快速成形与快速制模的技术发展
快速成型技术的多领域应用与发展
快速成型技术的多领域应用与发展摘要：简要介绍了快速成型技术的基本原理、工艺方法和技术特点。
阐述了快速成型技术在工业造型、制造、模具、医学、航天等多领域的应用，探讨了快速成型技术今后的发展趋势。
关键词：快速成型技术原型快速制模应用快速成型技术RP(Rapid Protot-yping RP)是20世纪80年代末开始发展起来的一种基于逐层累加成型的新兴制作工艺,它是集多种先进科技于一体的能够迅速将设计思想转化为产品的现代先进制造技术。
它为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
快速成型工艺是一个涉及CAD/CAM、逆向工程技术、分层制造技术、数据编程、材料编制、材料制备、工艺参数设置及后处理等环节的集成制造过程。
通俗地说，快速成型技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。
近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈。
尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用，使得RP技术得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生命力和广阔的应用前景。
快速成型制造工艺PR技术是将传统的“去除”加工方法(由毛坯切去多余材料形成产品)改变为“增加”加工方法(将材料逐层累积形成产品)，采用离散分层/堆积的原理，由CAD模型直接驱动，快速制作原型或三维实体零件的一种全新的制造技术。
快速成型技术发展至今，以其技术的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速发展，目前，快速成型的工艺方法已有几十种之多，其中主要工艺有四种基本类型: 光固化成型法(Stereo lithography Apparatus, SLA)、叠层实体制造法(Laminated Object Manufacturing, LOM)、选择性激光烧结法(Selective Laser Sintering, SLS) 和熔融沉积制造法(Fused Deposition Manufacturing, FDM)。
快速成型与模具的快速制造
可 以分 为快速软 模 ， 速过 渡 模 和 快 速批 量 生产 用 快
模。
３ １快 速软模 的制作 ．
根据 快速成 型 的母 模 ， 注 聚氨 酯 材 料 （ Ｃ — 浇 如 ｉ
秦 小 琼
（ 州 理 工 大学 机 电学 院 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ） 兰 甘 ３０ ０
摘 要 ： 文主要 介 绍如何 根据 快速 成型 的母体 在铸造 、 本 拉伸 、 塑加 工 中快速 制做模 具 的方法 ， 注 和
一
些 快速制 作 的模 具 在 实践 中的应 用。
关 键词 ： 速成 型 ； 速模 具 ； 工 方法及 应 用 快 快 加
种模 具 技术最 首 要 的带有 先进性 的要求 是其 快速
性， 即从 设计 到 进 入 市 场 的 时 间尽 可 能短 。随 着快 速 成 型技 术 的发展 与应 用使 得模具 的快 速制 作在一 定 范 围变 成现 实 。所谓 快速 模具技 术是 由快 速原形 技 术 驱 动 的 本 质 上 是 基 于离 散／ 积 成 型 的技 术 。 堆
速模 具 ； 然而 堆积 金 属 的难 易决 定 了 直接 快 速 模 具 技术 在近 期 内无法 在 模具 领 域 中 占主导 地 位 ， 目前 主要 还是 间接 快速 模具 占主要地位 。
此蜡 模经 传统 的失蜡铸 造工 艺制作 金属模 。用这 种
工艺 制作 不仅工 艺简单 而且 压型成本 。还 可 以制作
突出， 通常是 根据 铸 件 的形 状 及 尺寸 进行 设 计 用金 属经切 削加 工制 成 ， 期 长 成本 高 。如果 采 用快 速 周 成型技 术 做母 模 ， 过快 速 软 模 或快 速 过渡 模 等 得 通
快速成型技术的现状及发展趋势
图４ Ｄ Ｆ Ｍ的 工 艺原 理 图
（） ５ｚ维打印 （Ｄ ）：先铺粉 ，利用喷嘴按指定路径将液态粘结剂喷在粉层上 的特定区域，粘结后去除多余 的材料便得 ３Ｐ
到 所 需 的原 形 或 零件 。这 种 方 法适 合 成 型 结 构复 杂 的零件 。 下表 １ 如上 几 种 典 型Ｒ Ｉ 艺 的 比较 ： 是 Ｐ 表 １几 种 典型 成 型 方 法 的 比较 原型 表面 复杂 零件 ｊ 材 、 精度 质量 程度 栉 ｝ 率 粝惆 常 辫 用书 ’ 十 常 生 生产 Ｋ成本 效率 市 场 擀 设备
型的数控代码指导加工 ，再将加工出每个薄层粘结而成形。主要包括如下几个主要步骤 ： （ ） 产品Ｃ 实体模型构建 ： １ Ｄ Ａ 构建 方法有两种 ， 一是可通过概念设计 ， 设计出所需零件 的计算机 三维模型 （ 数字模型、
Ｃ 模型 ）；二是可通过逆向工程 ，通过三维数字扫描仪对产品原 型进行扫描 ，而后结合逆向工程对扫描数据进行处理。 Ｄ Ａ
６９
瓷粉 进 行 粘 结 或烧 结 的工 艺 还 正在 实验 阶 段 。 （）熔 融 沉 积造 型（Ｄ ４ Ｆ Ｍ） ： 用 热 熔 喷头 ， 半 流 动 状态 的材 料 流 体按 模 型 分 层 数 据 控制 的路 径挤 压 出来 ， 在 指定 的 采 使 并
