Prototype Introduction 快速成型技术简介
快速成型技术
生成CLI文件 生成NC指令
层层堆积
监控软件 制造原型
工件剥离去支撑 表面处理强化
后处理
原 型 制 作 流 程 图
原型件
快速成型的技术特点
高度柔性 技术的高度集成 设计、制造一体化 快速性
技术的高度集成
RP技术是计算机、数控、激光、材料和机械 等技术的综合集成。CAD技术通过计算机进行精 确的离散运算和繁杂的数据转换，实现零件的 曲面或实体造型，数控技术为高速精确的二维 扫描提供必要的基础，这又是以精确高效堆积 材料为前提的，激光器件和功率控制技术使材 料的固化、烧结、切割成为现实。快速扫描的 高分辨率喷头为材料精密堆积提供了技术保证。
FDM工作原理
丝状材料选择性熔覆（FDM）成型机
FDM的加工原材料是丝状热塑性材料（如ABS、MABS、蜡 丝、尼龙丝等），加工时加热喷头在计算机的控制下，可根据 截面轮廓信息，做X-Y平面的运动和高度Z方向的运动。丝状热 塑性材料由供丝机构送至喷头，并在碰头加热至熔融状态，然 后杯选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成了截面轮廓。 一层成形完成后，喷头上升一个截面层高度，再进行第二层的 涂覆，如此循环，最终形成三维产品。
分层实体制造LOM 工艺
Laminated Object Manufacturing
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。
快速成形技术的基本原理
快速成形的加工原理是依据计算机设计的三维模型（设计软件可以是常用 的CAD软件，例如SolidWorks、Pro/E、UG、POWERSHAPE等。也可以是通过
快速成型技术的综述
快速成型技术的综述概要：快速成型技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。
并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。
关键词：引言：随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为主要矛盾。
制造业为满足日益变化的用户需求，要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。
因此，产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。
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。
一.RP技术的定义快速成型技术是集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，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。
即，快速成形技术就是利用三维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。
二.RP技术的基本原理快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。
1、从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。
从CAD电子模型中离散得到“点”或“面”的几何信息，再与成形工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。
2、从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。
三.特点(1) 制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；(2) 原型的复制性、互换性高；(3) 制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；(4) 加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上；(5) 高度技术集成，可实现了设计制造一体化；三.类型3D打印技术是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。
快速成型技术
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。
成型加工。根据切片处理的截面轮廓，在计算 机控制下，相应的成型头（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。 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。
四 特征
快速成型技(RapidPrototyping&Manufacturing,缩写 为RP)其特点是可以不需机加工设备可以制造任意 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。
