposition Modeling，简称FDM）为例进行实训。
2. 实验步骤（1）准备实验材料：FDM设备、PLA材料、计算机、CAD软件等。
（2）设计模型：使用CAD软件设计所需的三维模型，并进行切片处理。
（3）导入模型：将切片后的模型导入FDM设备。
（4）成型过程：启动FDM设备，设备将PLA材料加热至熔融状态，然后按照模型轮廓逐层堆积成型。
（5）后处理：成型完成后，对模型进行脱模、清理等后处理。
3. 实验结果与分析本次实验成功制作出所需的三维模型，实验结果如下：（1）模型外观与设计相符，尺寸精度较高。
（2）成型过程中，设备运行稳定，操作简便。
（3）PLA材料具有良好的成型性能，成型后表面光滑。
（4）实验过程中，团队成员分工明确，协作良好。
四、实验总结1. 通过本次实验，使学生掌握了快速成型技术的原理、工艺流程及设备特点。
2. 学生们的动手能力得到了提高，为今后从事相关领域的工作打下了基础。
3. 培养了学生的创新思维和团队协作能力。
4. 在实验过程中，发现了一些问题，如模型精度有待提高、设备操作需加强等。
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RP的概念与原理
RP（Rapid Prototyping）技术 （ ）
快速成形技术（Rapid Prototyping，简称RP）是综合CAD 技术、数据处理技术、数控技术、测试传感技术、激光技术等 多种机械电子技术和材料技术而形成的一种从CAD三维模型设 计到实际原形、零件加工的全新的制造技术。 RP可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有 一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快 速评估，修改及功能试验，大大缩短产品的研制周期。 以RP系统为基础发展起来并已成熟的快速工装模具制造 (Quick Tooling/Molding)、快速精铸技术(Quick Casting)则可实 现零件的快速制造(Quick Manufacturing)。
选择性激光烧结成型原理图
RP的工艺方法
熔融沉积造型(FDM—Fused Deposition Modeling) 熔融沉积造型
FDM系统主要包括喷头、送丝机构、运动机构、加热工作室、 工作台5个部分.喷头是最复杂和重要的部分,材料在喷头中被加热熔 化,喷头底部有一喷嘴供熔融的材料以一定的压力挤出,喷头沿零件 截面轮廓和填充轨迹运动时挤出材料,与前一层粘结并在空气中迅速 固化,如此反复进行即可得到实体零件.
分层实体制造系统原理图
RP的工艺方法
选择性激光烧结(SLS—Selected Laser Sintering) 选择性激光烧结
该法采用CO2激光器作能源，目前使用的造型材料多为各种粉 末材料。在工作台上均匀铺上一层很薄（100µ~200µ）的粉未，激 光束在计算机控制下按照零件分层轮廓有选择性地进行烧结，一层 完成后再进行下一层烧结。全部烧结完后去掉多余的粉未，再进行 打磨、烘干等处理便获得零件。
典型工程应用案例
航空航天中的应用
军工企业国营西安东方机械厂导弹引信叶轮的开 发的传统流程为： 设计→制造刚模→成型→功能实验→设计修改 存在问题： ⑴ 由于涡轮结构复杂，叶片参数化设计，常规设 计是二维图纸，既不直观而且很复杂，不能准确表达 设计意图，技术人员交流非常不方便； ⑵ 叶型要求极高，常规机械加工难以进行； ⑶ 模具制作困难，难以进行脱模工作； ⑷ 加工周期长达数月左右，费用高。
RP的概念与原理
STL文件作为快速成型系统的输入信息。通过对 文件作为快速成型系统的输入信息。 文件作为快速成型系统的输入信息 STL文件进行软件“切片”处理，得到切片信息及扫描 文件进行软件“ 文件进行软件 切片”处理， 加工路径信息格式(SLI文件 ，然后把所得到的切片信息 文件)， 加工路径信息格式 文件 及扫描路径信息进行程序处理， 及扫描路径信息进行程序处理，并转化为数控命令代码 形式，并输入到计算机数控系统(CNC)中，最后由计算 形式，并输入到计算机数控系统 中 机数控系统完成零件的扫描加工成形。 机数控系统完成零件的扫描加工成形。
RP&MRP
快速成形制造系统(RP&M—Rapid Prototyping & Manufacturing) 快速成形制造系统 快速成型法具有以下特点和优点： 快速成型法具有以下特点和优点： 1.特别适合于形状复杂，精细的零件加工； 2.减少了对熟练技术操作者的需求； 3.成功地解决了CAD中三维造型“看得见、摸不着”的问题； 4.生产柔性高，只需改CAD数据就可生产不同形状零件模型； 4. CAD 5.技术集成，设计制造一体化； 6.不需专门的工装夹具和模具，大大缩短了新产品试制时间； 7.零件的复杂程度和生产批量与制造成本基本无关.
