快速成型的原理及应用
快速成型技术
金属直接成形：
金属合金粉末的直接烧结。该方法基于SLS (激光选择性烧 结) 工艺。美国Austin大学在这方面进行了大量的研究，并 研制了成形高温材料的烧结设备。
用金属丝线，利用堆焊的方法成形金属零件。英国的 Nottingham 大学正在进行这方面的研究。
用激光切割金属板材，并用激光焊接的方法将各层截面连 接起来。
CT图像
点云
曲面
RP模型
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基于快速成型的人工生物活性骨骼制造原理
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生物材料快速成型机
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网状弹力绷带和弹力网帽
升降颈托 （高分子）
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（四）微型机械/零件制造的研究开发
采用激光熔化金属粉末材料直接制造金属零件是RP技 术向RM发展的必然趋势，也是世界各国研究开发的热点。 微型部件，薄壁金属零部件，通信产品零部件等难于用传统 方法加工，适合于光化学快速成型。
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(一)产品开发过程中的设计评价和功能测试
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检验发动机外壳和管接头的装配情况
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奇瑞发动机进气管（石膏型铸造 ）
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发动机叶轮
风洞实验/寿命计算和热量计算 30
(二)快速制造模具及复杂金属零件（小批量）
蜡模
金刚砂模
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制作周期：10天 32
坦克发动机部件
飞机发动机部件
微型光快速成型CAD/CAM技术研究，是我国国防科工 委青年基金项目的一部分。采用激光直接烧结微细金属粉末 技术可以制造三维微型机械。
利用微纳粉末金属材料进行微成型目前尚处于探索阶段。 目前已经成功制作出壁厚只有100μm左右的微小金属件。
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桌面制造系统是RP领域产品开发的一个热点。RP设备系 统作为CAD系统三维图形输出的外设而被人们接受。而桌面系 统要求体积小，操作、维护简单，噪音、污染少，对环境无特 别要求，且成形速度快，但精度要求适当降低。美国Sanders Prototype 公司推出了廉价的桌面系统Model Maker。
2.第2章 快速成型技术及其在铸造中的应用解析
第2章快速成型技术及其在铸造中的应用2.1 引言快速成型（Rapid Prototyping-RP）技术是国际上新开发的一项高科技成果，简称快速成型技术。
它的核心技术是计算机技术和材料技术。
快速成型技术摒弃了传统的机械加工方法，根据CAD生成的零件几何信息，控制三维数控成型系统，通过激光束或其它方法将材料堆积而形成零件的。
用这种方法成型，无需进行费时、耗资的模具或专用工具的设计和机械加工，极大地提高了生产效率和制造柔性。
从制造原理上讲，快速成型（RP）技术一改“去除”为“堆积”的加工原理，给制造技术带来了革命性的飞跃式发展。
基于RP原理的快速制造技术经十几年的发展，在创新设计、反求工程、快速制模各方面都有了长足的进步。
RP技术的应用可大大加快产品开发速度，缩短制造周期，降低开发成本。
现代市场竞争的特点是多品种、小批量、短周期，要求企业对市场能快速响应并不断推出新产品占领市场，如新型电话机的市场寿命仅6个月，又如台湾和日本摩托车行业，每三个月就推出一种新型摩托车投入市场，摩托车几万辆就需改型。
二十世纪九十年代以来，在信息互联网支持下，由快速设计、反求工程、快速成形、快速制模等构成的快速制造技术取得很大进展。
快速成形技术最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的Alan J. 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的概念，即用分层制造产生三维实体的思想。
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Stereolithography Apparatus (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。