（2）可制造性、可装配性检验和供货询价、市场宣传， 对有限空间的复杂系统，如汽车、卫星、导弹的可 制造性和可装配性用RP方法进行检验和设计，将大 大降低此类系统的设计制造难度。对于难以确定的 复杂零件，可以用RP，技术进行试生产以确定最佳 的合理的工艺。此外，RP原型还是产品从设计到商 品化各个环节中进行交流的有效手段。比如为客户 提供产品样件，进行市场宣传等，快速成型技术已 成为并行工程和敏捷制造的一种技术途径。
五 分类
快速成型技术根据成型方法可分为两类：基于激光及其他 光源的成型技术（LaserTechnology），例如：光固化成型 （SLA）、分层实体制造（LOM）、选域激光粉末烧结 （SLS）、形状沉积成型（SDM）等；基于喷射的成型技 术（JettingTechnoloy），例如：熔融沉积成型（FDM）、 三维印刷（3DP）、多相喷射沉积（MJD）。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。
快速成型技术概述
和其他几种快速成型方法相比，该方一法也存在着许多缺点。主要有：
三、光固化成型工艺
四、叠层实体制造工艺
叠层实体制造工艺的基本原理
四、叠层实体制造工艺
2.叠层实体制造技术的特点 其主要特点如下： ( 1 )原型精度高。 ( 2 )制件能承受高达200℃ 的温度，有较高的硬度和较好的力学性能，可进行各种切削加工。 ( 3 )无须后固化处理。 ( 4 )无须设计和制作支撑结构。 ( 5 )废料易剥离。 ( 6 )可制作尺寸大的制件。 ( 7 )原材料价格便宜，原型制作成本低。
( 1 )能承受一定高温。 ( 2 )与成型材料不浸润，便于后处理。 ( 3 )具有水溶性或者酸溶性。 ( 4 )具有较低的熔融温度。 ( 5 )流动性要好。
五、熔融沉积快速成型工艺
选择性激光烧结工艺的基本原理
当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。
01
1940年，Perera提出相似的方法，即沿轮廓线切割硬纸板，然后堆叠，使这些纸板形成三维地貌图。
02
1964年，Zang进一步细化了该方法，建议用透明的纸板，每一块均带有详细的地貌形态标记。
03
1972年，Matsubara使用光固化材料，光线有选择地投射或扫射到这个板层，将规定的部分硬化，没有扫描或没有一硬化的部分被某种溶剂溶化。
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五、熔融沉积快速成型工艺
五、熔融沉积快速成型工艺
2.熔融沉积工艺的特点 熔融沉积快速成型工艺之所以被广泛应用，是因为它具有其他成型方法所不具有的许多优点。具体如下： ( 1 )由于采用了热融挤压头的专利技术，使整个系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。 ( 2)成型速度快。 ( 3 )用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 ( 4 )可以成型任意复杂程度的零件。 ( 5 )原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。 ( 6 )原材料利用率高，且材料寿命长。 ( 7 )支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
快速成型技术-姜博
加热丝状材料 喷头扫描并喷 出半流动状材料 材料固化
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快速成型的分类
三维打印技术(3DP)
• 喷头：喷射粘接剂 • 材料：石膏粉末、淀 粉、陶瓷粉末、金属粉末、热塑材料等
铺粉 喷头喷射粘接剂
工作台下降 送粉活塞上升
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快速成型的分类
激光诱导气相沉积成形(LCVD)
• 材料：活性气体 • 高热能和光能激光束 Nhomakorabea12
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快速成型技术的研究现状
（1）上世纪70年代，Alan Herbert提出快速成型（Rapid Prototyping-RP）的基本思想。 （2）1986年，Charles Hull完成了第一个RP系统SLA，也 标志了快速成型技术从理论设想跨入实际应用。 （3）此后20余年间，快速成型技术迈入快速发展期。
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分层实体制造 LOM
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快速成型技术的研究现状
国外篇
3D Systems Helisys EOS Z Corp Stratasys
iPro9000XL
ProJet SD7000
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快速成型技术的研究现状
国外篇
3D Systems Helisys EOS Z Corp Stratasys Al2O3涡 轮叶片
构 造 三 维 模 型 生 成 加 工 路 径 实 体 堆 积 成 型
生成 数据 接口 STL
分 层 处 理
