快速原型技术
叠层实体快速原型制造工艺的基本原理
叠层实体快速原型制造工艺的基本原理一、引言叠层实体快速原型制造工艺是一种快速制造技术，它可以通过层层堆叠材料来构建三维实体模型。
该技术的优点是快速、灵活、经济，因此在工业设计、医疗器械、航空航天等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍叠层实体快速原型制造工艺的基本原理。
二、基本原理1. 快速成型技术概述快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是指利用计算机辅助设计（CAD）系统将设计模型转化为数字化的三维模型，并通过控制设备对材料进行逐层堆积或逐点加工的方式，直接制造出物理模型或零件的一种现代化制造技术。
2. 叠层实体快速原型制造工艺流程叠层实体快速原型制造工艺流程包括：CAD建模、STL文件生成、切片处理、机器参数设置和加工过程控制等步骤。
3. STL文件生成STL（STereoLithography）文件是一种三角面片格式文件，它描述了一个三维对象表面的几何形状。
在CAD软件中，用户可以将设计模型导出为STL格式文件。
4. 切片处理切片处理是将STL文件分割成多层二维图形的过程，每一层都代表着三维模型的一个截面。
切片厚度的大小决定了最终模型的精度和表面光滑度。
5. 机器参数设置机器参数设置包括材料选择、加工速度、温度控制等参数设置。
不同材料需要不同的加工参数，这些参数会影响到最终模型的质量和性能。
6. 加工过程控制加工过程控制是指通过计算机程序对设备进行控制，使其按照预定路径进行加工。
该过程需要保证设备在加工过程中稳定运行，并及时检测和纠正可能存在的误差。
7. 层层堆积原理叠层实体快速原型制造工艺通过将材料逐层堆积来构建三维实体模型。
在每一层堆积完成后，需要对其进行固化或热塑处理，以保证其稳定性和可操作性。
常用的堆积方式有激光束烧结、喷墨技术、熔融沉积等。
8. 激光束烧结原理激光束烧结是通过高能量激光束将粉末材料进行局部熔化和固化的一种加工方式。
在加工过程中，激光束按照预定路径扫描，将粉末材料逐层烧结成实体模型。
过程装备与控制工程学科前沿技术
过程装备与控制工程前沿技术一、快速原型制造(RPM)技术快速原型制造技术是三维CAD技术、数控技术、激光技术、材料工程技术等多项前沿技术的有机集成，其特点是能以最快的速度将CAD模型转换为产品原型或直接制造零件，从而使产品开发可以进行快速测试、评价和改进，以实现完成设计定型，或快速形成精密铸件和模具等的批量生产能力，因此RPM技术对于化工设备的试制以及相关零部件的制造将具有革命性的影响。
在化工装备的研究、放大、生产等诸环节均有广泛的应用前景。
RPM技术则是单件或小批量产品的理想制造系统。
以异形板式换热器为例，当换热器材料为铝、钢等时，可采用层合实体成型(LOM)、选域激光烧结(SLS)、熔融沉积造型(FDM)、三维喷涂豁接等RPM技术制作出原型。
当原型在强度、表面质量等方面不足时，可采用高温烧结、液态金属浸、涂、镀等后处理方法，不但一般可满足设计要求，而且还可以探索采用RPM技术研制以新型材料为基础的低成本、高强度或满足特殊要求的新型异形板式换热器。
如应用立体印刷成型(SLA)技术研制高分子材料、复合材料类型的异形板式换热器；利用选域激光烧结、三维喷涂粘接等技术研制陶瓷材料类型的异形板式换热器。
RPM技术不仅可应用于异形板式换热器的开发，该技术对其它单件、非标、异形或结构复杂零部件的开发与制造均具有突出的优势，并已有较多的成功经验。
以大型容器的制作为例，德国采用焊接成型(全焊缝金属零件制造)技术，制造的产品尺寸可达数米，性能可与传统方法相当。
目前，利用快速原型制造手段开发新产品的主要优势体现在快速性，一般可比传统方法缩短时间5—10倍，且可节省大量人力、物力、财力，可与其他工作并行开展，并可在正式产品投放市场前，了解用户的意见，把握市场反应，对确保新产品开发的成功率具有重要价值。
化工装备用户对产品种类、性能的要求千差万别，产品发展速度快，新产品开发的不确定性因素多，市场竞争激烈，解决这类问题正是快速原型制造(RPM)技术的优势所在。
sla快速原型技术的发展及应用资料
sla快速原型技术的发展及应用资料
SLA快速原型技术，是一种高精度、高效率的制造工艺，已经在许多领域得到广泛的应用，并取得了显著的成就。
下文将简要介绍SLA快速原型技术的发展和应用情况。
一、SLA快速原型技术的发展
SLA技术诞生于20世纪80年代初，最初是由Chuck Hull（美国3D系统公司创始人）发明的。
SLA技术是采用激光照射液态光敏树脂，使其固化成三维实体的方法。
SLA技术在20世纪90年代逐步发展成功，成为了当时最流行的快速原型技术之一。
SLA技术的发展经历了从单一激光扫描到多光束扫描、从单个构建台到多个构建台、从单一光敏树脂到多种光敏树脂等多个阶段，这些改进使SLA技术得以高度发展和成熟。
二、SLA快速原型技术的应用
1、医疗领域：SLA技术在医疗领域有着广泛的应用，如医疗器械研发、牙医领域、生物医学领域的研究等。
例如，牙科爱好者可以通过SLA技术制造出牙齿矫正器、牙套等，并能够个性化定制。
2、汽车制造：在汽车制造领域，SLA技术可以用来制造产品模型、产品外部系统、汽车内部零部件等。
3、电子行业：SLA技术可以制造出电子产品外壳、电子英寸等。
快速原型制造的主要工艺方法
分层实体制造(laminated object manufacturing,LOM) 技术是继光固化成形工艺之后发展起来的又一种快速造型技 术。1984年美国的Michael Feygin提出了薄材叠层的方法, 并于1985年组建了Helisys公司,1992年推出第一台商用化的 分层实体制造设备LOM 1015。