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。
简述快速成型的原理。
简述快速成型的原理。
快速成型是利用计算机辅助设计（CAD）软件将三维物体的设计
文件转化成多层二维截面文件，再通过快速成型设备将这些截面堆叠
起来形成三维实体的技术。
快速成型的原理可以分为以下步骤：
1. 设计模型
使用计算机软件进行三维建模或从扫描仪扫描实际物体得到三维模型。
2. 切片处理
将三维模型分解成数十至数千个薄片，每个薄片有其独立的二维轮廓，这些轮廓由计算机自动处理生成。
3. 控制处理
快速成型设备会根据每个薄片的轮廓来控制相应的成型器件，如激光
束或打印头，将原材料加工成对应形状。
4. 堆叠组装
制成的各个薄片上下按次序堆叠组装，即可得到完整的三维实体模型。
快速成型技术的应用范围很广，可用于生产汽车零配件、医疗假肢、消费品、航空航天和工程原型等领域。
相比于传统的制造成本高、生产周期长的方法，快速成型具有加工速度快、成本低、准确度高的
优势，为生产制造提供了更高效、更经济的解决方案。
快速成型技术原理及应用
快速成型技术原理及应用快速成型技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
成型原理：基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件特点：不需机加工设备或者模具即可快速制造形状极为复杂的工件简介：(Rapid Prototyping&Manufacturing, 缩写为RP)是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术. 其特点是可以不需机加工设备或者模具即可快速制造形状极为复杂的工件, 从而在小批量产品生产或新产品试制时节省时间和初始投资.这里所说的快速加工原型是指能代表一切性质和功能的实验件,一般数量较少,常用来在新产品试制时作评价之用. 而这里所说的快速成型零件是指最终产品,已经具有最佳的特性,功能和经济性.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, 然后对该实体模型在计算机内进行模拟切片分层,沿同一方向(比如Z轴)将CAD 实体模型离散为一片片很薄的平行平面; 把这些薄平面的数据信息传输给快速成型系统中的工作执行部件,将控制成型系统所用的成型原材料有规律地一层层复现原来的薄平面, 并层层堆积形成实际的三维实体,最后经过处理成为实际零件.经过20多年的发展, 快速成型技术(RP)有较大发展, 应用非常广泛,尤其在汽车制造,航天航空,建筑,家电,卫生医疗及娱乐等领域有强大的应用.目前基于快速成型技术(RP)开发的工艺种类较多, 可以分别按所用材料划分, 成型方法划分等.1) 利用激光或其它光源的成型工艺的成型:---（SL）---（简称LOM)---（简称SLS)---形状层积技术(简称SDM);2) 利用原材料喷射工艺的成型:---（简称FDM)---三维印刷技术(简称3DP)其它类型工艺有:---树脂热固化成型 (LTP)---实体掩模成型 (SGC)---弹射颗粒成型 (BFM)---空间成型 (SF)---实体薄片成型 (SFP)应用：RPM技术的发展水平而言，在国内主要是应用于新产品（包括产品的更新换代）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（或改型设计），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。
快速成型制造技术
Rapid Prototyping Manufacturing Technique
一、快速原型技术简介
快速成型(Rapid Prototyping) 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。
立体光固化成型法原理图
二、RP 工艺方法简介
1.光固化法
Stereo Lithography Apparatus——SLA
SLA工艺的优点是精度较高，一 般尺寸精度可控制在0.01mm;表面质 量好;原材料利用率接近100%;能制造 形状特别复杂、精细的零件;设备市场 占有率很高。缺点是需要设计支撑;可 以选择的材料种类有限;制件容易发生 翘曲变形;材料价格较昂贵。 该工艺适合比较复杂的中小型零 件的制作。
（1）成型材料种类多， （1）成型速度快； 成型件强度高； （2）成型设备便宜。 （2）精度高，表面质 量好，易于装 配； （3）无公害，可在办 公室环境下进 行。
缺点
（1）需要支撑结构； （2）成型过程发生物 理和化学变化 ，容易翘曲变 形； （3）原材料有污染； （4）需要固化处理， 且不便进行。
紫外光快速成型机的工作原理
三、SCPS350紫外光快速成型机及制作过程 (1)基本原理