后 处 理
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快速成型技术概述
快速成型特点
（1）快速性。 （2）自由成形制造。 （3）高度柔性。 （4）材料的广泛性。 （5）技术的高度集成。
第4章 快速成型概述
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8
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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1
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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2
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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快速成型技术及原理
RP技术简介快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）；英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。
快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。
自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
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"。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，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。
快速成型机的工艺立体光刻成型sla层合实体制造lom熔融沉积快速成型fdm激光选区烧结法SLS多相喷射固化mjs多孔喷射成型mjm直接壳法产品铸造dspc激光工程净成型lens选域黏着及热压成型SAHP层铣工艺lmp分层实体制造som自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。
快速成型技术总结_焊工个人技术总结
快速成型技术总结_焊工个人技术总结
快速成型技术，简称为RPT，意为Rapid Prototype Technology，也叫快速成形技术，是一项新型的材料制造技术。
它采用了计算机辅助设计和制造技术，可以快速地制造出具有复杂形状的三维实体模型，而无需制作刻板的模具，这也就是所谓的快速原型技术。
下面对传统RPT和新增型RPT作一个简单的介绍：
1. 传统板式RPT
传统板式RPT，是以太阳对光敏树脂成型的一种快速成型技术。
这种快速成型技术的基本原理是利用可快速成型的光学技术在数控设备上精确雕刻出一块基础模板，然后在这个模板上通过光固化技术制造出一层层薄片，直到制造完成整个物体。
优点：精度高，制造速度快。
缺点：成本高，制造材料有限。
2. 新增型RPT
新增型RPT，是一种结合了光固化和喷墨技术的快速成型技术。
这种技术的基本原理是首先制造出一个3D光学组件，利用光固化技术将光照射到成型区域，形成了一个光敏材料层。
然后，根据喷墨技术将所需颜色打印在材料表面，使整个光敏材料被完整的覆盖，然后在一次充分固化后，取下模型。
（也可以采用更多的喷墨技术，如喷墨打印，使得模型的表面更光滑细腻）
优点：成本低，材料多样化。
缺点：精度不高，时间长。
因此，各种RPT技术的应用范围不同，使用方式不同，具体应看具体情况和成本。
在制造过程中，技术优劣决定了制造成果，其具体应用还需要根据不同的产品和工艺采取不同方案，切勿一刀切。
快速成型技术简介
快速成型技术简介作者：中科院广州电子技术有限公司快速成型(Rapid Prototyping) 是近年来发展起来的直接根据CAD模型快速制作样件或零件的技术，它集成了计算机辅助设计(CAD) 技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技，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。
与传统方法相比具有独特的优越性和特点:◆产品制造过程几乎与零件的复杂性无关。
◆产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发和单件小批量零件的生产。
◆采用非接触加工，没有工具更换和磨损之类的问题，可以做到无人值守。
◆无切割、噪音和振动等，有利于环保。
◆生产过程数字化，与CAD 模型具有直接的关联，零件可大可小，所见即所得，可随时修改，随时制造。
◆与传统方法结合，可实现快速铸造，快速模具制造，小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。
快速成型技术的应用快速成型应用的领域几乎包括了制造领域的各个行业，在医疗、人体工程、文物保护等行业也得到了越来越广泛的应用。