快速原型制造技术
激光快速成形机
用激光快速成形机制作的产品零件
快速原型制造技术
1.2 选择性激光烧结法
选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)又称为激光选区烧结、粉末材料选择 性烧结等。1989年,美国Texas大学研究生C. 德卡 德提出了选择性激光烧结的思想,稍后组建了DTM 公司,于1992年推出了选择性激光烧结成形机。
2. 工艺特点 光固化成形快速原型技术的优点如下: 1)技术成熟,成形过程自动化程度高。 2)成形精度较高,尺寸精度可以达到或小于0.1mm(国内光固化成形精度为0.1~0.3mm)。 3)表面质量较好,零件强度和硬度高。 4)可制出形状特别复杂、尺寸比较精细的模型,特别是内部结构复杂的空心零件,能轻松 地一次成形。
1. 基本原理 光固化成形技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理而工作的。这种液态材料在一定波长 (325nm 或355nm)和强度(w=10~400mW)的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应,分子量急 剧增大,发生相变,材料也就从液态转变成固态。
快速原型制造技术
光固化成形工艺原理图
快速原型制造技术
快速原型制造技术
1.3 熔融沉积制造法
熔融沉积制造(fused deposition modeling,FDM)又称丝状材料选择性熔覆、熔融挤出成 模或简称熔积成形,由美国学者斯科特·克伦普1988年研制成功,1991年由美国Stratasys公司开 发出商品化的机器。
快速原型的制造技术及应用研究
快速原型的制造技术及应用研究一、引言快速原型（Rapid Prototyping，RP）是一种新兴的制造技术，它可以快速制造出三维模型，并在其基础上进行快速制造，同时也被广泛应用于产品设计领域和医疗领域。
二、快速原型技术的发展历程起初，快速原型技术主要用于制造复杂的工业零件，但由于其高效、低成本等优点，被广泛应用于汽车、航天、建筑、文化创意等领域，逐渐发展成为一项独立的制造技术。
三、快速原型技术的制造方法快速原型技术的制造方法主要分为激光烧结、光固化、层压制造和喷射成型等几种方法。
1. 激光烧结激光烧结采用激光束在金属粉末上进行高能量照射，使金属粉末熔化，形成凝固的金属球，在多次重叠后形成零件。
该方法通常用于制造金属零件。
2. 光固化光固化是利用紫外线或激光束的能量使液态树脂快速聚合形成固体，该方法通常用于制造非金属零件。
3. 层压制造层压制造是采用在平面上依次叠压成型材料用三维打印机快速建造出三维物体的方法。
该方法特别适合制造模型和薄壁零件。
4. 喷射成型喷射成型是通过喷射器喷射熔融材料直接形成零件。
该方法特别适合制造中空零件。
四、快速原型技术应用研究1. 产品设计领域在产品设计领域，快速原型技术可以快速制造出三维模型，方便设计师在设计过程中对产品进行修改和改进，大幅度缩短了设计周期并降低了制造成本。
2. 医疗领域在医疗领域，快速原型技术可以通过数字化重建受伤部位，制作出精准的模型，帮助医生进行手术前的规划，并提高手术成功率，减少手术风险。
3. 艺术创意领域在艺术创意领域，快速原型技术可以制造出形态多样的艺术品和创意家居用品，满足人们日益增长的个性化需求。
五、快速原型技术的未来发展快速原型技术的发展受到了技术、市场、资金等多方面的限制。
仍需大量的研究和发展，提高快速原型制造技术的准确度、速度和效率。
未来，快速原型技术的发展将进一步推动新产品和新制造业的发展，并为人们的生活带来更多便利。
六、结论快速原型技术是一项颠覆性的制造技术，是工业和科技发展的重要驱动力之一。
先进制造技术之快速原型制造技术
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4.5.2 成形工艺过程
3. 后处理
刚刚成形的树脂原型密度和强度较低，需作强化处理，将液 体可固化树脂浸渗到烧结零件中，将其保温、固化，得到增 强的零件；
对于陶瓷原型，需将其放在加热炉中烧除粘接剂，烧结陶瓷 粉；
先进制造技术
第4章 快速原型技术
4.1.1 快速原型技术的基本原理
传统的零件加工过程是先制造毛坯，然后经切削加工，从毛 坯上去除多余的材料得到零件的形状和尺寸，这种方法统称 为材料去除制造。
快速原型技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法，而基于“材 料逐层堆积”的制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的材 料二维添加的组合，它能在CAD模型的直接驱动下，快速制造 任意复杂形状的三维实体，是一种全新的制造技术。其成型过 程为：
制件能承受高达200℃的高温，有较高的硬度和较好的力 学性能，可以进行各种切削加工。
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4.4.4 LOM工艺特点
LOM工艺缺点： 工件（尤其是薄壁件）的抗拉强度和弹性不够好； 工件易吸湿膨胀，因此成形后应尽快做表面防潮处理； 不能直接制作塑料工件； 工件表面有台阶，其高度等于材料厚度，因此，成形后 需进行表面打磨。
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4.3.4 SLA工艺特点