光敏树脂快速成型中激光束按照 数控指令扫描，工作平台容器内液态 光敏树脂逐层固化并粘结在一起。从 最底层开始，逐层固化，生成三维原 形实体。工作台每次下降高度即为分 层厚度，分层越薄，加工出的零件的 精度越高。
激光头 热压辊 涂覆纸
工件
4.分层实体制造
Laminated Object Manufacturing——LOM
快速成型（RP）的原理方法及应用
快速成型（RP）的原理方法及应用快速成型(RP)的原理方法及应用快速成型(RP)技术是一种集计算机、数控、激光和材料技术于一体的先进制造技术。
本文通过介绍快速成型系统的原理方法和特点，阐述其工艺特点及开发和应用，探讨快速成型技术在现代制造业中起到的重要作用和产生的巨大效益，分析快速成型技术的优点和缺点，并提出快速成型技术未来的发展方向和深远意义。
1前言当今时代，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，一方面表现为消费者兴趣的短时效和消费者需求日益主体化、个性化和多元化；另一方面则是区域性、国际市场壁垒的淡化或打破，要求制造业的厂商必须着眼于全球市场的激烈竞争。
因此快速地将多样化、性能好的产品推向市场成为了制造业厂商把握市场先机的关键，由此导致了制造价值观从面向产品到面向顾客的重定位，制造战略重点从成本与质量到时间与响应的转移，也就是各国致力于CIMS(ComputerIntegratedManufactureSystem)、并行工程、敏捷制造等现代制造模式的研究与实践的原因。
快速成型(RapidPrototyping)技术正是在这种时代的需求下应运而生的。
它是由三维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。
2快速成型的原理及特点快速成型技术采用离散/堆积成型原理，根据三维CAD模型，对于不同的工艺要求，按照一定厚度进行分层，将三维数字模型变成厚度很薄的二维平面模型。
再将数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码，在数控系统控制下以平面加工方式连续加工出每个薄层，并使之粘结而成形。
实际上就是基于“生长”或“添加”材料原理一层一层地离散叠加，从底到顶完成零件的制作过程。
它是计算机辅助设计与制造技术、逆向工程技术、分层制造技术、材料去除成形、材料增加成形技术以及它们的集成的总称。
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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FDM快速成型工艺
FDM快速成型技术摘要：随着RP行业的迅速发展，FDM快速成型技术在快速成型制造领域中的作用日趋重要，本文重点阐述了FDM快速成型技术的工作原理，工艺特点，应用领域及未来的发展趋势。
关键词：FDM快速成型工作原理工艺应用1. 引言目前，快速成型(Rapid Prototyping, RP)技术作为研究和开发新产品的有力手段已发展成为一项高新制造技术中的新兴产业。
RP由CAD模型直接驱动，快速地生产出复杂的三维实体样件或零件[1~2]。
RP技术从产生到现在已有10多年历史，并正以35%的年增长率发展着[3]。
熔融沉积快速成型（FDM）是继光固化快速成型和叠层实体快速成型工艺后的另一种应用比较广泛的快速成型工艺。
FDM技术将ABS，PC，PPSF以及其它热塑性材料挤压成为半熔融状态的细丝，由沉积在层层堆叠基础上的方式，从3D CAD资料直接建构原型。
该技术通常应用于塑型，装配，功能性测试以及概念设计。
此外，FDM技术可以应用于打样与快速制造。
该工艺方法以美国STRA TASYS公司开发的FDM制造系统应用最为广泛。
在2004年，STRATASYS 公司的FDM 快速成型机系列占全球市场48.5%。
北京航空工艺研究所现拥有一台多功能快速成型机，能完成LOM（叠层实体制造），FDM （熔融沉积制造）和SLS（选择性激光烧结）3种工艺，FDM制件精度可达 0.15mm。
2. FDM工作原理2.1 FDM快速成型的原理熔融沉积制造法(FDM)快速成型技术的软件系统由几何建模和信息处理组成。
（1）几何建模单元是设计人员借助三维软件，如Pro/E，UG等，来完成实体模型的构造，并以STL格式输出模型的几何信息。
（2）信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算，数控代码生成和对成形系统的控制。
如果根据STL文件判断出成形过程需要支撑的话，先由计算机设计出支撑结构并生成支撑，然后对STL格式文件分层切片，最后根据每一层的填充路径，将信息输给成形系统完成模型的成形。
快速成型技术及应用
第一章 快速成型原理及方法概要
1.3 RPT的现状和发展方向