位置沉积、凝固成型 ，这样逐 层沉积、凝固后形成整个原型 ，具体工艺原理如图５ 所示。这种方法的能量传输和材料传输均 不同于前面三种方法，系统成本较低； 由于喷头的运动是机械运动，速度有一定 限制 ， 以加工时间较长， 但 所 且其材料使 用范
步 （ 并行 ）工程 的实施 ； （ ）具有高柔性 ，采 用非接触加 工的方式 ，无需任何工夹具 ，即可快速成型 出具有一定精度和强度并满足 一定功能的 ７
现代模具设计技术的现状及发展趋势
现代模具设计技术的现状及发展趋势现代模具设计技术是随着工业化的发展而不断完善和创新的。
随着信息技术的进步和人工智能的发展，模具设计技术也在不断地更新换代，为制造业的发展带来了许多新的可能性。
本文将就现代模具设计技术的现状及未来发展趋势进行探讨。
一、现代模具设计技术的现状1. CAD/CAM技术的应用随着CAD/CAM技术的广泛应用，模具设计中传统的手工绘图已经被数字化设计所取代。
CAD软件可以帮助工程师们实现对模具的三维设计，提高了设计效率和设计质量。
而CAM技术则可以将设计好的模具文件转化成数字化的加工路径，使得数控机床可以直接进行加工，减少了人为因素对模具精度的影响，提高了生产效率。
2. 快速成型技术的发展在现代模具设计中，快速成型技术如3D打印、激光烧结等技术的应用也越来越广泛。
这些技术可以快速制造出复杂形状的模具，并且可以根据需要进行定制化生产，大大缩短了模具制造周期和成本。
这种技术也为模具设计师提供了更多的设计自由度，使得一些传统难以实现的设计得以实现。
3. 智能化设计和制造随着人工智能和大数据技术的发展，智能化设计和制造也逐渐应用到了模具设计中。
通过人工智能算法对模具设计进行优化，可以使得模具的结构更加科学合理，提高了模具的使用寿命和生产效率。
智能制造技术也可以实现对模具生产过程的全程监测和控制，确保模具质量和稳定性。
这些技术的应用使得模具设计和制造变得更加智能、高效和可靠。
2. 材料和工艺的创新随着新材料和新工艺的不断推出，模具设计技术也将得到更多的可能性。
具有高强度和耐磨性的新型材料的应用，可以使得模具在高压力和高温环境下依然保持优秀的性能。
一些新型的表面处理工艺也可以提高模具的耐磨性和防腐蚀能力，延长模具的使用寿命。
3. 个性化定制化生产随着市场对个性化产品需求的不断增加，模具设计技术也需要不断提升以满足这种需求。
通过快速成型技术和智能设计技术，可以实现对模具的个性化定制，使得各种形状复杂、规格不同的产品都可以得到符合要求的模具。
现代模具设计技术的现状及发展趋势
现代模具设计技术的现状及发展趋势随着制造业的快速发展，模具设计技术作为制造工艺中的重要一环，也得到了越来越多的关注。
现代模具设计技术的现状和发展趋势对于提高制造业的竞争力和技术水平具有重要意义。
现状现代模具设计技术在我国发展较快，模具制造业已成为我国制造业中的重要部分。
通过不断引进和消化吸收国外先进技术，我国的模具设计技术已经达到了一定的水平。
在模具设计技术方面，我国制造业已经具备了一定的自主创新能力，并且在某些领域已经达到了国际先进水平。
在现代模具设计技术的应用方面，CAD/CAM技术已经成为模具设计技术的核心。
通过CAD/CAM技术，设计师可以在计算机上进行模具的三维设计和仿真，实现对模具的快速设计和调整，大大提高了设计效率和质量。
模具设计技术在新材料、新工艺、新技术的应用方面也有了很大的突破。
发展趋势随着科技的不断进步和制造业的不断发展，现代模具设计技术也在不断向前发展。
在未来的发展中，我认为现代模具设计技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：1.数字化和智能化随着互联网、大数据、人工智能等技术的飞速发展，数字化和智能化已经成为了现代模具设计技术的发展趋势之一。
未来，模具设计将更多地依靠计算机辅助设计软件进行设计，在设计和制造过程中将更多地使用智能化的设备和技术，并通过大数据分析来优化设计方案，提高设计效率和质量。
2.快速成型技术随着3D打印、激光烧结、快速成型技术等技术的不断成熟，快速成型技术已经成为了模具设计技术的新趋势。
未来，模具设计将更多地采用快速成型技术，通过快速成型技术可以实现对复杂结构模具的快速制造，提高生产效率和降低生产成本。
3.可持续化和环保化随着社会的可持续发展理念的深入人心，可持续化和环保化已经成为了现代模具设计技术的重要发展方向。
未来，模具设计将更多地注重材料的可持续利用和回收利用，设计更加轻量化、高强度、耐磨损的模具，减少对资源的浪费和环境的污染。
4.智能制造随着工业互联网、物联网、云计算等技术的迅猛发展，智能制造已经成为了现代制造业的重要发展方向。
快速成型技术的应用及发展趋势
快速成型技术的应用及发展趋势熊文恪模具1111 2011118501266摘要:阐述了快速成型技术的基本概念,总结了快速成型技术的特点,并通过制作实例展现了快速成型技术在产品开发中的应用现状,最后展望了快速成型技术的未来发展趋势。
关键词：快速成型技术应用发展趋势当今时代,制造业市场需求不断向多样化、高质量、高性能、低成本、高科技的方向发展,一, 快速成型技术在成型过程中无需专用的夹具或工具,成型过程具有极高的柔性, 这是快速成型技术非常重要的一个技术特征。
1—5 自动化程度高。
快速成型是一种完全自动的成型过程, 只需要在成型之初由操作者输入一些基本的工艺参数,整个成型过程操作者无需或较少干预[ 4] 。
出现故障, 设备会自动停止, 发出警示并保留当前数据。
完成成型过程时, 机器会自动停止并显示相关结果。
2快速成型技术应用近年来, 快速成型技术在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到迅速良好的应用。
