快速成型技术第一章
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快速成型第1章概论
第1章概论从20世纪90年代齐始，市场环境发生了巨大变化。
一方面表现为消费者需求日益主体化、个性化和多样化；另一方面则是产品制造商们都着眼于全球市场的激烈竞争。
面对市场，不但要迅速地设计出符合人们消费需求的产品，而且还必须很快地生产制造出来，抢占市场。
随着计算机技术的迅速普及和CAD／CAM技术的广泛应用，产品从设计造型到制造都有了很大发展．而且产品的开发周期、生产周期、更新周期越来越短。
从20世纪开始，企业的发展战略已经从60年代的“如何做得更多”、70年代的“如何做得更便宜”、80年代的“如何做得更好”发展到90年代的“如何做得更快”。
因此，面对一个迅速变化且无法预料的买方市场，以往传统的大批量生产模式对市场的响应就显得越来越迟缓与被动。
快速响应市场需求，已成为制造业发展的重要走向。
为此，自20世纪90 年代以来，工业化国家一直在不遗余力地开发先进的制造技术，以提高制造工业的发展水平。
计算机、微电子、信息、自动化、新材料和现代化企业管理技术的发展日新月异，产生了一批新的制造技术和制造模式，制造工程与科学取得了前所未有的成就。
快速成型（也称快速原型）制造技术（Rapid Prototyping＆Manufactur－ing，RP＆M）就是在这种背景下逐步形成并得以发展的。
它借助计算机、激光、精密传动和数控等现代手段，将计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）集成于一体，如图1-1所示，根据在计算机上构造的三维模型，能在很短时间内直接制造产品模型或样品，无需传统的机械加工机床和模具。
该项技术创立了产品开发的新模式，使设计师以前所未有的直观方式体会设计的感觉，感性而迅速地验证和检查所设计的产品结构和外形，从而使设计工作进入了一种全新的境界，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，降低了企业投资新产品的风险。
快速成型技术制作的原型可用于新产品的评价，也可用于制造硅橡胶模具和熔模铸造模具的母模等，从而批量地生产塑料及金属零件。
快速成型技术
目前快速成型机的数据输入主要有两种途径：一是设计人员利用计算机辅助设计软件 (如 Pro /Engineering , SolidWo rks, IDEAS, M DT, Auto CAD等 ) ，根据产品的要求设计三维模型 ， 或将已有产品的二维三视图转换为三维模型； 另一种是对已有的实物进行数字化 ， 这些实物可 以是手工模型、工艺品等。这些实物的形体信息可以通过三维数字化仪、 CT和 MRI等手段采集 处理 ,然后通过相应的软件将获得的形体信息等数据转化为快速成型机所能接受的输入数据 。
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。
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。
快速成形技术64689
本章小结
? 本章从介绍快速成型技术的发展开始，着重介绍了四种 不同的快速成型技术，包括：光固化技术（SLA）、层 状物体制造技术（LOM）、熔融沉积制造技术 （FDM）、选择性激光烧结技术（SLS），重点掌握四 种不同方法的原理和特点。
?作业： ?1、什么是快速成型技术？ ?2、快速成型技术分为哪几类？
熔融沉积又叫熔丝沉积， 它是将丝状的热熔性 材料加热熔化，通过 带有一个微细喷嘴的 喷头挤喷出来。喷头 可沿着X 轴方向移动， 而工作台则沿Y轴方向 移动。
如果热熔性材料的温 度始终稍高于固化 温度，而成型部分 的温度稍低于固化 温度，就能保证热 熔性材料挤喷出喷 嘴后，随即与前一 层面熔结在一起。
快速成型机MEM300-II的操作步骤:
成形准备
打开电源、 启动控制软件、 打开要成形的文件、 初始化系统、 启动温度控制系统、 工作台清理、
对高
造型阶段
检查系统、 成形原型件
后处理阶段
原型保温、 原型后处理
? 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。
二、快速成型技术的分类及优越性
按照使用的材料不同和零件的建造技术不同可分为多种工艺： 选择性激光烧结技术 （SLS）
光固化技术 （SLA）
层状物体制造技术 （LOM）
熔融沉积制造技术 （FDM）
三、各种快速成型技术介绍
光固化成型技术制作的原型可以达到 机磨加工的表面效果，是一种被大量 实践证明的极为有效的高精度快速加 工技术，其具体优点如下：
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。
快速成型的技术ppt课件
的。E.M.Sachs于1989年申请了3DP（Three-Dimensional Printing） 专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。3DP 工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。 所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接 剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的 零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后， 成型缸下降一个距离（等于层厚：0.013～0.1mm）,供粉缸上升一高 度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在 计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造 层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送 粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘 结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较 容易去除。