取得重大成果。如美国DTM公司利用SLS工艺成形金属 件。一般可通过两种途径：一是使用高功率二氧化碳激 光直接烧结金属粉，逐层堆积成致密度高的结构件；二 是使用中低功率二氧化碳激光烧结覆膜金属粉成形，然 后通过高温烧结和渗金属处理获得致密度高的结构件。 国内如中北大学已利用SLS工艺间接成形小型结构件并 获得阶段成果。西工大在高功率激光直接烧结金属粉的 研究已取得重大进展。 加强RPT的应用研究，最大程度地拓宽其应用领域 。我国更应重视将RPT与反求工程相结合设计开发新产 品，符合中国国情。
第一章 快速成型原理及方法概要
1.1成型方式分类
根据现代成形学的观点,从物质的组织方式分为以 下四类: (1)去除成形(Dislodge Forming).去除成型是利 用分离的方法,把一部分材料有序地从基体上分离出去 而成型的方法. (2)堆积成形(Stacking Forming)．堆积成型是运 用合并与连接的方法，把材料（气．液．固相）有序 地合并堆积起来的成型方法．RP即属于堆积成型．堆 积成型是在计算机控制下完成的，其最大特点是不受 成型零件复杂程度的限制．从广义上讲，焊接也属堆 积成型范畴．
第一章 快速成型原理及方法概要
１.２快速成形的主要工艺方法
1.2.2分层实体制造(Laminated Object Manufacturing--LOM)
也称薄形材料选择性切割．它根据三维模型每一个截面的轮廓线．在计算 机的控制下，用CO2激光束对薄形材料(如底面涂胶的纸)进行切割，逐步 得到各层截面，并黏结在一起，形成三维产品，如图所示．这种方法适合 成形大．中型零件，翘曲变形小，成形时间较短，但尺寸精度不高，材料 浪费大，且清除废料困难．
FDM快速成型工艺
FDM快速成型技术摘要：随着RP行业的迅速发展，FDM快速成型技术在快速成型制造领域中的作用日趋重要，本文重点阐述了FDM快速成型技术的工作原理，工艺特点，应用领域及未来的发展趋势。
关键词：FDM快速成型工作原理工艺应用1. 引言目前，快速成型(Rapid Prototyping, RP)技术作为研究和开发新产品的有力手段已发展成为一项高新制造技术中的新兴产业。
RP由CAD模型直接驱动，快速地生产出复杂的三维实体样件或零件[1~2]。
RP技术从产生到现在已有10多年历史，并正以35%的年增长率发展着[3]。
熔融沉积快速成型（FDM）是继光固化快速成型和叠层实体快速成型工艺后的另一种应用比较广泛的快速成型工艺。
FDM技术将ABS，PC，PPSF以及其它热塑性材料挤压成为半熔融状态的细丝，由沉积在层层堆叠基础上的方式，从 3D CAD资料直接建构原型。
该技术通常应用于塑型，装配，功能性测试以及概念设计。
此外，FDM技术可以应用于打样与快速制造。
该工艺方法以美国STRATASYS公司开发的FDM制造系统应用最为广泛。
在2004年，STRATASYS 公司的 FDM 快速成型机系列占全球市场 48.5%。
北京航空工艺研究所现拥有一台多功能快速成型机，能完成LOM（叠层实体制造），FDM（熔融沉积制造）和SLS（选择性激光烧结）3种工艺，FDM制件精度可达0.15mm。
2. FDM工作原理2.1 FDM快速成型的原理熔融沉积制造法(FDM)快速成型技术的软件系统由几何建模和信息处理组成。
（1）几何建模单元是设计人员借助三维软件，如Pro/E，UG等，来完成实体模型的构造，并以STL格式输出模型的几何信息。
（2）信息处理单元主要完成STL文件处理、截面层文件生成、填充计算，数控代码生成和对成形系统的控制。
如果根据STL文件判断出成形过程需要支撑的话，先由计算机设计出支撑结构并生成支撑，然后对STL格式文件分层切片，最后根据每一层的填充路径，将信息输给成形系统完成模型的成形。
快速成型工艺
快速成型工艺快速成型工艺是一种先进的制造技术，它可以快速地制造出各种复杂的零件和产品。
这种技术的出现，极大地提高了制造业的效率和质量，同时也为各行各业的发展带来了新的机遇。
快速成型工艺的基本原理是利用计算机辅助设计软件将三维模型转化为可供机器识别的数字化文件，然后通过快速成型机器将数字化文件转化为实体模型。
这种技术可以快速地制造出各种复杂的零件和产品，而且制造出来的产品精度高、质量好、成本低，可以满足各种不同的需求。
快速成型工艺的应用范围非常广泛，它可以应用于汽车、航空、医疗、电子、玩具等各个领域。
在汽车制造领域，快速成型工艺可以用于制造汽车零部件，如发动机、变速器、底盘等。
在航空领域，快速成型工艺可以用于制造飞机零部件，如机翼、机身、发动机等。
在医疗领域，快速成型工艺可以用于制造人体器官模型、义肢、牙齿矫正器等。
在电子领域，快速成型工艺可以用于制造手机外壳、电脑键盘、电视机壳体等。
在玩具领域，快速成型工艺可以用于制造各种玩具模型、动漫人物等。
快速成型工艺的优点主要有以下几点：1.快速成型工艺可以快速地制造出各种复杂的零件和产品，而且制造出来的产品精度高、质量好、成本低。
2.快速成型工艺可以大大缩短产品的研发周期，提高产品的研发效率。