主要包括以下几个方面:2—1 设计和功能验证。
通过快速成型技术可以快速制作产品的物理模型, 以验证设计人员的构思, 发现产品设计中存在的问题。
而使用传统的方法制作原型意味着从绘图到工装模具设计和制造, 一般至少历时数月, 经过多次返工和修改。
采用快速成型技术则可节省大量时间和费用。
同时, 使用快速成型技术制作的原型可直接进行装配检验、干涉检查和模拟产品真实工作情况的一些功能试验, 如运动分析、应力分析、流体和空气动力学分析等, 从而迅速完善产品的结构和性能、相应的工艺及所需工模具的设计。
2—2 非功能性样品制作。
在新产品正式投产之前或按照定单制造时,需要制作产品的展览样品或摄制产品样本照片,采用快速成型是理想的方法。
邵敏[ 5]在首饰设计方面提出首饰设计是立体的物质实体性设计,,逐层制造的优点,探索制造具有功能梯度、综合性能优良、特殊复杂结构的零件,也是一个新的方向发展。
3—2.概念创新与工艺改进。
2024年手板模型市场发展现状
2024年手板模型市场发展现状引言手板模型，也称为快速成型模型，是为了验证产品设计在物理性能、外观和功能方面的正确性而制作的样品模型。
随着科技的不断进步和工业制造的要求日益提高，手板模型市场逐渐兴起。
本文将对2024年手板模型市场发展现状进行分析和讨论。
快速成型技术的发展快速成型技术作为手板模型制造的核心技术，经历了多年的发展和创新。
最早的快速成型技术是由3D打印技术引起的，其原理是通过逐层堆叠材料以实现模型的制造。
随着科技的进步，快速成型技术也得到了不断改进和完善。
目前常用的快速成型技术包括光固化成型、喷墨打印、激光烧结、电子束熔化和激光熔化等。
快速成型技术的发展为手板模型的制造提供了更多的选择和可能性。
产业发展现状手板模型市场是一个相对年轻的产业，但发展势头良好。
随着制造业的数字化转型和高效生产的需求增加，快速成型技术逐渐应用于制造业的各个领域。
手板模型作为产品设计和校验的必备工具，市场需求逐渐增长。
根据市场研究机构的数据显示，全球手板模型市场规模在未来几年将保持稳定增长的趋势。
目前，手板模型市场主要集中在汽车、航空航天、医疗设备等高科技领域。
这些领域对产品质量和安全性要求较高，因此对手板模型的需求也更加迫切。
另外，新兴产业领域如人工智能、物联网和无人机等也对手板模型的需求不断增加，进一步推动了市场的发展。
市场竞争格局手板模型市场竞争激烈，主要竞争者包括快速成型设备制造商、设计公司和制造商。
快速成型设备制造商提供了各种快速成型设备，满足了不同行业的需求。
设计公司通过提供手板模型设计和制造服务来满足客户需求，为客户解决产品开发过程中的问题。
制造商则通过自建手板模型制造部门或与手板模型制造公司合作，实现产品设计和制造的一体化。
市场竞争格局的变化主要受到技术创新和市场需求的影响。
随着技术的不断进步，快速成型技术的成本下降，产品质量得到提升，进一步推动了市场的竞争。
同时，市场需求的不断变化也要求手板模型企业及时调整产品和服务，以满足不同行业和客户的需求。
模具新技术新工艺概论
模具新技术新工艺概论一、前言随着制造业的发展，模具行业作为制造业的重要组成部分，也在不断地发展和创新。
模具技术和工艺的不断更新，不仅可以提高产品的质量和产能，还可以降低生产成本和提高企业竞争力。
本文将介绍一些模具行业中的新技术和新工艺。
二、快速成型技术快速成型技术是一种以数字化三维模型为基础，通过计算机控制激光束或喷嘴等装置进行材料加工，从而实现快速制造产品的技术。
这种技术可以大幅度缩短产品开发周期，降低生产成本，并且可以制造出复杂形状的零件。
在模具行业中，快速成型技术可以用于制造小批量、复杂结构的模具。
三、数控加工技术数控加工技术是一种利用计算机程序来控制机床进行自动化加工的技术。
与传统手工操作相比，数控加工技术具有高精度、高效率、可重复性好等优点。
在模具行业中，数控加工技术可以用于制造各种形状的模具零件，如模板、模架等。
此外，数控加工技术还可以用于制造各种形状的产品，如汽车零部件、航空零部件等。
四、电火花加工技术电火花加工技术是一种利用电火花放电进行材料切割的技术。
这种技术可以切割硬度较高的材料，如钢、铁等。
在模具行业中，电火花加工技术可以用于制造复杂结构的模具零件。
与传统机械加工相比，电火花加工可以实现更高精度和更小尺寸的切割。
五、激光焊接技术激光焊接技术是一种利用激光束进行材料焊接的技术。
这种技术可以实现高精度焊接，并且不会对周围材料产生太大影响。
在模具行业中，激光焊接技术可以用于修复或制造模具零件。
六、表面处理技术表面处理技术是一种对材料表面进行改性或涂覆处理的技术。
这种技术可以提高材料表面的硬度和耐腐蚀性，从而延长材料的使用寿命。
在模具行业中，表面处理技术可以用于提高模具零件的耐磨性和抗腐蚀性。
七、新型材料随着科技的不断发展，新型材料不断涌现。
这些新型材料具有更好的机械性能、耐磨性、耐高温等特点。
在模具行业中，新型材料可以用于制造更加耐用和高效的模具零件。
八、总结以上是一些模具行业中的新技术和新工艺。
快速成型技术的应用与发展趋势
快速成型技术的应用及发展趋势摘要:；快速成型技术凭借其加工原理的独特性和相对传统加工时间的大大节省，在模具工业和修复医学方面得到了大力的推广和应用．同时也是一种结合计算机、数控、激光和材料技术于一体的先进制造技术，并提出快速成型技术未来的发展方向。