SLA工艺缺点： 成形过程中伴随着材料的物理和化学变化，产生收缩，并 且会因材料内部的应力导致制件较易翘曲、变形； 需要支撑； 设备运转及维护成本高； 需要二次固化； 液态树脂固化后在性能上不如常用的工业塑料，一般较脆、 易断裂。
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4.3.5 SLA工艺应用案例
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4.1.2 快速原型技术的典型方法
2．叠层实体制造工艺
Laminated Object Manufacturing，简 称LOM，也称分层实 体制造
机械制造中的逆向工程与快速原型技术
机械制造中的逆向工程与快速原型技术近年来，随着科技的不断进步和互联网的普及，机械制造领域的发展也日新月异。
而在这个领域中，逆向工程和快速原型技术成为了关注的焦点。
本文将就机械制造中的逆向工程和快速原型技术进行探讨，并分析其在实践中的应用和意义。
一、逆向工程的定义与特点逆向工程，顾名思义，即对现有产品进行逆向分析和研究，以获取相关的技术和设计信息。
逆向工程可以通过多种手段实现，包括测量、扫描、模拟等。
其主要特点包括：1. 提高产品研发效率：逆向工程可以从已有的产品中获取相关数据和信息，避免了从零开始研发的过程，因此可以大大提高产品研发的效率。
2. 降低产品研发成本：逆向工程可以避免重新设计和开发产品的成本，同时可以通过分析市场上同类产品的竞争情况，减少研发风险，从而降低研发成本。
3. 挖掘产品潜力：通过逆向工程，可以深入了解已有产品的设计和制造技术，挖掘产品的潜力，进一步提升产品的性能和品质。
4. 保护知识产权：逆向工程可以帮助企业更好地保护自己的知识产权，及时发现他人对自己产品的仿制或抄袭，并采取相应的措施进行维权。
二、逆向工程在机械制造中的应用逆向工程在机械制造中有着广泛的应用，以下是几个典型的应用场景：1. 产品改进和优化：通过对现有产品进行逆向分析，可以发现产品的不足之处，并对其进行改进和优化，提高产品的性能和品质。
2. 零部件的翻新和维修：逆向工程可以帮助企业在老旧机械设备中找到合适的零部件替代品，从而延长其使用寿命，减少设备更换的成本。
3. 产品仿制和定制：通过逆向工程，可以对市场上的同类产品进行分析和复制，快速开发出具备相同功能的产品，并满足不同客户的个性化需求。
4. 创新设计和新产品开发：逆向工程可以帮助设计师深入了解现有产品的设计思路和制造工艺，从中汲取灵感，进行创新设计和新产品开发。
三、快速原型技术的定义与特点快速原型技术，也称为快速成型技术，是一种利用计算机辅助设计和制造技术，通过逐层堆积材料实现快速生成三维实体模型的技术。
快速原型制造技术在汽车工业中的应用教程
快速原型制造技术在汽车工业中的应用教程快速原型制造技术，简称RP（Rapid Prototyping），是指通过一系列的数字化工艺，以实现快速制造复杂的三维实体模型。
它的应用范围非常广泛，而在汽车工业中更是发挥了重要的作用。
本文将介绍快速原型制造技术在汽车工业中的应用，并提供相应的教程。
一、快速原型制造技术在汽车外观设计中的应用1. 三维建模：在汽车外观设计中，首先需要进行三维建模，以便得到准确的汽车外观模型。
快速原型制造技术可以通过扫描和建模软件，快速将汽车设计师的概念转化为三维模型。
2. 快速成型：一旦得到三维模型，快速原型制造技术可以快速将其转化为实体模型。
通过3D打印等技术，可以在短时间内制造出逼真的汽车模型，供设计师和工程师进行评估和修改。
3. 外观修饰：制造好的汽车模型可能需要一些外观修饰，以使其更符合设计要求。
在快速原型制造技术中，可以使用各种加工技术，如打磨、喷漆等，对模型进行修饰，使其更加真实。
二、快速原型制造技术在汽车零部件制造中的应用1. 难以加工的零部件：有些汽车零部件由于形状复杂或材料特殊，传统的加工方式很难进行。
而快速原型制造技术可以通过打印机等设备，直接制造出所需的零部件，大大简化了制造过程。
2. 迭代设计：在汽车零部件设计中，常常需要进行多次迭代。
使用快速原型制造技术可以快速制造出新的零部件，供工程师进行测试和评估。
如有需要，还可以快速进行修正，以提高设计的准确性和效率。
3. 小批量生产：在汽车工业中，有时需要进行小批量的生产，以满足特定需求。
快速原型制造技术可以快速制造出所需的零部件，并且具有较高的精度和一致性，适用于小规模生产。
三、快速原型制造技术在汽车工程开发中的应用1. 汽车动力系统优化：利用快速原型制造技术，可以制造出各种不同的动力系统组件，并通过测试和比较，找到最优方案。
这有助于提高汽车的燃油效率和性能。
2. 安全性能测试：汽车的安全性能至关重要。
使用快速原型制造技术可以制造出模拟碰撞等测试所需的零部件，并进行安全性能测试。
快速原型法及其他
（2）识别基本需求 为了设计、建立初始原型，先要识别基本需求。原型法与传统的严格
定义方法主要不同在于：原型法所识别的需求不必是完善的，而只是一种 好的设想。识别用户的基本需求是一件较为困难的工作，必须仔细对当前 系统进行调查，与用户交互、作业务性研究等。传统的需求调查方法和本 章介绍的方法都可作为识别基本需求阶段的工具。
快速原型法突出一个“快”字，采用结构化生命周期法作系统分析时要 反复和用户讨论，这种讨论费时费力，而且终究是“纸上谈兵”，原型法 则是“真枪实弹”，能够使用户立刻与想象中的目标系统作出比较。开发 人员向用户提供一个“样品”，用户迅速向开发人员作出反馈，这就是原 型法的优越性。
《管理信息系统》
6.1 什么是快速原型法(2)
图 系统分析阶段的原型化生命周期