目前主要是应用于新产品开发的设计验证和模拟样品的试制上，即完成从产品的概念设计→造型设计→结构设计→基本功能评估→模拟样件试制这段开发过程。
对某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制，或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视，甚至将产品小批量组装先行投放市场，达到投石问路的目的。
快速成型技术的主要应用各行业的应用状况如下:◆汽车、摩托车: 外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头试制。
◆家电: 各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场宣传，模具制造。
◆通讯产品: 产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造。
快速成型技术概述
逆 向 工 程 技 术 及 其 应 用
( 4 )具有较低的熔融温度。
( 5 )流动性要好。
六、选择性激光烧结工艺
1.选择性激光烧结工艺的基本原理 采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在己成形零件的上表面。 加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制系统控 制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的 温度升至熔化点，进行烧结并与下面已成形的部分实现 粘接。 当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺料 辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面 的烧结，直至完成整个模型。 在成型过程中，未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂部 分起着支撑作用。
逆 向 工 程 技 术 及 其 应 用
四、叠层实体制造工艺
1、叠层实体制造工艺的基本原理
逆 向 工 程 技 术 及 其 应 用
四、叠层实体制造工艺
2.叠层实体制造技术的特点 其主要特点如下： ( 1 )原型精度高。 ( 2 )制件能承受高达200℃ 的温度，有较高的硬度和较 好的力学性能，可进行各种切削加工。 ( 3 )无须后固化处理。 ( 4 )无须设计和制作支撑结构。 ( 5 )废料易剥离。 ( 6 )可制作尺寸大的制件。 ( 7 )原材料价格便宜，原型制作成本低。
逆 向 工 程 技 术 及 其 应 用
四、叠层实体制造工艺
表面涂覆的具体工艺过程如下： ( 1 )将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打一磨。 ( 2 )按规定比例配制环氧树脂，并混合均匀。 ( 3 )在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度 较低，材料会很容易浸入纸基的原型中。 ( 4 )再次涂覆同样配合比的环氧树脂材料以填充表面的 沟痕并长时间固化。 ( 5 )对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次 用砂纸进行打磨，打磨之前和打磨过程中应注意测量原 型的尺一寸，以确保原型尺寸在要求的公差范围之内。 ( 6 )对原型表面进行抛光，喷涂，以增加表面的外观效 果，
快速成型技术
2.快速成形工艺 快速成形工艺
2.3.选区激光烧结 选区激光烧结
2.3.1. SLS工艺原理 工艺原理 选区激光烧结(Selective Laser Sintering，SLS )又称为选择性激光烧 选区激光烧结 ， 又称为选择性激光烧 粉末材料选择性烧结等。 结、粉末材料选择性烧结等。 SLS成形机的主体结构是安装两个活塞机构的成形工作缸，一个用于供 成形机的主体结构是安装两个活塞机构的成形工作缸， 成形机的主体结构是安装两个活塞机构的成形工作缸 另一个用于成形，如图。 粉，另一个用于成形，如图。
快速成形技术
制作： 制作：曾龙飞
1.快速成形技术概述 快速成形技术概述
1.1. 零件成形方法分类
在制造业中各种零件的制造工艺按加工后原材料体积的变化分为： 在制造业中各种零件的制造工艺按加工后原材料体积的变化分为： 去除成形（ 传统的的车、 去除成形（Dislodge Forming）——传统的的车、铣、刨、磨等工艺 ） 传统的的车 方法就属于去除成性，它是制造业最主要的零件成型方式。 方法就属于去除成性，它是制造业最主要的零件成型方式。 受迫成形（Forced Forming）——按其加工材料的自然状态又分为固 受迫成形（ ） 按其加工材料的自然状态又分为固 态成形法（锻造、冲剪、挤压、拉拔等）、液态成形法（铸造） ）、液态成形法 态成形法（锻造、冲剪、挤压、拉拔等）、液态成形法（铸造）和半液 态成形法（注塑）。 态成形法（注塑）。 添加成形（ 八十年代初一种全新的制造概念。 添加成形（Additive Forming）——八十年代初一种全新的制造概念。 ） 八十年代初一种全新的制造概念 通过添加材料来达到零件设计要求的成形方法， 通过添加材料来达到零件设计要求的成形方法，这种新型的零件生产工 艺就是RP（快速成形）的主要实现手段。 艺就是 （快速成形）的主要实现手段。 生长成形（ 生长成形（Growth Forming） ）