关键词：快速成型；快速模具；修复医学；成型方法；成型材料；引言快速成型(Rapid Prototyping，简称RP)是80年代末期开始商品化的一种高新制造技术，它是集CAD／CAM技术、激光加工技术、数控技术和新材料等技术领域的最新成果于一体的零件原型制造技术．快速成型不同于传统的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一层一层积累的方式构造零件模型．它利用所要制造零件的三维CAD模型数据直接生成产品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造产品原型．由于该技术不像传统的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造时间减少为几天、几小时，大大缩短了产品开发周期，减少了开发成本．随着计算机技术的快速发展和三维CAD软件应用的不断推广，越来越多的产品基于三维CAD设计开发，使得快速成型技术的广泛应用成为可能．快速成形技术已广泛应用于宇航、航空、汽车、通讯、医疗、电子、家电、玩具、军事装备、工业造型(雕刻)、建筑模型、机械行业等领域[1]。
1.快速成型技术的应用1.1 工业产品开发及样件试制作为一种可视化的设计验证工具，RP具有独特的优势。
(1)在国外，快速原型即首版的制作，已成为供应商争取订单的有力工具。
美国Detroit的一家制造商，利用2台不同型号的快速成型机以及快速精铸技术，在接到№rd公司标书后的4个工作日内生产出了第一个功能样件，从而拿到了Ford公司年生产总值300万美元的发动机缸盖精铸件的合同。
(2)在RP系统中，一些使用特殊材料制作的原型(如光敏树脂等)可直接进行装配检验、模拟产品真实工作状况的部分功能试验。
Chrysler 直接利用RP技术制造的车体原型进行高速风洞流体动力学试验，节省成本达70％。
快速成型与快速模具制造技术及其应用
1976年，P. L. DiMatteo进一步明确 地提出，这种堆积技术能够用来制 造用普通机加工设备难以加工的曲 面，如螺旋桨、三维凸轮和型腔模 具等。在具体实践中，通过铣床加 工成形沿高度标识的金属层片，然 后通过粘接成叠层状，采用螺栓和 带锥度的销钉进行连接加固，制作 了型腔模，如图所示。
由DiMatteo制作的型腔模叠层模型
第三节 快速成型技术的特点及优越性
❖ 快速成型技术的优越性
◎ 用户受益 用户在产品设计的最初阶段，也能见到产品样品甚至少量产品，这使得用户能及早、 深刻地认识产品，进行必要的测试，并及时提出意见，从而可以在尽可能短的时间 内，以最合理的价格得到性能最符合要求的产品。
第一章 概 论
1 快速成型技术的早期发展 2 快速成型技术的主要方法及分类 3 快速成型技术的特点及优越性 4 快速成型技术的发展趋势
1902年，Carlo Baese在他的美国专利(# 774549)中，提出了用光敏聚合 物制造塑料件的原理，这是现代第一种快速成形技术—“立体平板印 刷术”(StereoLithography)的初始设想。
1940年，Perera提出了在硬纸板上切割轮廓线，然后将这些纸板粘结 成三维地形图的方法。
第一章 概 论
1 快速成型技术的早期发展 2 快速成型技术的主要方法及分类 3 快速成型技术的特点及优越性 4 快速成型技术的发展趋势
第二节 快速成型技术的主要方法及分类
❖ 快速成型过程
快速成型离散和叠加过程
快速成型技术的制造方式是基 于离散堆积原理的累加式成型， 从成型原理上提出了一种全新 的思维模式，即将计算机上设 计的零件三维模型，通过特定 的数据格式存储转换并由专用 软件对其进行分层处理，得到 各层截面的二维轮廓信息，按 照这些轮廓信息自动生成加工 路径，在控制系统的控制下， 选择性地固化光敏树脂或烧结 粉状材料或切割一层层的成型 材料，形成各个截面轮廓薄片， 并逐步顺序叠加成三维实体， 然后进行实体的后处理，形成 原型或零件，如图所示。
快速成型和快速模具制造技术的应用
在工业造型 、 机 械 制造 、 模具制造 、 医学 等 领 域 的应 用 ， 并 对快 速 成 型 技 术 今 后 的 发 展 方 向 作 了 简要 阐 述 。
关键词 ： 快 速 成 型 快速 模 具 制 造 技 术
一
随着新型材料 的开发 ， Ｒ Ｐ 系统 所制 造 的 产 品零 件 原 型 具 有 较 好 的力 学 性 能 ． 可 用 于传 热及 流体 力 学 试 验 。 而用 某 些 特 殊 光 固化 材 料 制 作 的模 型 还具 有 光 弹 特 性 ，可 用 于 零 件 受 载 荷 下 的应 力 应 变 分 析 。 如 美 国 推 出 的某 车型 开 发 中 ．直 接 使 用 Ｒ Ｐ 制 作 的模 型进 行 车 内空 调 系
４ ． 快 速 制 造 模 具
随 着 材 料 种 类 的 增 加 及 材 料 性 能 的不 断改 进 ，其 用 途 越 来 越 广泛 ． 主 要 概 括 为 以下 几 方 面 。
１ ． 使设 计 原 型样 品化
为提高产品设计质量 。 缩短试制周期 ， 快 速 成 型 系 统 可 在 数小 时或 数天 内将设 计人 员 的图纸 或Ｃ Ａ Ｄ模 型 制 造 成 看 得 见、 摸 得 着 的实 体 模 型 样 品 ， 从而使设计者 、 制造者 、 销售 人 员 和 用 户 都 能 得 到 极 大 的好 处 。 （ １ ） 从 设 计 者 受 益 的角 度 来 看 在 传统 的设 计 过 程 中 ， 由 于设 计 者 自身 的 能 力 有 限 ， 不 可 能 在 短 时 间 内 仅 凭 产 品 的 使 用 要 求 就 把 产 品各 方 面 的 问 题 都 考 虑 得 很 周 全并 使结 果优 化 。 虽 然 在 现代 制造 技术 领 域 中 ， 提 出 了并 行 工 程 的 方 法 ， 即 以小 组 协 同 工 作 为 基 础 ， 通 过 网 络 共 享 数 据 等 信 息 资 源 。来 同 步 考 虑 产 品设 计 和制 造 的 有 关 上 下 游 问题 ， 从而实现并行设计 ， 但仍然存在着设计 、 制造周期长 、 效 率低 下 等 问题 。 采用快速成型技术 ， 设 计 者 在 设 计 的 最 初 阶 段 就 能 拿 到 实 在 的 产 品 样 品 ，并 可 在 不 同 阶段 快 速 地修 改 重 做样品 ． 甚至做 出试制用工模具 及少量 的产 品， 进行试 验 ， 据 此 判 断 有关 上 下 游 的 各 种 问 题 ，从 而 为 设 计 者 创 造 一 个 优 良 的设 计 环境 。 尽快得到优化结果 。因此 ， 快 速 成 型技 术是 真 正 实现并行设计的强有力手段。 （ ２ ） 从 制 造 者 受 益 的角 度 看