3.快速成型工艺可以减少产品的设计和制造成本，提高企业的竞争力。
4.快速成型工艺可以满足客户的个性化需求，提高客户的满意度。
快速成型工艺的发展趋势是向着高精度、高效率、低成本、多材料、多功能、智能化的方向发展。
未来，快速成型工艺将会更加广泛地应用于各个领域，成为制造业的重要组成部分。
快速成型工艺是一种先进的制造技术，它可以快速地制造出各种复杂的零件和产品，提高制造业的效率和质量，为各行各业的发展带来新的机遇。
我们应该积极推广和应用这种技术，为社会的发展做出更大的贡献。
FDM快速成型技术及其应用
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4、医疗行业：在医疗领域，FDM技术被用于制造人体植入物、医疗器械等。 由于其制造的材料安全、无毒，且精度高，使得FDM成为医疗行业的重要选择。
5、教育行业：在教育领域，FDM技术常被用于教学示范和实验中，通过打印 出三维模型来帮助学生更好地理解复杂的概念和结构。此外，学生也可以使用 FDM技术来制作自己的设计项目，提高实践能力和创新思维。
六、未来展望
随着科技的快速发展和社会的不断进步，我们期待快速成型技术能够在以下 几个方面有所突破：首先，设备的效率和稳定性还有待提高，以提高生产效率和 质量；其次，材料的种类和性能需要进一步拓展和优化，以满足不同应用场景的 需求；最后，我们期待这种技术能够更好地融入环保理念，以实现可持续的制造 和发展。
（4）材料广泛：光敏树脂种类繁多，可以满足各种不同类型制品的需求。
2、不足
然而，光固化快速成型技术也存在以下不足之处：
（1）成本较高：光固化快速成型技术的设备、材料和维护成本较高，限制 了其广泛应用。
（2）技术难度较大：光固化快速成型技术的技术门槛较高，需要专业人员 进行操作和维护。
（3）环境影响：光固化过程会产生有害的紫外光和挥发性有机化合物，对 环境和操作者的健康有一定影响。
8、环保行业：在环保领域，FDM技术提供了一种可持续的制造方法。通过使 用可降解或可回收的材料进行打印，可以减少废弃物的产生和对环境的影响。此 外，FDM技术还可以用于制造环保设备零件等。
9、科研领域：在科学研究领域，FDM技术常被用于制造实验模型和测试样品。 例如在材料科学中，研究人员可以使用FDM来制造不同材料的复合结构以研究其 物理和化学性能。此外在生物学领域，FDM技术也被用于制造生物组织的复杂结 构以研究其生长和发育的机制。
快速成型技术在医学中的应用
快速成型技术在医学中的应用随着现代科技的不断发展，快速成型技术在各个领域中得到了广泛的应用，尤其是在医学领域中。
医学工程正在迅速成为一个重要的领域，而快速成型技术在其中扮演者重要的角色。
本文将就快速成型技术在医学中的应用进行详细探讨。
一、快速成型技术的基本原理快速成型技术是一种利用计算机辅助设计、制造和生物医学工程学来制造零件的技术。
其基本原理是依据任意三维几何体的CAD模型，利用计算机辅助制造技术将其分层处理，依次通过向前推进材料或熔融材料的方式，将物体一层层地制造出来，直到形成完整的物体模型，这个过程称为快速成型。
快速成型技术的优点是快速制造、高度精度、低成本、设计灵活多变、无需特殊工具、任何形状均可制造而不需要限制。
这些优点使得快速成型技术在医学领域中大有用武之地。
二、快速成型技术在医学中的应用1、医学模型的制造医学模型制造是快速成型技术在医学领域中的一个可以发挥重要作用的应用。
其主要包括骨头、心脏、肺部等的三维打印模型。
这些模型的制造可以帮助医生更加深入地了解病人的情况。
采用三维打印技术可以为外科医生提供直观的、可触摸的模型，以促进对病人的诊断和治疗。
此外，还可以提高难度手术的成功率并减少医疗事故的发生。
2、手术和创口辅助器材的制造利用快速成型技术制造手术和创口辅助器材也是医疗领域的重要应用。
手术辅助器材可以帮助医生更好地掌握手术的精确度和安全性，同时也可以减少手术风险。
而利用快速成型技术3D打印的创口辅助器材，可以减少手术的痛苦和恢复时间，增加病人的生活质量。
3、人工器官和植入物的制造利用快速成型技术制造人工器官和植入物也是医学领域中的重要应用。
这种技术包括制造人工眼角膜、人工植髓材料、人工关节等。
随着自体提取组织等技术的发展，快速成型技术制造出的人工器官和植入物已经成为当前医学领域中的重要方向之一。
三、快速成型技术在医学中的未来发展随着计算机、材料和制造技术的日益提高，快速成型技术在医学领域中的应用前景也非常广阔。
快速成型技术的发展趋势以及对智能制造的影响
快速成型技术的发展趋势以及对智能制造的影响一、快速成型技术的基本成型原理 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，使得快速成型技术（Rapid Prototyping 简称RP）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。