运行/ 维护
转换
补充
基本 业务
详细 设计
系统 分析
系统 分析
初步 设计
基本 需求
构造 原型
使用 原型
Y
满意否？
N
修改、 扩充
《管理信息系统》
6.3 快速原型法工作阶段的划分(3)
（1）方法选择 原型法较适合下列场合： ·相互联系程度较大的系统，如联机事物处理。 ·MIS的结构化系统，而对基于大量算法的问题则不适合。 ·对于难于肯定详细需求，且积极参与新系统开发的用户，采用原型法是
《管理信息系统》
6.4 快速原型法的实施(1)
6.4.1 快速原型化的开发环境
目前原型法对硬件的要求已经能够满足，但对软件和工作环境的要求较 尚有一定差距。 （1）对软件的基本要求 一般认为，采用原型法需要以下的基本开发工具： 1）集成化的数据词典。 2）高性能的数据库管理系统．它使文件的设计、数据的存贮和查询更为方 便，并简化了程序的开发。 3）超高级语言。 4）执行生成器。 5）屏幕格式生成器。 6）自动文档编写机制。
功能原型设计系列为什么要进行快速原型
功能原型设计系列为什么要进行快速原型1.验证需求理解：在设计和开发正式开始之前，快速原型是验证需求理解的有效方式。
通过用界面原型的形式呈现功能，可以让项目团队和客户更直观地理解和确认需求。
项目团队可以与客户密切合作，实时演示并获得反馈，以便及时调整和修订。
2.减少开发成本：快速原型能够帮助发现并修正需求中的问题和风险，避免在开发阶段出现较大规模的需求变更，从而减少项目成本。
通过早期的验证，可以找出和修正各种功能上的缺陷和不足，提高整体设计的合理性和可行性。
3.提高用户体验：快速原型是对用户体验进行集成测试的一个机会。
通过原型的演示，用户可以快速了解应用的表现形式，提出改进意见和建议。
这可以帮助设计师提高对用户需求的理解和把握，优化交互设计，从而提高最终产品的用户满意度和使用效果。
4.推动沟通和协作：通过快速原型，项目团队的设计师、开发人员和其他利益相关者可以更加清晰地了解需要解决的问题和任务。
这为团队成员之间的沟通和合作建立了起点，形成共识，提前预估和解决潜在的技术难题和风险。
5.提高设计效率：通过快速原型的交互演示，设计师可以更好地领会功能、界面和交互的表现形式，缩短设计时间，减少误差。
设计师可以更好地理解用户需求、产品定义和设计规范，提前发现问题并加以修正。
6.为后续开发提供指导：快速原型为后续开发周期提供了指导和参考。
通过原型开发的过程，可以初步确定开发方案、技术架构和相关资源的使用，为开发人员提供较为明确的指导方向。
总的来说，快速原型设计是功能原型设计系列中不可或缺的一环。
它能够帮助准确理解和表达需求，降低开发成本，提高用户体验，推动团队合作和沟通，提高设计效率，并为后续的开发工作提供重要指导。
软件开发中的快速原型法
快速原型法(rapidprotot yping)快速原型法是近年来提出的一种以计算机为基础的系统开发方法，它首先构造一个功能简单的原型系统，然后通过对原型系统逐步求精，不断扩充完善得到最终的软件系统。
原型就是模型，而原型系统就是应用系统的模型。
它是待构筑的实际系统的缩小比例模型，但是保留了实际系统的大部分性能。
这个模型可在运行中被检查、测试、修改，直到它的性能达到用户需求为止。
因而这个工作模型很快就能转换成原样的目标系统。
原型法有三个层次第一层包括联机的屏幕活动,这一层的目的是确定屏幕及报表的版式和内容、屏幕活动的顺序及屏幕排版的方法;第二层是第一层的扩展，引用了数据库的交互作用及数据操作,这一层的主要目的是论证系统关键区域的操作，用户可以输入成组的事务数据，执行这些数据的模拟过程，包括出错处理;第三层是系统的工作模型，它是系统的一个子集，其中应用的逻辑事务及数据库的交互作用可以用实际数据来操作，这一层的目的是开发一个模型，使其发展成为最终的系统规模。
原型法的主要优点在于它是一种支持用户的方法，使得用户在系统生存周期的设计阶段起到积极的作用;它能减少系统开发的风险，特别是在大型项目的开发中,由于对项目需求的分析难以一次完成，应用原型法效果更为明显。
原型法的概念既适用于系统的重新开发，也适用于对系统的修改;原型法不局限于仅对开发项目中的计算机方面进行设计，第三层原型法是用于制作系统的工作模型的。
快速原型法要取得成功，要求有象第四代语言(4GL)这样的良好开发环境/工具的支持。
原型法可以与传统的生命周期方法相结合使用，这样会扩大用户参与需求分析、初步设计及详细设计等阶段的活动，加深对系统的理解。
sheet lamination技术概念
sheet lamination技术概念
Sheet lamination技术是一种快速原型制造技术，也被称为剥离层积技术。
它采用层积方式，通过将多层平面材料粘合在一起来构建三维模型。
在Sheet lamination技术中，通常使用的材料是纸张或塑料薄膜。
先将这些材料按照设计要求切割成相应形状的层，然后将它们逐层堆叠起来。
这些层之间通常使用胶水或热熔胶等粘合剂进行粘合。
完成所有层的堆叠后，通过加热或施加压力使粘合剂固化，从而实现层与层之间的连接。
最终，将多层堆叠的材料削减或加工，使其形成最终的三维模型。
Sheet lamination技术具有制造速度快、成本低、材料可选择性高等优点。
它适用于制造一些简单的模型或原型，例如建筑模型、产品包装样品等。
然而，由于材料厚度受限以及模型表面质量较粗糙等限制，Sheet lamination技术在制造高精度、复杂结构的模型上的应用相对有限。
RP技术简介