基于快速成型技术(RP)的快速模具制造(RT)技术的研究
基于快速成型技术（RP）的快速模具制造（RT）技术的研究摘要：快速成型技术（RP）的发展带来了一系列的创新制造技术，其中快速模具制造（RT）是一项重要的技术。
RT技术利用RP技术制造出的模具，可以在短时间内快速制造出符合要求的零部件，为制造业的高效生产提供了有力支持。
本文将对RT技术的原理、技术分类和发展趋势进行探讨，并分析了RT技术在现代制造业中的应用，并对其未来的发展方向做出了展望。
关键词：快速成型技术；快速模具制造；RP技术；制造业一、引言随着全球市场的不断扩大和竞争的日益激烈，企业需要加快产品设计和制造的速度，以便更快地满足市场需求。
快速成型技术（RP）的应用为实现这一目标提供了创新的手段，可以在短时间内制造出符合要求的零部件或模型。
然而，RP技术的制造成本较高，并且一些材料的机械性能还不够理想，这都限制了其在实际生产中的应用。
因此，快速模具制造（RT）技术应运而生。
RT技术是一项将RP 技术应用于模具制造的新技术，可以在短时间内制造出符合要求的模具，以便进行大批量零件的生产。
相对于传统的模具制造技术，RT技术具有制造周期短、成本低、设计灵活等优点，并且可以制造出更加复杂的模具。
二、RT技术的原理RT技术主要利用RP技术制造出的模具进行制造。
在传统的模具制造过程中，需要先设计、制造模具，再使用模具制造出零部件。
而在RT技术中，只需要在计算机中设计出模具，然后利用RP技术将模具制造出来，再使用模具制造出零部件。
从而将制造周期大幅缩短，提高制造效率。
RT技术涉及到多种RP技术，例如光固化RP技术、激光快速成型技术、喷墨3D打印技术等。
这些技术都可以用于制造模具，以便在短时间内快速制造出符合要求的零件。
三、RT技术的分类RT技术可以分为直接RT和间接RT两种。
直接RT是指将模具制造完成后，直接在模具内制造零件。
直接RT技术又可以分为热成型、注塑成型、压铸成型等不同的生产工艺。
间接RT是指先通过RP技术制造出原型模具，然后用原型模具制造出硅胶模具，最后再使用硅胶模具制造出生产模具。
模具设计与制造的技术创新
模具设计与制造的技术创新模具设计与制造是现代工业生产中至关重要的一环。
模具的设计与制造水平直接关系到产品质量、生产效率和经济效益。
随着科技的进步和市场需求的不断变化，模具设计与制造也在不断创新与完善。
本文将从材料、技术和制造流程等方面，探讨模具设计与制造的技术创新。
一、材料创新模具的材料选择直接影响到模具的使用寿命和产品质量。
传统的模具材料主要是钢材，其优点是强度高、耐磨性好，但存在密度大、加工难度大、成本高等问题。
近年来，随着金属材料与复合材料的结合，模具材料得到了更多的选择。
1. 铝合金模具材料：铝合金模具材料具有密度低、导热性好的特点，可实现快速传热和节能效果。
同时，铝合金还具有较好的加工性能，易于切削和成型。
而且，铝合金模具材料的成本相对较低，适用于中小型模具的制造。
2. 聚合物模具材料：聚合物模具材料是一种非金属材料，具有密度低、成本低、加工性好、自重轻等优点。
同时，聚合物材料还具有良好的耐磨性、抗撞击性和耐寒性。
适用于小型和中型模具的制造，尤其是对产品高度精密要求的模具。
3. 纳米材料模具：纳米材料模具具有高强度、高韧性和高硬度的特点，能提高模具的耐磨性和寿命。
纳米材料模具的应用有助于提高产品质量和制造效率，但目前其成本还较高，限制了其大规模应用。
二、技术创新模具设计与制造的技术创新对于提高生产效率、降低生产成本和提高产品质量都具有重要意义。
以下是一些技术创新的例子：1. CAD/CAE/CAM技术：计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）技术的应用，使得模具设计与制造过程实现了数字化、网络化和智能化。
CAD技术可以提高模具设计的精确度和效率，CAE技术可以模拟和优化模具设计，CAM技术可以实现自动化制造和加工。
2. 快速成型技术：快速成型技术是一种通过激光熔化或熔接增材制造方式快速制造模具的方法。
这种技术可以大幅度缩短模具制造周期，降低制造成本，适用于小批量、多变形和复杂结构的模具。
基于快速成形技术的快速模具制造技术(doc 10页)
基于快速成形技术的快速模具制造技术(doc 10页)2.用快速成形件作母模，复制软模具(Soft tooling)用快速成形件作母模，可浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软模具，或先浇注硅橡胶、环氧树脂模(即蜡模的压型)，再浇注蜡模。
其中，蜡模可用于熔模铸造，而硅橡胶模、环氧树脂模等可用作试制用注塑模或低熔点合金铸造模。