传统的加工技术是采用去材料的加工方式，在毛坯上把多余的材料去除，得到我们想要的产品。
而快速成型技术基本原理是∶借助计算机或三维扫描系统构建目标零件的三维数字化模型，之后将该信息传输到计算机控制的机电控制系统，计算机将模型按一定厚度进行"切片"处理，即将零件的3D数据信息离散成一系列2D 轮廓信息，通过逐点逐面的增材制造方法将材料逐层堆积，获得实体零件，最后进行必要的少量加工和热处理，使零件性能、尺寸等满足设计要求。
它集机械工程、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种高效低成本的实现手段。
目前，快速成形的工艺方法已有几十种之多，大致可分为7大类，包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。
二、快速成型技术在产品开发中的应用 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。
目前，西安交通大学机械学院，快速成型国家工程研究中心，教育部快速成型工程研究中心快速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。
并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。
RP 技术的实际应用主要集中在以下几个方面∶ 1.用于新产品的设计与试制。
（1）CAID 应用∶工业设计师在短时间内得到精确的原型与业者作造形研讨。
快速成型技术原理及应用
快速成型技术原理及应用快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP）是一种以计算机辅助设计（CAD）为基础的，通过逐层加工原材料快速构建三维实体模型的技术。
它将传统制造过程中需经历多个环节、耗费大量时间和资源的步骤整合为一个流程，大大提高了产品开发速度和效率。
以下是快速成型技术的原理及应用。
1.CAD设计：首先通过计算机辅助设计软件（CAD）将产品的三维模型进行设计。
设计师可以利用CAD软件进行模型的切片、修正和优化等操作。
2.STL文件生成：在CAD软件中完成模型设计后，将模型导出为STL文件格式。
STL文件包含被切成一层层离散点的模型数据，用于后续快速成型机器的操作。
3.快速成型机器操作：在快速成型机器中，通过计算机的指令将STL文件的数据输入到机器控制系统中。
然后，机器按照层叠的方式，在构筑台上逐层加工原材料，以构建出产品的三维实体模型。
4.完成模型：快速成型机器根据STL文件的数据逐层堆积原材料，最终完成整个三维模型。
随后，可以进行后续的表面处理、热处理、组装等工序。
1.产品设计与开发：快速成型技术可以加快产品设计与开发的速度。
在产品设计阶段，可以使用快速成型技术制作模型进行实物评估，提前发现并解决问题，减少设计修改次数和开发成本。
2.医疗器械制造：快速成型技术可以用于医疗器械的原型制作。
医疗器械的形状复杂，尺寸精确，而且需要定制化的设计。
通过快速成型技术，可以快速制作出符合患者需求的医疗器械原型，方便医生进行手术仿真和团队讨论。
3.航空航天领域：快速成型技术在航空航天领域中应用广泛。
例如，用于制作飞机模型、导弹弹头模型、航天器模型等。
通过快速成型技术，可以快速制作出逼真的模型供试验和研究使用。
4.教育和研究：快速成型技术在教育和研究领域中也有很大的应用。
例如，在工程教育中，可以使用快速成型技术制作物体的模型，帮助学生更好地理解和学习工程知识。
在科学研究中，可以利用快速成型技术制作实验装置的模型，方便研究人员观察和分析。
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题目：1、快速成型原理是什么？其技术有何特点？2、按制造工艺原理分，快速成型工艺主要分成哪几类？3、简述快速成型技术有哪些应用？4、典型的快速成型工艺有哪几种？试分析成型工艺的特点。
5、反求工程的基本含义是什么？应用在那几个方面？6、结合课程知识点，谈谈快速成型技术对新产品设计的作用。
1、快速成型原理是什么？其技术有何特点？快速成型原理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，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。
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。
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"。
每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。
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。