• 该工艺的特点是成形速度快，成形材料价格低，适合做 桌面型的快速成形设备。并且可以在粘结剂中添加颜料， 可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一， 有限元分析模型和多部件装配体非常适合用该工艺制造。 缺点是成形件的强度较低，只能做概念型使用，而不能做 功能性试验。
• 三维印刷(3DP)－－高速多彩的快速成型工艺
料（ABS等）、陶瓷粉、金属粉、砂等，可以在航空，机 械，家电，建筑，医疗等各个领域应用。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
• 主要工艺：
•
RP技术结合了众多当代高新技术：计算机辅助设计、
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 ）－制作大型铸件的快速成型工艺
• 该工艺的特点是成形速度快，成形材料价格低，适合做 桌面型的快速成形设备。并且可以在粘结剂中添加颜料， 可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一， 有限元分析模型和多部件装配体非常适合用该工艺制造。 缺点是成形件的强度较低，只能做概念型使用，而不能做 功能性试验。
• 三维印刷(3DP)－－高速多彩的快速成型工艺
料（ABS等）、陶瓷粉、金属粉、砂等，可以在航空，机 械，家电，建筑，医疗等各个领域应用。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
• 主要工艺：
•
RP技术结合了众多当代高新技术：计算机辅助设计、
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 ）－制作大型铸件的快速成型工艺
快速成型课件 第一章、二章ppt
※机械工程学科的新领域几乎都是交叉学科，各项先进 制造技术都是多种技术的集成，它们的产生和发展离不 开相关学科的发展，因此解决好技术集成的“接口”就 成为各项先进制造技术的研究内容。 ※“接口”问题就是学科前沿的界域问题。RPT将激光 技术、新材料技术、CAD/CAM集成起来，解决了激光技 术对新材料的作用，CAD模型（STL文件格式）的切片处 理，以及满足“离散/堆积”成型工艺要求的包括数控 技术、精密机械和光电子技术在内的一系列“接口”问 题，从而形成一项新的先进制造技术。反过来它的发展 又丰富了相关学科的研究内容，从而促进了相关技术的 发展。 ※RPT符合上述学科前沿的特徽。
图1-2 快速成型的五个步骤
1.3.2 快速成型五个步骤
3、层面信息处理 为控制成形机对层 面的加工轨迹，必须把层面的几何形状 信息转换成控制成形机运动的数控代码。 4、层面加工与粘接 成形机根据控制 指令进行二维扫描，同时进行层与层的 粘接。 5、层层堆积 当一层制造完毕后，成 形机工作台面下降一个层厚的距离，再 加工新的一层，如此反复进行直至整个 原型加工完成。对完成的原型进行后处 理，如深度固化、去除支撑、修磨、着 图1-2 快速成型的五个步骤 色等，使之达到要求。
1.2快速成型技术的产生
※另一方面，经济的发展和社会的进步又 对科学技术提出了新的期望，譬如人们希 望由微型计算机进入人体血管进行医疗作 业；期待出现微型耳窝“种入聋耳内从而 产生听力”。 ※这种聚合和期望可以称之为学科前沿。 学科前沿也可以理解为已解决和未解决的 科学技术问题之间的界域。
1、从学科发展的特征看RPT的产生背景
1.2快速成型技术的产生
快速成型技术的产生具有鲜明的时代特征， 其背景为： ※科学技术整体、迅速的发展不仅促进了经济 的繁荣和社会的进步，而且还丰富和发展了各 门学科。 ※一方面，不同学科之间的交叉融合迅速产生 了科学技术新的聚集，例如智能技术、传感技 术、信息技术与结构科学的交叉正在产生智能 结构科学；激光技术、新材料技术、计算机辅 助设计和制造集成了快速成型制造（RPT）
图1-2 快速成型的五个步骤
1.3.2 快速成型五个步骤
3、层面信息处理 为控制成形机对层 面的加工轨迹，必须把层面的几何形状 信息转换成控制成形机运动的数控代码。 4、层面加工与粘接 成形机根据控制 指令进行二维扫描，同时进行层与层的 粘接。 5、层层堆积 当一层制造完毕后，成 形机工作台面下降一个层厚的距离，再 加工新的一层，如此反复进行直至整个 原型加工完成。对完成的原型进行后处 理，如深度固化、去除支撑、修磨、着 图1-2 快速成型的五个步骤 色等，使之达到要求。
1.2快速成型技术的产生
※另一方面，经济的发展和社会的进步又 对科学技术提出了新的期望，譬如人们希 望由微型计算机进入人体血管进行医疗作 业；期待出现微型耳窝“种入聋耳内从而 产生听力”。 ※这种聚合和期望可以称之为学科前沿。 学科前沿也可以理解为已解决和未解决的 科学技术问题之间的界域。
1、从学科发展的特征看RPT的产生背景
1.2快速成型技术的产生