快速原型制造技术快速成形原理及特点
成型过程示意图
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
• 快速成型工艺的优势：
------使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍，大大缩 短新产品研制周期；
------使复杂模型的直接制造成为可能，提高了制造复杂零件 的能力；
------可以及时发现产品设计的错误，做到早找错、早更改， 避免更改后续工序所造成的大量损失，显著提高新产品 投产的一次成功率；
快速成型的基本过程：
→→→首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、 CAD模型）
→→→按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元， 通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分 层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片
→→→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
→→→最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起 来，得到一个三维物理实体。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
三、快速成型机及成形方法：
1、快速成形机 快速成形机是分层叠加成形(包括截面轮廓
制作和截面轮廓叠合)的基本设备。 成形机都是基于“增长”成形法原理，即用一
层层的小薄片轮廓逐步叠加成三维工件。其差别 主要在于薄片采用的原材料类型，由原材料构成 截面轮廓的方法，以及截面层之间的连接方式。
------使设计、交流和评估更加形象化，使新产品设计、样品 制造、市场定货、生产准备、等工作能并行进行，支持 同步（并行）工程的实施；
------节省了大量的开模费用，成倍降低新产品研发成本。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
• 自1986年出现至今，短短十几年，世界上已有大约二十多 种不同的成型方法和工艺，其中比较成熟的有SLA、SLS、 LOM和FDM等方法。其成形原理分别介绍如下：
快速成型技术RP
构造三维模型 模型近似处理
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,
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。
快速成型技术(RP)系统分类
RP系统可分为两大类：
1、基于激光或其它光源的成形技术，如：立体光造型（Stereo lithography：SL）、迭层实体制造（Laminated Object Manufacturing：LOM）、选择性激光烧结（Selected Laser Sintering：SLS）、形状沉积制造（Shape Deposition Manufacturing： SDM）等；
快速成型技术-第一章
1Hale Waihona Puke 1.2发展历史快速成型技术并非是一项完全崭新的技术，其核心思想可以追溯到19
世纪照相雕塑和地貌成形专利。但，受限于当时材料技术与计算技术等众
多因素，这些早期的快速成型技术实践并没有得到广泛的商业化应用。现 代意义上的快速成型技术研究始于20世纪70年代，直到80年代，该技术才
得以变为现实。
1.萌芽期
2.奠基期 1986年，分层实体制造成型技术（LOM）由Michael Feygin 发明并申请专利，该技术使用薄片材料、激光与热熔胶来 进行制件的层压成型。1990年前后，Feygin组建的Helisys 公司在美国国家科学基金会的赞助下，研发出第一台投入 商用的快速成型机LOM-1015，成为快速成型技术商业化应 用的先驱。
2012年，4月，在快速成型产业 迅猛发展的大背景下，英国著 名经济学杂志《经济学人》推 出了《3D打印推动第三次工业 革命》的封面文章，认为3D打 印技术将“与其他数字化生产 模式一起推动实现第三次工业 革命”，2012年也因此被称为 “3D打印技术的科普元年”。
纵观全球，欧美日等发达国家已将快速成型技术视为实现 “再工业化”的重要契机。 2012年，美国建立国家增材制造创新研究院（NAMII），将发展 快速成型技术提升至国家战略高度； 欧盟及成员国致力于发展金属快速成型技术，相关产业发 展和技术均走在世界前列； 俄罗斯凭借在激光领域的技术优势，积极发展激光快速成 型技术研究及应用； 日本则全力推进快速成型与制造业的深度融合，意图借助 快速成型技术重塑制造业的国际竞争力。 2013年以来，快速成型技术已进入爆发式增长阶段，新技术、 新材料或者新型应用成果陆续发布。2013年5月，3D打印产业 联盟正式成立。
《快速成型技术》课件