RP技术简介( 2006-4-16 22:39:02)文章分类：快速成形评论(0) | 阅读(72) RP技术简介1、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技术的优越性显而易见：它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，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。
因此，RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。
由传统的"去除法"到今天的"增长法"，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。
2、它具体是如何成形出来的呢？形象地比喻：快速成形系统相当于一台"立体打印机"。
它可以在没有任何刀具、模具及工装卡具的情况下，快速直接地实现零件的单件生产。
根据零件的复杂程度，这个过程一般需要1～7天的时间。
换句话说，RP技术是一项快速直接地制造单件零件的技术。
3、RP系统的基本工作原理：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。
3D打印和快速原型制造
3D打印和快速原型制造近年来，3D打印技术在制造业领域迅速发展，成为快速原型制造的重要工具。
3D打印技术通过将数字模型转化为实体物体，实现了创新设计和快速制造的双重目标。
本文将探讨3D打印技术在快速原型制造中的应用和影响。
1. 3D打印技术概述3D打印技术，又称为增材制造（Additive Manufacturing），是一种通过逐层堆叠材料来制造物体的工艺。
它与传统的减材制造（Subtractive Manufacturing）相比，不需要切削或磨削材料，因此也被称为快速成型技术。
2. 3D打印在快速原型制造中的应用2.1 原型制造传统的原型制造需要通过手工或传统的数控加工方式进行制造，成本高且周期长。
而使用3D打印技术可以快速制造出各种复杂形状的原型，大大加快了开发和验证的速度。
2.2 制造业设计在产品设计阶段，3D打印技术可以帮助设计师实现更加自由和灵活的创意。
通过使用3D打印机，设计师可以将纸上的设计直接转化为实体模型，快速验证设计的可行性和效果。
2.3 具体应用举例除了常见的原型制造和产品设计外，3D打印技术还广泛应用于各个领域。
它被用于制造飞机零件、医疗器械、汽车零件等。
在医疗行业，3D打印技术甚至可以用于制造人体器官和组织，为医学研究和手术实践提供了更多可能性。
3. 3D打印技术对制造业的影响3.1 加速制造周期3D打印技术可以大幅缩短产品的制造周期，从而减少了开发和生产过程中的时间压力。
这对于企业来说尤为重要，因为它们可以更快地推出新产品，满足市场需求并保持竞争力。
3.2 减少成本与传统制造方法相比，3D打印技术减少了许多加工步骤和浪费材料的情况。
因为它是逐层堆叠材料，而不是从原材料中减去部分制作而成。
这不仅降低了成本，还减少了对环境的影响。
3.3 提高产品设计灵活性传统制造方式通常受到成本和技术的限制，产品形状和结构受到很大限制。
而3D打印技术可以制造任何形状和结构的产品，提供更大的设计灵活性。
快速原型制造在生产中的应用
快速原型制造在生产中的应用快速原型制造（Rapid Prototyping，简称RP）是一种利用计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）技术，通过一系列简化制造流程的方法，快速制作出虚拟模型的技术。
随着科技的进步和制造业的发展，快速原型制造在生产中的应用越来越广泛。
快速原型制造的主要目的是在设计阶段制作出真实的模型，并在模型中验证产品的功能和外观。
这种方法可以帮助制造商快速了解产品的效果，发现并解决设计缺陷，从而节省开发时间和成本。
快速原型制造在生产中的应用有很多，下面就介绍几个主要的应用领域。
在新产品开发过程中，快速原型制造的应用十分重要。
传统的产品开发流程需要经过原型设计、制造、测试、修改等多个环节，而这些环节通常需要花费很长时间和成本。
而使用快速原型制造技术，可以快速制作出产品模型，并迅速验证设计的可行性。
设计师可以通过触摸和视觉检查原型，对产品外观和结构进行评估和修改，从而加快产品的开发速度。
在制造工艺中，快速原型制造有助于优化产品的制造流程。
在传统制造工艺中，产品生产需要经过多道手工加工过程，而这些手工加工通常会带来误差和不一致性。
而使用快速原型制造技术，可以通过精确的数字化建模和自动化制造，减少人为误差的发生。
制造商可以根据产品的需求，精确设计并制造出新的生产设备和工装，从而提高产品的生产效率和质量。
在市场营销中，快速原型制造也发挥着重要的作用。
制造商可以利用快速原型制造技术，制作出真实的产品模型，用于展示和宣传。
这些模型可以帮助销售人员更好地向潜在客户展示产品特点和优势，并提供给客户实际的触摸体验。
而且，通过快速原型制造，制造商可以及时根据市场需求进行产品设计的修改和改进，提高产品的市场竞争力。
快速原型制造还在医疗行业中得到了广泛应用。
医疗器械和假体的设计和制造需要高度的精确性和个性化。
快速原型制造可以基于医学图像数据，快速制作出高度精确的医疗模型，用于医生的术前规划和手术操作的模拟。
快速原型制造
快速原型制造种类
激光束RP可分为： 1. 立体光刻(SLA: Stereolithography)、 2. 选择激光沉积(SLS: Selective Laser Sintering) 3. 分层制造(LOM: Laminated Object Manufacturing) 4. 形状沉积制造(SDM: Shape Deposition Manufacturing)