3.用快速成形件作母模，复制硬模具(Iron tooling)用快速成形件作母模，或据其复制的软模具，可浇注(或涂覆)石膏、陶瓷、金属基合成材料、金属，构成硬模具(如各种铸造模、注塑模、蜡模的压型、拉伸模)，从而批量生产塑料件或金属件。
这种模具有良好的机械加工性能，可进行局部切削加工，以便获得更高的精度，或镶入嵌块、冷却系统、浇注系统等。
用金属基合成材料浇注成的蜡模的压型，其模具寿命可达1000～1 0000件。
4. 用快速成形系统制作电脉冲机床用电极用快速成型件作母体，通过喷镀或涂覆金属、粉末冶金、精密铸造、浇注石墨粉或特殊研磨，可制作金属电极或石墨电极。
三、基于RP的快速模具制造的应用1. 利用硅橡胶模(Silicon Rubber Mold)制作佛头、线圈硅橡胶有很好的弹性和复制性能，用它来复制模具可不考虑拔模斜度，基本不会影响尺寸精度，而且这种材料有很好的切割性能，用薄片就可容易地将其切开且切面间非常贴合，因此用它来复制模具时可以先不分上下模，整体浇注出软模后，再沿预定的分模面将其切开，取出母模，即可得到上下两个软模。
(1)试验用设备和材料所用的设备：Stratasys的Titan快速成形机、HVC-1真空注型机和恒温箱。
所用的材料：日产KE-1310ST透明硅橡胶、日产CAT-1310固化剂(浇注时，KE-1310ST与CAT-1310以100：10混合)和PX215真空注型硬制聚氨脂树脂(异氰酸脂，多元醇1∶1混合)。
(2)制模工艺路线使用 UG、PRO-E、Solid Edge 等软件进行三维实体造型，以STL 文件格式保存；将文件输入快速成形机作出制件原型，处理后作为硅橡胶母模；组合模框后将硅橡胶和固化剂的混合物浇注于框中，通过真空脱泡、固化后剖切取出母样即得硅胶模；最后在真空注型机中浇注塑料样件。
快速成型技术-第七章
7.2 逆向工程、快速成型与快速模具系统的集成
(一) RE相关技术及应用 1. RE技术 逆向工程技术也称为反求工程、反向工程等,它能将已有实物或
模型转换为三维点云数据资料,借助这些数据资料能在短时间内快速地对已有产 品或模型进行造型上的修改与创新设计,即RE技术的主要内容就是将实物转变为 三维CAD数据资料并进行几何模型重构与产品的快速制造。
7.1 产品快速设计与制造系统的集成
三、产品快速设计与制造系统的应用
利用产品快速设计与制造系统的基本框架及软硬件相关资源,可快速地实现产 品的三维设计。 (一)借助RE技术实现产品的快速设计与制造 图7-2所示为对某一吉普车车轮进 行反求与再设计,图7-3所示为对吉普车车轮进行的多次再设计与LOM模型。在满 足车轮刚度、强度等使用要求的前提下,尽量使其外观具有美感。同时,在设计车 轮外观时,对每一种设计都进行LOM原型制件的快速制作与仿真,对车轮的外观及 结构进行多次改进,最终确定合理的设计方案并生产出车轮样件。
从以上两种产品的快速设计方法及步骤中可以看出,它们都是借助 计算机三维CAD设计、快速成型与快速模具制造等技术来进行产品 的快速设计与制造。不同点则是前者是采用逆向思维的方式,而后者 是采用正向思维的方式进行产品的快速设计与制造。
7.1 产品快速设计与制造系统的集成
产品快速设计与制造过程不仅仅是 考虑某个单一因素,而是集工业设计、 美学、产品的功能与结构性能、产品 的制造工艺性以及成本等多种因素于 一体的设计过程,有时甚至可能还需通 过对产品在实际工作环境中进行仿真 或在仿真基础上进行相关的优化设计, 最终达到产品的设计目的。图7-1所示 为产品快速设计与制造系统的基本框 架。
通过RE技术构建三维CAD数据资料的主要内容是:首先借助三维测量装置对 实物进行三维点云数据资料的采样以获取实物的三维点云数据资料,即对实物进 行三维离散数字化处理,这是RE的关键技术;其次再对三维点云数据资料进行预处 理,如进行数据的平滑滤波、消除噪声、删除冗余数据资料、重要特征的提取与 排序等,初步确定实物的几何特征信息;然后再进行三维曲面的修改与重构,如将数 据资料按研发需求进行曲面的建构与重构、拼接等工作;最后将曲面模型进行检 查与修改并等待输出。
快速成型技术现状与行业发展趋势
快速成型技术行业现状与产业发展趋势杭州先临三维科技股份有限公司2012.5.28目录1.快速成型技术发展历史及现状 (1)1.1快速成型技术发轫的背景 (1)1.2快速成型技术的优点、原理和工艺 (2)1.2.1快速成型技术的优点 (2)1.2.2快速成型的基本原理 (2)1.2.3快速成型的工艺方法 (4)1.3 快速成型技术的发展 (10)1.3.1 快速成型技术的发展历史 (10)1.3.2 快速成型技术的发展方向 (11)2 快速成型技术行业及产业 (12)2.1 快速成型技术的行业应用现状 (12)2.1.1医学应用 (12)2.1.2 制造领域 (12)2.2 快速成型技术的行业市场主体分析 (13)2.3 快速成型技术的产业发展现状及趋势 (14)2.3.1 快速成型技术产业发展状况 (14)2.3.2全球市场 (16)2.3.3亚太市场 (16)3 国内快速成型技术产业发展的机遇及挑战 (19)3.1国内快速成型技术产业发展现状 (20)3.1.1国内快速成型技术的研发和推广情况 (20)3.1.2国内的快速成型技术的应用情况 (20)3.1.3国内快速成型技术企业的典型企业列举 (20)3.2 国内快速成型技术产业的发展机遇 (27)3.2.1 国内外的市场环境利于快速成型技术产业发展 (27)3.2.2 国内的政策环境利于快速成型技术产业发展 (27)3.3 国内快速成型技术产业面临的挑战 (28)3.3.1 快速成型技术在向产品生产化发展中所存在的主要问题 (28)3.3.2 快速成型技术产业面临的应用化挑战 (29)快速成型技术行业现状与产业发展趋势1黄贤清何文浩1.快速成型技术发展历史及现状1.1快速成型技术发轫的背景在新产品的开发过程中，总是需要在投入大量资金组织加工或装配之前对所设计的零件或整个系统加工一个简单的例子或原型。