医学领域应用
制作医学模型
01
在医学领域，快速成型技术可以用于制作人体组织、器官或骨
骼的模型，辅助医生进行手术规划和模拟。
定制植入物
02
对于需要植入人体内的医疗设备，如牙齿、骨骼等，可以通过
快速成型技术制作出符合患者需求的个性化植入物。
药物研发
03
在药物研发过程中，快速成型技术可以用于制作药物分子模型
悬浮液喷射成型等 微滴喷射成型
金属粉末激光烧结 喷墨式成型
04
快速成型技术的应用案例
产品原型设计
1 2 3
快速制作产品原型
快速成型技术能够快速、准确地制作出产品原型 ，缩短了产品开发周期，降低了开发成本。
优化产品设计
通过制作原型，设计师可以更直观地评估产品外 观、结构和功能，及时发现和改进设计中的问题 。
数据转换与处理
快速成型的数据来源主要是 CAD（计算机辅助设计）软件
设计的三维模型。
数据处理包括模型切片、坐标转 换等步骤，将三维模型转换为快
速成型机可执行的层片数据。
数据处理过程中，需进行支撑结 构设计和工艺参数设置，以确保
成型过程的稳定性和准确性。
成型材料与特性
快速成型的材料种类繁多，包括塑料、树脂、金 属粉末、陶瓷等。
优点
可加工复杂结构、材料种 类多、加工速度快。
应用
广泛应用于航空航天、汽 车制造、医疗器械等领域 。
三维印刷
原理
类似于二维印刷，通过在特定材料上 逐层印刷粘合剂或特殊墨水，形成三 维实体。
优点
应用
适用于快速原型制造、个性化定制等 领域。
设备简单、操作方便、可快速制造出 原型。
其他快速成型技术
『工艺的秘密_34』快速成型工艺（RapidPrototype）
『工艺的秘密_34』快速成型工艺（RapidPrototype）快速成型工艺：无需模具，数模数据直接从CAD文件导出，并通过层层叠加的方式快速成型，常用于产品手板模型制造和合金模具制造，不仅节省了开发的时间和成本，也为设计师开发产品打开了无限可能，快速成型工艺主要分三种：SLA（光固化立体造型术）SLS（选择性激光烧结术）DMLS（直接烧结快速成型术）工艺成本：模具费用（无），单件费用（SLS最便宜，DMLS最贵）典型产品：航空航天，交通工具，产品手板测试和模具制造等产量适合：单件或小批量皆可质量：成型精度较高速度：成型时间很长，但是从另一个角度来看，因为不需要制造模具，数模数据直接由CAD文件导出，所以也节省了很多时间适用材料1.在SLS（选择性激光烧结术）中，尼龙粉末是最常见的材料，尼龙粉末被加热至150°C(302°F）可以用来制造功能手板模型2.在SLA（光固化立体造型术）中，热塑性环氧树脂较为常见，如ABS,PP/PE,PBT等，成型过程中树脂会被加热200°C（392°F）成液态3.在DMLS（光固化立体造型术）中，特殊的合金材料较为常见，如铜镍合金和钢合金等设计考虑因素1.快速成型技术的引进为产品开发缩短了时间与成本，很多传统工艺无法实现的复杂造型，快速成型也可以快速完成，为产品设计师打开了无限的视野和可能性2.SLA（光固化立体造型术）适合制造产品的展示模型，透明，半透明和不透明的零件皆可实现3.SLS（选择性激光烧结术）适合制造产品的功能模型，用于产品开发测试4.DMLS（直接烧结快速成型术）适合制造合金材料的功能模型，同时也可用于金属模具的生产，成型精准值在0.05mm/0.002in左右浮动5.快速成型的局限在于设备的尺寸，SLA设备尺寸局限于500*500*500mm，SLS设备尺寸局限于350*380*700mm，DMLS 设备尺寸局限于250*250*185mm工艺过程详解（图文）视频（流量不宜，请在WIFI陪同下观看）SLA（光固化立体造型术）SLS（选择性激光烧结术）DMLS（直接烧结快速成型术）实例1：金属件的快速成型（图+视频）视频（流量不宜，请在WIFI陪同下观看）实例2：DMLS实例（多图）实例3：其他相关产品（多图预警）。
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• 三维喷涂粘结(Three Dimensional Printing and Gluing, 3DPG)
• 焊接成型(Welding Forming) • 数码累积造型(Digital-Brick Laying) • 光掩膜法(Solid Ground Curing, SGC，也称立体光刻)、直接殼法(Direct Shell Production Casting, DSPC)、直接烧结技术、热致聚合、全息干涉制造、模型熔制、 弹道微粒制造、光束干涉固化
真空注型机使用用途
• 少量多品种产品（试制产品）的生产 • 电气电子配件的灌封工作 • 各种工业用的含浸及成型工作 • 硅橡胶及液状树脂的脱泡 /注型工作 • 各种模型产品的制作
• 蜡型铸造（精密铸造）工作
Rapid Tooling 快速模具
真空注型机技术参数：
• 一般工作时间： 1-4小时/件 • 一般每模工作寿命： 10-20件 • 标准复制精度： ± 0.2%（重复复制精度±0.1%） • 浇注样件厚度： 最小 0.5mm，最佳为1.5 mm-5 mm • 样件尺寸范围： 不同机型各有不同 • 浇注材料特性： 浇注材料为双组份聚氨酯
Rapid Prototype 快速成型
快速成型制造技术的基本原理: 采用分层累加法,即用CAD造型、生成STL文件、分层 切片等步骤进行数据处理,借助计算机控制的成型机完成材 料的形体制造.