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。
其成形原理分别介绍如下：（1）SLA快速成形系统的成形原理：成形材料：液态光敏树脂；制件性能：相当于工程塑料或蜡模；主要用途：高精度塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
（2）SLS快速成形系统的成形原理：成形材料：工程塑料粉末；制件性能：相当于工程塑料、蜡模、砂型；主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
（3）LOM快速成形系统的成形原理：成形材料：涂敷有热敏胶的纤维纸；制件性能：相当于高级木材；主要用途：快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。
（4）FDM快速成形系统的成形原理：成形材料：固体丝状工程塑料；制件性能：相当于工程塑料或蜡模；主要用途：塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
快速原形技术的特点：（1）、自由成型制造：自由成型制造也是快速成型技术的另外一个用语。
作为快速成型技术的特点之一的自由成型制造的含义有两个方面：一是指无需要使用工模具而制作原型或零件，由此可以大大缩短新产品的试制周期，并节省工模具费用；二是指不受形状复杂程度的限制，能够制作任何形状与结构、不同材料复合的原形或零件。
（2）、制造效率快：从CAD数模或实体反求获得的数据到制成原形，一般仅需要数小时或十几小时，速度比传统成型加工方法快的多。
该项目技术在新产品开发中改善了设计过程的人机交流，缩短了产品设计与开发周期。
以快速成型机为母模的快速模具技术，能够在几天内制作出所需材料的实际产品，而通过传统的钢质模具制作产品，至少需要几个月的时间。
该项技术的应用，大大降低了新产品的开发成本和企业研制新产品的风险。
（3）、由CAD模型直接驱动：无论哪种RP制造工艺，其材料都是通过逐点、逐层以添加的方式累积成型的。
无论哪种快速成型制造工艺，也都是通过CAD数字模型直接或者间接地驱动快速成型设备系统进行制造的。
这种通过材料添加来制造原形的加工方式是快速成型技术区别传统的机械加工方式的显著特征。
这种由CAD数字模型直接或者间接地驱动快速成型设备系统的原形制作过程也决定了快速成型的制造快速和自由成型的特征。
（4）、技术高度集成：当落后的计算机辅助工艺规划（Computer Aided Process Planning,CAPP）一直无法实现CAD与CAM一体化的时候，快速成型技术的出现较好的填补了CAD与CAM之间的缝隙。
新材料、激光应用技术、精密伺候驱动技术、计算机技术以及数控技术等的高度集成，共同支撑了快速成型技术的实现。
（5）、经济效益高：快速成型技术制造原型或零件，无须工模具，也与成型或零件的复杂程度无关，与传统的机械加工方法相比，其原型或零件本身制作过程的成本显著降低。
此外，由于快速成型在设计可视化、外观评估、装配及功能检验以及快速模具母模的功用，能够显著缩短产品的开发试制周期，也带来了显著的时间效益。
也正是因为快速成型技术具有突出的经济效益，才使得该项技术一经出现，便得到了制造业的高度重视和迅速而广泛的应用。
（6）、精度不如传统加工；数据模型分层处理时不可避免的一些数据丢失外加分层制造必然产生台阶误差，堆积成形的相变和凝固过程产生的内应力也会引起翘曲变形，这从根本上决定了RP造型的精度极限。
2、按制造工艺原理分，快速成型工艺主要分成哪几类？快速成型工艺主要分成：(1)光固化立体造型工艺:该技术以光敏树脂为原料，计算机控制下的紫外激光按预定零件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合反应，从而形成零件的一个薄层截面。
当一层固化完毕，移动工作台，在原先固化子的树脂表面再敖上一层新新的液态树脂以便进行下层扫描固化。
新固化的一层牢固地粘合地层上，如此重复至整个零件原型制造完毕。
(2）分层物件制造工艺:LOM 工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起。
位于上方的激光器按照CAD 分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上面通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割…，直至整个零件模型制作完成。
（3）选择性激光烧结工艺:在工作台上均匀铺上一层很薄(100μ-200μ)的粉末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。
全部烧结后去掉多余的粉末，再进行打磨、烘干等处理便获得零件。
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。