这样做主要是因为生产成本昂贵，而且模具的生产需要花费大量的时间准备，因此，在准备制造和销售一个复杂的产品系统之前，工作原型可以对产品设计进行评价、修改和功能验证。
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快速成形与快速制模的技术发展1、引言21世纪是以知识经济和信息社会为特征的时代，制造业面临信息社会中瞬息万变的市场对小批量多种产品要求的严峻挑战。
在制造业日趋国际化的状况下，缩短产品开发周期和减少开发新产品投资风险，成为企业赖以生存的关键。
直接从计算机模型产生三维物体的快速成形技术，是由现代设计和现代制造技术迅速发展的需求应运而生的，它涉及机械工程、自动控制、激光、计算机、材料等多个学科，近年来，该技术迅速在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到良好的应用。
快速成形/快速制模/快速制造技术为企业提高竞争力提供了一种先进的手段。
快速成形技术（Papid prototyping，以下简称RP）自80年代问世以来，在成形系统、材料方面有了长足的进步，同时推动了快速制模（Rapid Tooling，以下简称RT）和快速制造（Rapid Manufacturing，以下简称RM）的发展，90年代中末期是RP技术蓬勃发展的阶段。
我国的华中科技大学、清华大学、西安交通大学、北京隆源公司和南京航空航天大学等单位，于90年代初率先开发RP及相关技术的研究、开发、推广和应用。
到1999年，国内已有数十台引进或国产RP系统在企业、高校、研究机构和快速成形服务中心运行。
在国家科技部的领导和支持下，先后成立了近十家旨在推广应用RP技术的“快速原型制造技术生产力促进中心”，863/CIMS主题专家组还将快速成形技术纳入目标产品发展项目。
此外，有相当一部分高校将RP技术列入了“211”规划。
国内投入RP研究的单位逐年增加，RP市场初步形成。
2、快速成形技术发展简史RP技术是一种用材料逐层或逐点堆积出制件的制造方法。
分层制造三维物体的思想雏形，最早出现在制造技术并不发达的19世纪。
早在1892年，Blanthre主张用分层方法制作三维地图模型。
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、成型模和注塑模。
光刻技术的发展对现代RP技术的出现起到了催化作用。
20世纪70年代末到80年代初期，美国3M公司的Alanj.Hebert（1978）、日本的小玉秀男（1980）、美国UVP公司的Charles W.Hull（1982）和日本的丸谷洋二（1983），在不同的地点各自独立地提出了RP概念，即利用连续层的选区固化产生三维实体的新思想。
Charles W.Hull在UVP的继续支持下，完成了一个能自动建造零件的称之为SterolithographyApparatus（SLA）的完整系统SLA-1，1986年该系统获得专利，这是RP发展的一个里程碑。
同年，Charles W.Hull和UVP的股东们一起建立了3D System公司；随后许多关于快速成形的概念和技术在3D System公司中发展成熟。
与此同时，其它的成型原理及相应的成型机也相继开发成功。
1984年Michael Feygin提出了分层实体制造（Laminatde Object Manufacturing，以下简称LOM）的方法，并于1985年组建Helisys公司，1990年前后开发了第一台商业机型LOM—1015。
1986年，美国Texas大学的研究生C.Deckaed提出了Selective Laser Sintering（SLS）的思想，稍后组建成DTM公司，于1992年开发了基于SLS的商业成型机（Sinterstation）ScottCrump在1988年提出了Fused Deposition Modeling（FDM）的思想，1992年开发了第一台商业机型3D-Modeler。
自从20世纪80年代中期SLA光成型技术发展以来到90年代后期，出现了十几种不同的快速成形技术，除前述几种外，典型的还有，3DP、SDM、SGC等。
目前，SLA、LOM、SLS和FDM四种技术比较成熟。
3、RP技术的新进展3.1光固化成形（SLA）该成形法是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成形方法。
目前研究SLA方法的有3D System公司、EOS公司、F＆S公司、CMET公司、D-MEC公司、 Teijin Seiki 公司、 Mitsui Zosen公司、西安交通大学和华中科技大学等。
美国3D System公司的SLA技术在国际市场上占的比例最大，其设备自1988年推出SLA-250机型以后，在技术上有了长足进步，近几年推出的SLA-3500和SLA-5000机型使用半导体激励的固体激光器，扫描速度分别达到2.54m/sec和5m/sec，成型层厚最小可达0.05mm，该公司于1999年推出的SLA-7000机型与SLA-5000机型相比，成型体积虽然大致相同，但其扫描速度却达9.52m/sec，平均成形速度提高了4倍，成形层厚最小可达0.025mm，精度提高了一倍。
SLA成型技术的材料主要有四大系列：Ciba公司生产的CibatoolSL系列，Dupont公司的SOMOS系列，Zeneca公司的Stereocol系列和RPC公司（瑞典）的RPCure系列。