Rapid Prototype 快速成型
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (1)快速性 通过STL格式文件,RPM系统,几乎可以与所有的CAD造型系 统无缝连接,从CAD模型到完成原型制作通常只需几小时到几十 小时,可实现产品开发的快速闭环反馈。
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点:
(2)高度柔性 快速成型系统是真正的数字化制造系统,它取消了工装夹具, 系统不作任何改变和调整，仅需改变CAD模型，重新调整和设 置参数即可生产出不同形状的零件模型，特别适合新品开发或 单件小批量生产。
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (3)与复杂程度无关性 零件制造周期和制造成本与零件的形状和复杂度无关,而只与 其净体积有关。
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点: (4)设计制造一体化 用重复的三维扫描成型复杂的三维零件,避免了数控加工的复 杂编程步骤。从根本上克服了CAD/CAM集成时,CAPP这一瓶颈 问题,从而实现高度自动化和程序化。
低压注型技术可以选用于多种快速模具，
例如： • 硅橡胶模具（ 20件）
• 硅橡胶环氧混合模具（ 50~100件）
• 环氧模具（ 100~300件） • 铝模（ 5000件）
Rapid Prapid Tooling 快速模具
快速模具 Rapid Tooling
Rapid Tooling 快速模具
快速模具
快速模具RT技术是一种用高新制造技术改造传统制造技术的技术，它直接或间接地 利用快速原型件作 为模具的模型，硅橡胶、金属粉、环氧树脂粉、低熔 点合金等材料作 为模具材料，在较短的时间内较低的成本下将RP原形准确地复制成模具，得到小批量产 品 ，以迅速捕捉市场需求。 这些简易模具的寿命是 20—1000件，适宜产品试制阶段。翻件材料多样，有ABS、 PU、橡胶彩色件及透明件等；
熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等。用蜡成
形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、 测试与评估等方面得到广泛应用。近年来又开发出PC，PC/ABS，PPSF等更高强度的成 形材料，使得该工艺有可能直接制造功能性零件。
Rapid Prototype 快速成型
快速成型制造技术按采用材料分类
•液体聚合、固化
利用光能或热能使特殊的液态聚合物固化
• 粉末烧结与粘结 利用镭射烧结或用粘结剂粘结将固态粉末连接 • 丝材、线材熔化粘结 利用升温使固态丝材或线材熔化並按指定的路线堆砌出 • 膜、板材层合 利用粘结将固态薄层板粘合
Rapid Prototype 快速成型
熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM)
FDM喷头受CAD分层数据控制使半流动状态的材料（ABS、蜡）从热熔喷头中挤压
出来，沉积在指定的位置，凝固形成轮廓形状的薄层，每层厚度范围在0.125～0.762mm，
一层叠一层最后形成整个零件模型。
Rapid Prototype 快速成型
• 快速成型的原理，特点和经济效益 • 快速成型技术分类
Rapid Prototype 快速成型
快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术是20世纪80年代中后期发展起来的、 观念全新的现代制造技术。与传统的去除成形不同,快速成型技术是一种离散堆积 的添加成形过程。这种加工过程可分为前期数据处理(离散)和物理实现(堆积)， 在离散过程中,将三维形体的CAD模型沿一定方向分解,得到一系列截面数据,再根 据各自具体的工艺要求,获得控制成形头运动的轨迹; 在堆积过程中,成形头在运动轨迹的控制下,加工出层片,并将层片与层片堆积连接, 重复上述2个过程,加工出零件。 这门崭新的技术不仅在成型方法上开辟了与传统方法截然不同的思路,而且为产品 开发提供了一套新的流程,对传统制造业组织结构产生了冲击。 快速成型技术是继数控技术之后制造业的又一次重大革命。
Forming Method 构成方式