RP的工艺方法
三维印刷工艺(3DP—Three Dimension Printing) 三维印刷工艺
采用粉末材料成型，如陶瓷粉末、金属粉末。材料粉末不是通 过烧结连接起来，而是通过喷头用粘结剂（如硅胶）将零件的截面 “印刷”在材料粉末之上。粘结剂粘结的零件强度较低，还须或后 处理，即先烧掉粘结剂，然后高温渗入金属，航天中的应用
在UG中，按关节设计方案将曲面模型切成头、躯 干、大臂、小臂、大腿、小腿、脚共11部分；对每一 部分进行曲面加厚（5mm），使之成为实体零件，然 后再为关节的装配设计安装接口； 将PRO/E中设计好的关节零件调入，在UG的装配 模块中将各关节零件安装于相应的实体零件上，构成 人体模型的各组成部件； 再将各部件组装成最终的人体CAD模型，将各可 动部件转动到极限位置，进行干涉检查，检验零件的 设计是否合理，此时可以随时返回建模模块修改各零 件。 整个开发过程采集并制作10套真实士兵的人体模 型，有效地支持了部队军服保暖性实验的科学性。
快速成型技术（Rapid Prototyping Technology ）
RPT的概念与原理 RPT的工艺方法 典型工程应用案例 学科建设中的应用 产品展示
RP的概念与原理 的概念与原理
RP（Rapid Prototyping）技术 （ ）
在制造业中各类零件的传统制造工艺按加工后原材料体积变化与否分为： 受迫成型(Forced Forming)—— 受迫成型(Forced Forming)——按被加工材料的自然状态又可分为固态成 型法（锻造、冲剪、挤压、拉拔等）、液态成型法（铸造）和半液态成型法 （注塑）。 去除成型( 去除成型(Dislodge Forming) ——又可分为机械联接、粘接术和焊接三种方 式。材料去除法则有人们所熟知的车、铣、刨、磨等工艺，是目前制造业重要 成型形式。 添加成型( 添加成型(Additive Forming) ——八十年代初一种全新的制造概念被提了出 来。通过添加材料来达到零件设计要求的成型方法，这种新型的零件生产工艺 就成为RP（快速成型）的主要实现手段。 生长成型(Growth 生长成型(Growth Forming) ——利用生物材料的活性进行成型的方法,自然界的
RPT的应用
RPT的应用领域几乎覆盖了制造领域的各个行业。在美学、人 的应用领域几乎覆盖了制造领域的各个行业。在美学、 的应用领域几乎覆盖了制造领域的各个行业 体工程、文物保护建筑业等行业也得到了越来越广泛的应用。 体工程、文物保护建筑业等行业也得到了越来越广泛的应用。 PRT的主要应用方面有： 的主要应用方面有： 的主要应用方面有 （1）产品设计验证与功能测试 ） （2）可制造性、可装配性检验 ）可制造性、 （3）产品供货询价、市场宣传 ）产品供货询价、 （4）单件、小批量和复杂零件的直接生产 ）单件、 （5）快速模具制造和快速铸造 ） RP技术在制模领域主要有以下应用特点： 技术在制模领域主要有以下应用特点： 技术在制模领域主要有以下应用特点 （1）能借助电铸、电弧喷涂等技术，由塑料件制造金属模具； ）能借助电铸、电弧喷涂等技术，由塑料件制造金属模具； （2）直接加工出陶瓷型壳进行精密铸造； ）直接加工出陶瓷型壳进行精密铸造； （3）快速制作高精度的复杂木模，进一步浇铸金属件； ）快速制作高精度的复杂木模，进一步浇铸金属件； （4）通过原型制造石墨电极，然后由石墨电极加工出模具型腔 ）通过原型制造石墨电极， （5）将快速制作的原型当作消失模，进行精密件的铸造。 ）将快速制作的原型当作消失模，进行精密件的铸造。
