快速成型论文

快速成型技术的应用现状与发展趋势

作者：高关胜机械1011班 2010118501124

摘要：快速成型（RP）技术是一种结合计算机、数控、机械、激光和材料技术于一体的先进制造技术。本文论述了快速成型技术的应用领域及发展和现状。

阐述了快速成型技术在国内国外的发展趋势及快速成型技术的未来发展方向。

关键字:快速成型、技术、应用、发展趋势

引言:

快速成型技术是一种快速而又精确地工艺技术，随着经济的迅猛发展与市

场的激烈竞争，各国制造业不仅致力于扩大生产规模、降低生产成本、提高产

品质量，而且还将注意力逐渐放在快速开发新品种以及加快市场的响应速度上。快速成型技术可以加工形状复杂尺寸精度要求高的各种零件，在产品设计和制

造领域应用快速成型技术，能显著地缩短产品投放市场的周期，降低成本，提高质量，增大企业的竞争能力，随着科技技术的不断高速发展，人们的生活也

在随着快速的更替，一个产品可能今天才投入市场，过不了一段时间就被淘汰了，对同一个产品消费者越来越追求个性化，主体化，多样化。这些都要求产

品的设计者和生产者拥有一个快速，多样化的能力来满足消费者的要求。一个

产品从设计到出产是一个漫长的过程，所以谁能把握这一点，谁就会拥有胜利

的果实。

快速成型的优越性正好能满足这些要求，快速成型顾名思义他的速度相对

来说是很快的。所以快速成型在很大领域得到广泛的应用和很好的发展，并且

在这些领域里所占的比重是越来越大，现在我们应用快速成型技术代替了传统

的手工模型的制造，更加精确、快速、直观并且完整的传递出产品的三维信息，建立起一种并行的设计系统，更好的将设计、工程分析与制造三分面集成。从

而缩短产品的开发周期，最终保证了产品的质量，所以快速成型技术前景很广。

1.快速成型技术的应用

1-1快速成型技术的概念、常用类型、基本原理及优越性

快速成型技术简称RP技术，RP技术是集CAD技术、数控技术、材料技术、机械工程、电子技术和激光技术等技术一体的综合技术，是实现产品设计从二

维到三维实体快速制造的一体化技术。【1】

目前比较成熟的RP技术和相应系统已有十余种，其中较为成熟的技术有：薄型材料切割成型（LOM）、丝状材料熔融沉积成型（FDM）、液态光固化成

型（SLA）、粉末材料烧结成型（SLS）、粉末材料三维打印成型（3DP）等。【1】

RP技术的基本原理：首先设计出所需产品或零件的计算机三维模型（CAD、UG；然后根据工艺要求，按照一定的规律将该模型离散成一系列的二维单元，通常早Z方向将其离散，把原来的三维CAD模型变成一系列的二维层片；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

成型系统将一系列层片自动生成并将它们连接起来，得到一个三维物理实体【1】。

快速成型技术的优越性:在产品设计和制造领域应用快速成型技术，能显著的缩短产品投放市场的周期、降低成本、提高质量，增强企业的竞争能力。【2】

1-2快速成型技术在模具生产领域的应用

模具是现代工艺生产中主要的工艺设备，它以其特定的机构通过一定的方式使原材料成型，具有生产效率高、质量好、成本低、节约能源和原材料等的

一系列的优点。利用模具来成型产品在工艺生产中的比重越来越大，模具成型

优越性很多，可以完成一些很复杂的零件成型，有很多小型零件或复杂的零件

在像车床和数控机床上是无法完成的，但利用模具来生产可能很简单，但是模

具本身的生产是一个困难的过程，生产一个模具从设计到生产出来投入是由是

一个漫长的过程，它的生产周期很长，模具的凹摸和凸木有时是很复杂的，一

般的方法不容易生产出来，用制造生产出来也很难，再加上精度不好，所以就

要有更好的解决方法。[3]

快速成型的出现解决了在生产模具方面的很多问题，因为快速成型的优越性，无论怎么复杂的零件，只要能设计出来，就可以通过快速成型技术将实体

加工出来。

目前，才用才有快速成型技术的快速模具制造，主要用于铸造模具和塑料

模具。制造方法可分为直接制造和间接制造两种方式。[4]

间接制模是由RP技术制造零件原型，与传统的制造工艺相结合的制模方法。与数控加工相比，RP技术可以更快、更好的设计并制造出各种复杂的原型。将RP原型作为样件用于传统的模具制作工艺一般可以使模具成本和周期减少一半。

间接制模工艺已经基本成熟，应用较多，根据生产批量的大小可以采用不同的

方法，当生产量在20-50件时，可采用硅橡胶木制造法。当生产量在100-1000件时，多采用环氧树脂模，为延长模具寿命，通常在环氧树脂中添加各种添加剂，当生产量在5000件以上时，可通过RP原型制作电极，采用点火花加工法制作金属模具。【1、4】

直接制模是利用，RP技术将模具直接制作成型，它不需要制作原型样件

是一种鱼传统的制模工艺完全不同的方法。采用此种方法制造金属模具，是一

种更有发展前途的快速模具制作法。如美国DTM公司成功的开发了制造金属注塑模的技术，该技术是用选择性激光烧结（SLS）工艺烧结涂有树脂的钢粒，

形成模具半成品，再经过渗铜和其他后处理工艺得到钢铜合金的注塑模。尺寸

精度很高，寿命可达5万件。[1、4]

1-3快速成型技术在加速新产品开发中的应用

新产品的开发的设计阶段，虽然可以借助设计图纸和计算机模拟，但不能

展现所设计的原型，往往难以做出正确的判断。采用RP技术可在可在几小将

设计的图型制成三维实体原型。然后可以根据这个实体对它的外观及装配关系

做出评定、模拟实验分析、并且可以迅速的得到消费者的反馈信息，这样，可

以把可能出现的问题解决在设计阶段，使新产品开发的费用和时间减少很多。【4】

1-4快速成型技术在医学中的应用【5】

世界上许多国家都十分重视RP技术在医学上的应用，该方法是将数字成

像技术为基础的CT诊断方法与RP技术相结合，把通过CT所获得的人体扫描

图像经过计算机得到三维重组数据提供给RP系统，得到人体局部或心脏器官

原型，这样就可以显示该部病变情况和实体机构，有利于诊断和复杂手术方案

的确定，还可以利用RP技术制造假肢和一些骨骼，提供给一些病患者，恢复

其原有功能。

如果在手术前，利用逆向工程应用螺旋CT或MRI获得缺损骨联系性缺损三维数据模型，在计算机上模拟重建三维图像，可以直观地对骨性疾病做出正

确的诊断。然后将三维数据模型通过快速成型技术转化为三维仿真生物模型后，为术者提供的手术平台，术前能够对个体化实体模型直观地进行分析、测量，