添加成型(Adding Forming) •堆积成型（ Stacking Forming ） 逐步连接原材料颗粒、丝杆、层板等，或者是通过流体(熔 体、液体或气体)在指定位置凝固定形达到目的. 如:连接与焊接、安装、塗层、固化等
Forming Method 构成方式
• 选择性激光烧结 (Selected Laser Sintering, SLS) 、
• 熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM) 。
Rapid Prototype 快速成型
立体印刷成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA)
该技术以光敏树脂为原料,采用计算机控制下的紫外激光,以预定原型各分 层截面的轮廓为轨迹逐点扫描,使被扫描区的树脂薄层产生光聚反应后固化,从 而形成一个薄层截面.当一层固化后,向上(或向下)移动工作台,在刚刚固化的树 脂表面布放一层新的液态树脂,再进行新一层扫描固化.新固化的一层牢固地粘 合在前一层上,如此重复至整个原型制造完毕。 SLA技术特点是精度高,表面质量好,原材料利用率高,可用于制造形状复杂、外 观精细的零件.
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的特点:
(5)材料的广泛性
快速成形技术可以制造树脂类、塑料类原型，还可以制造出 纸类、石蜡类、复合材料以及金属材料和陶瓷材料的原型。
Rapid Prototype 快速成型
快速成型的经济效益
• 缩短产品加工时间
• 增加使构想具体化能力 • 降低原型生产周期 • 降低设计错误的发生及所花费成本 • 增加在设计过程中了解产品机械特性的能力
Rapid Prototyping Technology Introduction 快速成型技术简介
Agenda 议程
• Forming Method
构成方式 • Rapid Prototyping 快速成型 • Rapid Tooling 快速加工 • Cost Analysis
成本分析
物体成型方式 Forming Method
Rapid Prototype 快速成型
选择性激光烧结(Selected Laser Sintering, SLS)
SLS法是采用滚筒将粉末铺撒成薄薄的一层(100μ-200μ),用红外板将粉末预热至稍低
于熔点温度,然后用计算机控制激光束按原型或零件的截面形状扫描平台上的粉末.激光束
扫描所到之处,粉末被烧结形成物理模型的组成部分.升降工作台一个层厚,用滚筒在已烧结 层上再铺撒一层粉末,用激光束扫描烧结.依次重复逐层烧结直至形成完整原型。全部烧结 后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。 烧结粉末可以是塑料、金属、陶瓷、蜡粉及其复合物等。目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑 料粉，用金属粉或陶瓷粉进行粘结或烧结的工艺还正在实验阶段。 SLS法特点是可用材料多,制造工艺简单,高精度,低成本。
Rapid Prototype 快速成型
快速原型制造技术按制造技术原理分类
• 立体印刷成型(Stereo Lithography Apparatus, SLA)
• 层合实体制造(Laminated Object Manufacturing, LOM) • 选域镭射烧结 (Selected Laser Sintering, SLS) • 熔融沉积制模(Fused Deposition Modeling, FDM)
Rapid Prototype 快速成型
目前快速成型技术的成型工艺方法有十几种,各种方法有自身的特 点和实用范围。比较成熟并已商品化的成型方法有:
• 立体印刷成型 (Stereo Lithography Apparatus, SLA)
• 层合实体制造 (Laminated Object Manufacturing, LOM) 、
• 物理性能： 类似橡胶 PP/ABS/PC等等
• 耐温： 最高达到 260℃ • 光学性能： 可制作高光透明件 • 差色性： 添加色料进行着色或直接喷漆
Rapid Tooling 快速模具
RIM低压成型机
低压注型技术全称为反应型低压注射模具技术 (Low Pressure Reaction Injection Moulding) 是一种将热固性树脂低压注射成型制作塑料件的技 术。