CibaoolSL 系列有以下新品种：用于 SLA-3500的CibaoolSL-5510，这种树脂可以达到较高的成形速度和较好的防潮性能，还有较好的成形精度。
CibaltooISC-5210主要用于要求防热、防湿的环境，如水下作业条件。
SOMOS系列也有新品种SOMOS8120，该材料的性能类似于聚乙烯和聚丙烯，特别适合于制作功能零件，也有很好的防潮、防水性能。
日本方面打破了SLA技术使用紫外光源的常规，在日本化药公司开发新型光敏树脂的协作下，由DENKEN ENGINEERING公司和AUTOSTRADE公司率先使用680nm左右波长的半导体激光器作为光源，大大降低了SLA设备的价格。
特别是AUTOSTRADE公司的EDARTS机型，采用一种光源从下部隔着一层玻璃往上照射的约束液面型结构，使得该设备价格降到了298万日元。
西安交通大学推出了LPS和CPS系列SLA成型机和相应的光敏树脂。
CPS成型机采用了紫外灯作为成型能源。
3.2叠层成形（LOM）目前研究LOM工艺的有Helisys公司，华中科技大学、清华大学、 Kira公司、 Sparx公司和 Kinergy 公司。
Helisys公司除原有的LPH、LPS和LPF三个系列纸材品种以外，还开发了塑料和复合材料品种。
华中科技大学推出的HRP系列成型机和成型材料，具有较高的性能价格比。
清华大学推出了SSM系列成型机及成型材料。
3.3选择性激光烧结成形（SLS）研究SLS的有DTM公司、EOS公司、北京隆源公司、华中科技大学和南京航空航天大学等。
DTM公司于1992年、1996年和1999年先后推出了Sinterstation2000、2500和2500Plus 机型。
其中2500Plus机型的造型体积比过去增加了10%，同时通过对加热系统的优化，减少了辅助时间，提高了造形速度。
北京隆源公司推出了AFS-300成型机。
华中科技大学开发出HRPS-1型成机，用于铸造中砂造型，HRPS-Ⅲ型成型机用于高分子粉末成形。
在材料方面，DTM公司每年有数种新产品问世，其中DuraformGF材料生产的制作，精度更高，表面更光滑。
最近开发的弹性聚合物Somos201材料，具有橡胶特性，并可耐热和抗化学腐蚀，用该材料造出了汽车上的蛇型管、密封垫和门封等防渗漏的柔性零件；用Rapidsteel2.0不锈钢粉制造的模具，可生产100,000件注塑件；Rapidtool2.0这种材料的收缩率只有0.2%，其制件可以达到较高的精度和表面光洁度，几乎不需要后续抛光工序。
DTMPolycarbonate铜-尼龙混合粉末，主要用于制作小批量的注塑模。
EOS公司发展了一种新的尼龙粉末材料PA3200GF，类似于DTM的DuraFormGF，用这种材料制作的零件精度和表面光洁度都较好。
3.4熔丝沉积成形（FDM）研究FDM的主要有Stratasys公司和MedModeler公司。
Stratasys公司于1993年开发出第一台FDM-1650机型后，先后推出了FDM-2000、FDM-3000和FDM-8000机型。
引人注目的是1998年Stratasys公司推出的FDM-Quantum机型，最大造型体积为600mm×500mm×600mm。
由于采用了挤出头磁浮定位（Magna Drive）系统，可在同一时间独立控制两个挤出头，因此其造型速度为过去的5倍。
Stratasys公司1998年与MedModeler公司合作开发了专用于一些医院和医学研究单位的MedModeler机型，使用ABS材料，并于1999年推出可使用聚脂热塑性塑料的Genisys型改进机型-GenisysXs，造型体积达305mm×203mm×203mm。
清华大学推出了MEM机型。
熔丝线材料主要是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚脂热塑性塑料。
1998年澳大利亚的Swinburm工业大学研究了一种金属-塑料复合材料丝。
1999年Stratasys公司开发出水溶性支撑材料，有效地解决了复杂、小型孔中的支撑材料难除或无法去除的难题。
3.5其它1997年Z公司推出Z-402机型，该设备以淀粉掺蜡或环氧树脂为原料，将粘结剂喷射到粉末上的方法制造零件。
1998年ProMetal公司推出RTS-300机型，以钢、钢合金、镍合金和钛钽合金粉末为原料，同样采用将粘结剂喷到粉末上的技术，可直接快速生产金属零件。
1999年3D System公司开发了一种使用热塑性塑料的多喷头式热力喷射实体打印机（ThermoJet Solid Object Printer），成型速度更高。
美国新泽西工学院1998年提出一种快速冰冻成形（REP）的新技术，以纯水作为原形材料，用冰点较低的盐水作为支撑材料，通过选区沉积和快速冰冻制造成形零件。
1998年以来，微制造技术也是RP技术一个较为活跃的研究方向，美国的一个研究小组利用CAD技术制造了直径只有100微米的高密度零件；另一研究小组则研究了一种新的微制造方法，类似于固体固化（SGC）技术，据称该技术可制造分子水平的零件，层厚仅2微米。
4、快速制模（RT）、快速制造（RM）技术的新进展目前的快速制模方法大致有间接制模法和金属直接制模法。
常用的快速制模方法有软模、桥模和硬模。
软模（soft tooling）通常指的是硅橡胶模具。
用SLA、FDM、LOM或SLS等技术制作的原型，再翻成硅橡胶模具后，向模中灌注双组份的聚氨酯，固化后即得到所需的零件。
调整双组份聚氨酯的构成比例，可使所得到的聚氨酯零件的机械性能接近ABS或PP。