3DP成型示意图 成型示意图
FDM成型示意图 成型示意图
RP的工艺方法
RP工艺技术比较 工艺技术比较
RP工艺 RP工艺 SL LOM SLS FDM 精度 好 一般 一般 较差 表面 质量 优 较差 一般 较差 材料 价格 较贵 较便宜 较贵 较贵 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 高 一般 较低 设备 费用 较贵 较便宜 较贵 较便宜 占有率% 占有率% 78 7.3 6.0 6.1
典型工程应用案例
航空航天中的应用
某兵器研究所为某种型号的飞机研制操作手柄， 由于使用功能、手感、可靠性要求极为严格，采用传 统的制造模式，由于模具制造周期的限制，势必造成 设计师的许多先进的设想无法在有限的时间内实现， 或者是拖延交货周期，影响整机的研制进度，在这种 情况下，西安交通大学先进制造技术研究所参与了研 制过程，利用激光快速成型机LPS600，快速制造出 RP原型，制作时间23小时，2天后翻制成硅橡胶模具， 3天后，低压注塑，制造出10件操作手柄，完成了设 计师的其中一种设计思想，大幅度缩短了产品开发过 程中的制造过程，研制费用不超过3万元。如采用传统 的制造手段，实现设计思想到实物的过程，花费在10 万元以上，而且这一过程需要30天以上。
典型工程应用案例
航空航天中的应用
采用快速成型工艺制作，首先在三维软件中进行零 件设计，图形直观，工作人员很容易表达自己的意见； 零件设计完毕后利用LPS600激光快速成型工艺制作叶轮 的树脂模型，即可进行空气动力学实验，如果不满足要 求，再进行CAD模型的修改，直到满足要求为止。 例如该厂早先设计的九齿方案，由于齿数与进气道 数目相同，在进行静止吹风实验时发现漏气，根本无法 带动齿轮转动，马上进行方案改进，节省了大量的时间 和费用；同时采用硅胶模技术，低压注塑制造10个样件， （制造周期只需3天左右）进行靶场验证性实验，在实弹 演练过程中，炮弹不是打远了，就是距离太近，根据实 验结果，修改设计参数，再次进行原型及塑料件制作， 在一个半月中支持该厂进行了7次实验，大大缩短了开发 周期，加速了型号开发，而成本只有几千元。而采用常 规方法，周期将达2年左右，费用高达几十万元。
典型工程应用案例
航空航天中的应用
总后勤部军需装备研究所利用士兵人体模型进 行军队士兵着装设计与太空人服装开发。 传统的人体模型采用经验数据，利用玻璃钢材 料制作，与真实人体实际几何形状相差较大，西安 交通大学先进制造技术研究所采用RE/CAD/RP/RT 完整的产品开发技术路线，测量时采用了德国 GOM公司的ATOS测量仪，它使用可见光带。测量 速度与Krcon公司的激光测头类似，可以超过 10000点/秒，测量范围为500mm～10m。 曲面重构过程中使用Delcam公司的系列产品中 的专用反求模块CopyCAD进行人体模型的曲面重 构，使用UG对曲面模型进行再设计，同时用 PRO/E进行关节的各零件设计。