二、RP技术的基本原理
将计算机内的三维实体模型进行分层切片得到各 层截面的轮廓，计算机据此信息控制激光器 （或喷嘴）有选择性地切割一层又一层的片状 材料（或固化一层层的液态光敏树脂，烧结一 层层的粉末材料，或喷射一层层的热熔材料或 粘合剂等方法）形成一系列具有一个微小厚度 的片状实体，再采用粘接、聚合、熔结、焊接 或化学反应等手段使其逐层堆积成一体制造出 所设计的三维模型或样件。
4.支持同步（并行）工程的实施 5.支持技术创新、改进产品外观设计。 6.用 RP 技术制做模具 7.逆向工程（反求）
快速原型服务领域
工业造型、模具、家电、电子仪表、轻 工、塑料、玩具、航空航天、军工、机 械、汽车、摩托车、内燃机、建筑规划 及模型、科研、医疗等。
五、快速原型制造种类
成型工艺 加工能量
样件或模型
的区域
快速制造新产 品样件、模型 或铸造用木模
截面轮廓 线
塑料件、铸造 用蜡模、样件 或模型
截面轮廓 线所包围 的区域
塑料件、铸造 用蜡模、样件 或模型
截面轮廓 线所包围 的区域
RP工艺优缺点比较
技 术 类
精 度
型
SL 好
LOM
一 般
SLS
一 般
FDM
较 差
表 面 质
软件开发中的快速原型设计技巧
软件开发中的快速原型设计技巧在软件开发领域，快速原型设计技巧是开发者们必不可少的技术之一。
原型设计是指通过快速搭建出一个基本的软件功能模型来帮助开发者更好地理解和应对复杂的问题。
而快速原型设计技巧则是指把原型设计的速度和质量尽可能达到最优的方法和技巧。
下面将分享几种常用的快速原型设计技巧。
一、用画图软件绘制流程图在进行软件开发时，流程图是非常常见的设计方法，它类似于一张地图，把软件的功能流程条理化分解，表达出整个软件的大致脉络。
而在进行原型设计时，流程图也可以被用作为设计原型的逻辑架构。
使用画图软件如visio或者omnigraffle，可以帮助工作者们快速绘制出整个软件的大致流程，让开发者更好地理解和掌握软件的工作流程和设计方向。
二、基于模板的原型设计在软件开发的过程中，很多功能模型或算法模型已经有了较为成熟的模板存在，使用模板进行快速原型设计可以大大减少开发者的工作量，提高工作效率。
比如说多项式回归算法，机器学习，AI等等，这些算法都有比较成熟的实例和成果可以借鉴。
使用基于模板的原型设计技巧，开发者们可以更快地搭建起相应的算法原型，缩短开发周期，加快研发进度。
三、基于Rapid prototyping的原型开发Rapid prototyping是一种可以快速开发建立软件原型的技术方法，它可以使软件开发人员更快速和更高效地建立原型。
Rapid prototyping技术可以让开发者们通过一种自动化的方式快速搭建出软件的原型，并通过不断的调试和优化来提高原型的质量。
这种方法利用现代计算机技术和先进软件工程方法的优势，可以开发出高质量，高性能的软件原型，而且速度快、效果好。
四、需求规范化要求的快速原型设计在软件开发过程中，需求规范化是非常重要的一环。
需求规范化的目的是把“模糊”的需求转化为明确的目标并规范化成具体的功能要求。
快速原型设计可以很好地解决需求不明确或需求变化不停的问题，帮助开发者更好地满足客户的需求。
快速原型设计技术及其应用研究
快速原型设计技术及其应用研究1. 前言快速原型设计技术是一种快速构建物理模型的技术，其应用涉及多个领域。
本文旨在介绍快速原型设计技术的概念及其应用研究。
2. 快速原型设计技术概述快速原型设计技术是一种直接从CAD（计算机辅助设计）文件或其他数据源中构建三维物理模型的技术。
通过这种技术，可以快速创建可供检查、测试、修改的物理模型，减少生产过程中的开销和时间。
快速原型设计技术的主要优点包括：（1）快速构建物理模型：通过快速原型设计技术，可以在几个小时内构建一个物理模型，减少生产时间和成本。
（2）易于修改：由于快速原型设计技术可以生成多个版本的物理模型，因此可以快速进行设计修改和优化。
（3）快速制造：快速原型设计技术可以直接将物理模型转化为产品原型，减少生产过程中的漏洞和误差。
3. 快速原型设计技术的应用研究3.1. 工程设计在工程设计领域，快速原型设计技术被广泛应用于新产品设计和系统优化。
通过快速原型设计技术，可以快速构建物理模型，进行流体力学分析、结构分析、振动分析等，优化设计方案和系统结构。
此外，快速原型设计技术还可以作为制作专用夹具、模具等工具的方法。
3.2. 医疗器械在医疗器械领域，快速原型设计技术被应用于扫描和打印人体器官、制作原型义肢、制作牙齿矫正器等方面。
通过快速原型设计技术，可以快速构建准确的人体模型，实现个性化医疗。
3.3. 航天工业在航天工业领域，快速原型设计技术被广泛应用于模拟和测试航天器、推进系统等。
通过快速原型设计技术，可以快速构建复杂的模型，进行大量的测试和优化。
3.4. 制造业在制造业领域，快速原型设计技术被应用于制作汽车零部件、飞机零部件等。
通过快速原型设计技术，可以快速制造一系列零部件，并进行性能和质量测试。
4. 快速原型设计技术的未来发展随着3D打印技术、人工智能技术、虚拟现实技术等技术的发展，快速原型设计技术在未来将更加广泛地应用于各个领域。
未来，快速原型设计技术将不仅仅是一种产品开发方法，而是一种解决问题的方法。
快速模具原型制造技术——用快速原型直接制造模具
快速模具原型制造技术——用快速原型直接制造模具在快速原型技术领域中，目前发展最迅速、产值增长最明显的应属快速模具( Rapid Tooling , RT )技术。
2000 年5 月，在法国巴黎举行的全球快速原型协会联盟(GARPA )最高峰会议上，这一点得到了普遍的认同。