(4)熔融沉积造型工艺:FDM 喷头受CAD 分层数据控制使半流动状态的材料中挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层每层厚度范围在0.025～0.762mm，一层叠一层最后形成整个零件模型。
3、简述快速成型技术有哪些应用？快速成型技术的应用：除了制造原型外，该项技术也特别适合于新产品的开发、单件及小批量零件制造、不规则或复杂形状零件制造、模具设计与制造、产品设计的外观评估和装配检验、快速反求与复制，也适合于难加工材料的制造等。
这项技术不仅在制造业具有广泛的应用，而且在材料科学与工程、医学、文化艺术以及建筑工程等领域也有广阔的应用前景。
4、典型的快速成型工艺有哪几种？试分析成型工艺的特点。
⑴典型的快速成型工艺：有光固化成型工艺、叠层实体加型工艺、选择性激光烧结成型工艺、熔融沉积成型工艺。
⑵特点：①光固化成型工艺特点：a、成型过程自动化程度高。
b、尺寸精度高。
c、优良的表面质量。
d、可以制作结构十分复杂、尺寸比较精细的模型。
e、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。
f、制作的原型可以在一定程度上替代塑料件。
②叠层实体加型工艺特点：a、原材料价格便宜，原型制作成本低。
b、制件尺寸大。
c、无需后固化处理。
d、无需设计和制作支撑结构。
e、废料易剥离。
f、制件能承受高达200摄氏度的温度，有较高的硬度和较好的力学性能，可进行各种切削加工。
g、原型精度高。
h、设备采用了高质量的元器件，有完善的安全、保护装置，因而能长时间继续运行，可靠性高，寿命长。
i、操作方便。
③选择性激光烧结成型工艺特点：a、可采用多种材料。
b、制造工艺比较简单。
c、高精度。
d、无需支撑结构。
e、材料利用率高。
④熔融沉积成型工艺特点：a、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。
b、可以使用无毒的原材料，设备系统可在办公环境中安装使用。
c、可以成型任意复杂程度的零件，常用于成型具有很复杂的内腔、孔等零件。
d、用蜡成型的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。
e、原材料在成型中无化学变化，制件的翘曲变形小。
f、原材料利用率高，且材料寿命长。
g、支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
h、可直接制作彩色原型。
5、反求工程的基本含义是什么？应用在哪几个方面？⑴反求工程的基本含义：反求工程也称逆向工程、反向工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程,是一个从样品生成产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。
⑵应用：①企业只能拿到真实零件而没有图样，又要求对此零件进行分析、复制及改型。
②在汽车、家电等行业要分析油泥模型，对油泥模型进行修改，得到满意结果后将此模型的外型在计算机中建立数字模型。
③对现有的零件工装等建立数字模型。
④在模具行业，往往需要用手工修模，修改后的模具型腔数据必须及时地反映到相应的CAD设计之中，这样才能最终制造出符合要求的模具。
6、结合课程知识点，谈谈快速成型技术对新产品设计的作用。
快速成型技术的出现，创立了产品开发研究的新模式，使设计师以前所未的直观方式体会设计的感觉、感性而迅速验证，检查所设计产品的结构、外形，从而使设计工作进入了一个全新的境界，改善了设计过程中的人机交流，缩短了产品开发的周期，加快了产品更新换代的速度，降低了企业校装新产品的风险，加强了企业引导消费的力度。
图4基于快速成型技术的产品开发流程从图4中可以看出，在引入快速成型技术的产品开发模式中，快速成型技术已参与产品开发的几乎所有环节，其主要作用表现在以下几个方面：(1)为决策层提供决策直观性一个新产品的开发总是从外形设计开始的，外观是否美观实用往往决定了该产品是否能够被市场接受，传统的做法是根据设计师的思想，先制作出效果图及手工模型，经决策层评审后在进行后续设计。
但由于二维效果图的表达效果受到很大限制，决策过程中不够直观，手工制作模型费时长，精度又差，手工模型与设计师的意图存在着较大的差异，这一问题一直不能够得到较好解决。
快速成型技术能够迅速的将设计师的设计思想变成三维的实体模型，与手工制作相比，不仅节省了大量的时间，而且精确地体现了设计师的设计理念，为决策层产品评审的决策工作提供了直接准确的模型，减少了决策工作中的不正确因素。
(2)减少人为缺陷，提高设计质量在产品的开发设计过程中，由于设计手段和其它方面的限制，每一个设计都会存在着一些人为的设计缺陷，如果不能及早发现，就会影响接下来的工作，造成不必要的损失，甚至会导致整个设计的失败。