传统模具制造的方法很多，如数控铣削加工、成形磨削、电火花加工、线切割加工、铸造模具、电解加工、电铸加工、压力加工和照相腐蚀等。
由于这些工艺复杂、加工周期长、费用高而影响了新产品对于市场的响应速度。
而传统的快速模具(例如中低熔点合金模具、电铸模、喷涂模具等)因其工艺粗糙、精度低、寿命短，很难完全满足用户的要求。
因此，应用快速原型技术制造快速模具，在最终生产模具开模之前进行新产品试制与小批量生产，可以大大提高产品开发的一次成功率，有效地缩短开发时间和节约开发费用，使快速模具技术具有很好的发展条件。
由于市场需求旺盛，许多公司研制出快速模具新工艺、新设备，并且取得了良好的经济效益。
由于这些技术中高新技术的含量高，并且涉及到许多科技领域，解决了以前难以解决甚至认为是不可能解决的技术难题，所以得到了广泛的关注。
据不完全统计，在1999 年，包括快速模具在内的快速原型二级市场的年增长率达到34 . 6 % ，产值达到5 亿多美元。
而且这种增长是在几年之内都保持了两位数增长的基础上取得的。
快速原型十快速模具技术提供了一条从模具的CAD 模型直接制造模具的新的概念和方法，它将模具的概念设计和加工工艺集成在一个CAD / CAM 系统内，为并行工程的应用创造了良好的条件。
快速模具技术采用快速原型早期、多回路、快速信息反馈的设计与制造方法，结合各种计算机模拟与分析手段，形成了一整套全新的模具设计与制造系统。
快速模具技术能够解决大量传统加工方法(如切削加工)难以解决甚至不能解决的问题，可以获得一般切削加工不能获得的复杂形状，可以根据CAD 模型无需数控切削加工直接将复杂的型腔曲面制造出来。
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缺 点
(1) 成形后要做进 (1) 成形时间较长； 一步固化处理； (2) 做小件和精细件时 (2) 光敏树脂固化 精度不如SLA。 后较脆，易断裂， 可加工性不好； (3) 工作温度不能 超过100℃，成形 件易吸湿膨胀， 抗腐蚀能力不强。
(1) 成形件强度和表 (1) 不适宜做薄壁 面质量较差，精度低。原型； (2) 在后处理中难于 (2) 表面比较粗糙， 保证制件尺寸精度， 工件表面有明显的 后处理工艺复杂，样 台阶纹，成型后要 件变型大，无法装配。进行打磨； (3) 易吸湿膨胀， 成形后要尽快做表 面防潮处理； (4) 工件强度差， 缺少弹性。
2.堆积成形（Stacking Forming） 运用合并与连接的方法，把材料（气、液、固相）有序地合 并堆积起来的成形方法。RPM。 3.受迫成型（Forced Forming） 利用材料的可成形性（如塑性）在特定外围约束（边界约束 或外力约束)下的成形方法。Extrude，Cast， Powder metallurgy。 4.生长成形（Growth Forming) 利用材料的活性进行成形的方法。自然系统中生物个体发育， 人为系统中还没有。
快速原型制造技术
Rapid Prototyping Manufacturing
本节要点
快速原型制造的工作原理 快速原型制造的工艺过程
典型的RPM方法：SLA， SLS，LOM，FDM，3DPrinting
快速原型技术
★定义：快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型 的总称，其原理为：产品三维CAD模型→分层离散→按离 散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料→生成实体模型， 简称 RP 。
SLA 光敏液相固化法
FDM 熔丝沉积成形法
SLS 选区激光烧结法
LOM 选区片层粘接法
设备 购置 费用 维护 和日 常使 用费 用 发展 趋势 应用 领域
高昂
低廉
高昂
中等
激光器有损耗， 光敏树脂价格 昂贵，运行费 用很高。
无激光器损耗，材 料的利用率高，原 材料便宜，运行费 用极低。
激光器有损耗， 材料利用率高， 原材料便宜， 运行费用居中。
RPM技术的研究和应用
全 球 设 备 装 机 量 医学 新产品快速开发制造 快速模具 快速铸造
表 典型快速原型制造技术特点及常用材料对照表
成型方法 立体印刷 成型SLA 成型速 度 较快 成型精 度 较高 成型制件 大小 中等 原材料 热固性光敏树脂
层合实体 制造 LOM
选域激光 烧结SLS 熔融沉积 制模 FDM
快
低
简单
纸、金属箔带、塑 料膜 石蜡、塑料、金属、 陶瓷等粉末 石蜡、塑料、低熔 点金属
RPM的特点
1）高度柔性 2）技术的高度集成
3）设计制造一体化
4）快速性 5）自由成形制造(Free Form Fabrication，FFF) 6）材料的广泛性
快速原型服务领域
工业造型、模具、家电、电子仪表、轻工、 塑料、玩具、航空航天、军工、机械、汽车、 摩托车、内燃机、建筑规划及模型、科研、医 疗等。
直接快速模具制造
硅胶模 树脂型复合模
模具快速制造 间接快速模具制造
金属喷涂模 陶瓷浇注型腔模 塑钢或铁型腔模 熔模铸造法制模 钢粉烧结型腔模
快速成形的效益
1.设计者受益 2.制造者受益
3.推销者受益
4.用户受益
快速原型技术分类
1.材料累加法 （Material Increase Manufacturing） 2.材料去除法:三维雕刻机 （Material Increase Manufacturing）
树脂价格昂贵，有一定的毒性且
产品不能溶解，不利于环保 。
2.选区片层粘结法（ Laminated Object Manufacturing， LOM）
美 国 Helisys 公 司
于1986年研制成功。该 方法的代表是美国 Helisys 公 司 的 LOM1050 和 LOM-2030 成形 机 ， 日 本 Kira 公 司 的 KSC-50成形机。
3.选择性激光烧结法（Selective Laser Sintering，SLS）
美国德克萨斯大学奥斯汀 分校于1989年研制成功，已被 美国DTM公司商品化，推出
SLS Model125成形机。
德国EOS公司和我国的北 京隆源自动成形系统有限公司
也分别推出了各自的SLS工艺
成形机。
选择性激光烧结的基本原理
选区片层粘结法的基本原理
LOM的特点
（1）使用胶纸作为成型材料，成本低，原材料易于获得，无交 变，无热应力，形状和尺寸精度稳定 ； （2）成型后的模型需密封保存以免吸潮； （3）由于无须进行化学反应，成型件尺寸可以制得很大； （4）Z向精度比SLA和SLS要低； （5）纸张上有交叉格，便于成型后去除模型周边的废料，但剥 离费时； （6）模型有类木纹的纹理； （7）适合于航空、汽车等行业中体积较大的制件，但由于适应 面较窄， 渐趋淘汰。
快速原型技术的意义
★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 技术在不需要任何刀具、模具及工装卡具的情 况下，可将任意复杂形状的设计方案快速转换为三维 的实体模型或样件，这就是 RP 技术所具有的潜在的 革命意义。
光敏液相固化法的基本原理
SLA工艺成形的产品特点
1.SLA工艺成形的零件精度较高， 可达±0.1mm；可形成任意复杂形 状的零件；材料利用率高，性能 可靠，产品透明美观，可直接做
照相机激光树脂原型 光鼠 树标 脂外 原壳 型激
力学实验。 2.局限性：需要支撑，设备昂贵， 树脂收缩导致精度下降，光固化
快速原型制造作用
1.不需要任何刀具，模具及工装卡具的情况下，可将任意复杂 形状的设计方案快速转换为三维的实体模型或样件。 2.模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、外观验 证、工程分析、市场订货以及企业的决策等，提高了产品在市 场上的竞争力和企业对市场的快速反应能力。 3.为技术人员之间，以及技术人员与企业决策者、产品的用户 等非技术人员之间提供了一个更加形象、完整、方便的工程交 流工具。 4.支持同步（并行）工程的实施 5.支持技术创新、改进产品外观设计 6.用 RP 技术制做模具 7.逆向工程（反求）
快速模具技术
快速模具技术(Rapid tooling，简称RT)：是随着
RP 技术的发展。
RT模具种类： 软模具：腊模、硅橡胶模、环氧树脂模、聚氨脂模等
硬模具：环氧树脂、石膏、陶瓷、低熔点金属、金属
基复合材料等。
RP＆RT
用 RP 技术直接制做模具：用 LOM 系统制做的制件 经表面处理，其强度比一般木材还要高，可直接用作
1988年研制成功，由 美国Stratasys公司推出商 品化的3D Modeler1000和 FDM1600等规格的系列产 品。最新产品是制造大型 ABS原型的FDM8000等型 号的产品。
熔丝沉积成形的基本原理
5. 三维印刷（Three Dimensional Printing,3D-P）
较慢
较低
复杂
较慢
较低
中等
SLA 光敏液相固化法
(1) 成形速度极快， 成形精度、表面 质量高； (2) 适合做小件及 精细件。
FDM 熔丝沉积成形法
SLS 选区激光烧结法
LOM 选区片层粘接法
(1) 成形精度较高； (2) 只须对轮廓线 进行切割，制作效 率高，适合做大件 及实体件； (3) 制成的样件有 类似木质制品的硬 度，可进行一定的 切削加工。
选择性激光烧结（SLS）的产品特点
1.材料适应面广。能制造塑料零件，陶瓷、 蜡、尼龙等材料的零件。能制造出直接 使用的金属零件。 2.不需加支撑。 3.精度不高。平均精度为±0.15～ ±0.2mm，表面粗糙度不好，不宜做薄 壁件。
4.熔丝沉积成形法 （Fused Deposition Modeling，FDM）
激光器有损耗， 材料利用率很 低，运行费用 较高。
稳步发展
飞速发展
稳步发展
渐趋淘汰
复杂、高精度、 塑料件外形和机构 艺术用途的精 设计 细件
铸造件设计
实心体大件
典型RPM成形方法
1.光敏液相固化法 － Stereo Lithography Apparatus ，SLA
SLA 工艺于 1984 年获美 国 专 利 ， 1988 年 美 国 3D System 公司推出的商品化样 机 SLA-1 ，是世界上第一台 快速原型技术成形机。 这种方法的代表还有日 本和德国。
RP技术的基本原理图
三维CAD模型 分层切片 各层截面的轮廓 激光器（或喷嘴）按各层截 面轮廓切割、固化或烧结
微小厚度的片状实体
逐层堆积
三维模型或样件
RPM技术原理
----成形学与离散堆积原理
成形（Forming）：将物体有序地组织成具有确定外形 和一定功能的三维实体。包括三个基本要素：物质的 提取，序的建立，完成（形状、功能）三维实体。 成形学（Shaping）：从方法论高度系统地研究成形的 科学，着重研究成形三要素及其之间的相互作用。 成形方式：1.去除成形（Dislodge Forming）运用分离 的方法，把一部分材料有序地从基体上分离出去而成 形的方法。Turning, Milling, Grinding, Boring etc..
优 点
(1) 成形材料种类较多， (1) 有直接金属型的 成形样件强度好，能直 概念，可直接得到塑 接制作ABS塑料； 料、蜡或金属件； (2) 尺寸精度较高，表 (2) 材料利用率高； 面质量较好，易于装配； 造型速度较快。 (3) 材料利用率高； (4) 操作环境干净、安 全可在办公室环境下进 行。