快速成型技术的产生具有鲜明的时代特征， 其背景为： ※科学技术整体、迅速的发展不仅促进了经济 的繁荣和社会的进步，而且还丰富和发展了各 门学科。 ※一方面，不同学科之间的交叉融合迅速产生 了科学技术新的聚集，例如智能技术、传感技 术、信息技术与结构科学的交叉正在产生智能 结构科学；激光技术、新材料技术、计算机辅 助设计和制造集成了快速成型制造（RPT）
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．
快速成型技术介绍PPT课件
新材料
制品
6
RP技术基本原理：离散—堆积（叠加）
三维模型构建： Pro/E、UG、 SolidWorks、 激光扫描、 CT断层扫描等
三维模型的近 似处理:三角形 平面来逼近原
来的模型 （STL文件）
三维模型的切 片处理：加工 方向（Z方向）
进行分层
后处理：打磨、 抛光、涂挂、
烧结等
成型加工：成型 头（激光头或 喷头）按各截面 轮廓信息扫描
间隔一 般取
0.05m-0.5mm，
常用
0.1mm
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图3、 RP成型过程图
各层固化粘结： 树脂或塑料的链 式反应固化、无 化学反应的熔融 粘结固化和用粘 结剂将片体粘结
的方法。
8
3、RP技术的特点和影响 新产品开发的一般过程：
模具：制模、 试模、修模， 时间，成本
设计
试制
试验
RP：设计、 成型，
时间，成本
征求用户意见
市场推销
生产
修改定型
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RP技术的主要特点： （1）可以制造任意复杂的三维几何实体 （2）快速性 :几个小时到几十个小时就可制造出零件 （3）高度柔性：无需任何专用夹具或工具 （4）产品结构与性能的及时快速优化 （5）进行小批量生产 （6）RP技术有利于环保
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二、RP技术加工方法和设备
LOM缺点：材料浪费严重，表面质量差。
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3、SLS
SLS工艺最初由美国德克萨斯大学奥斯汀分校 (UIIiversity of Texas at Austin)的Carl Deckard于1989年在 其硕士论文中提出，后由Texas大学组建的DTM公司于 1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinterstation。
快速成型技术-第一章
1.1.5 技术局限
1.2.1 工业制造 1.2 快速成型技术的应用领域 1.2.2 文化创意 1.2.3 生物医疗
1.2.4 其他应用
1.3.1 国际：机遇与挑战并存 1.3 快速成型产业现状与趋势 1.3.2 国内：后发优势明显
1.1 快速成型技术简介
快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP），亦通常 所说的3D打印技术。该技术诞生于20世纪80年代，不同于传 统的通过去除材料来获得零件的方法,基于离散/堆积原理采 用不同方法堆积材料最终完成零件的成形与制造的技术，它 突破了传统的制造模式，是近20几年来全球制造业领域的一 项重大技术成就。 快速成型技术是以计算机三 维设计模型为蓝本，通过软件分 层离散和数控成型系统，利用激 光束、电子束等方式将金属粉末、 陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特 殊材料进行逐层的堆积和黏结， 最终叠加出成型的实体产品。
1.1 快速成型技术简介 RP技术与传统加工方法的比较 项目 传统机床加工 ：
制造零件的 受刀具或模具的限制，无法制造太复 复杂程度 杂的曲面或异形深孔等 材料利用率 产生切屑，利用率低
RP加工 可制造任意复杂（曲面）形状 的零件 利用率高，材料基本无浪费
加工方法
加工对象 工具
去除成型，切削加工
个体（金属树脂片，木片等） 切削工具
1.1 快速成型技术简介
按照成型方法分类，目前业内常用的快速成型 技术主要有以下几种：
1.1.1
技术背景
快速成型技术的产生，源于以下两个方面：
源于制造业市场的迫切需求；
得益于现代科学技术的飞速发展。
制造业竞争剧烈，工业产品设计不同于其他设计，它是对三维、物质 实体的设计，难以纸上谈兵，因此要有实际的三维实体模型，快速成型可 以取代传统、手工模型的的制作，做到更加准确、快速直观。利用此技术， 可以快速的制作出物理原型，进行修改，最短的时间投放市场，抢占市场。 另一方面，由于互联网经济的发展，消费者的需求趋于主体化、个性化和 多样化，这要求制造技术必须具备较强的灵活性，能以小批量甚至单件的 规模进行生产，同时还不明显增加成本。 技术飞速发展：快速成型技术，原理并不复杂，但能够成熟的进行应 用，得益于现代技术的高速发展，涉及到一系列的技术：微电子技术、计 算机技术、数控技术、激光技术、材料科学，这些技术的发展为快速成型 技术提供所需的软硬件基础。
快速成型技术
谢谢
Thanks for you attenti速成型技术简介 • 二. 快速成型技术的现状及其应用 • 三. 快速成型技术展望
一.快速成型技术简介
什么是快速成型技术？
答：快速成型技术是在现代 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 型系统因所用成型材料不同，成 型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”， 类似于数学上积分过程。
快速成型的种类
• • • • 1.分层实体制造 2.选区激光烧结 3.熔丝沉积制造 4.三维印刷
二. 快速成型技术的现状及其应用
• 快速成型技术的核心竞争力是其制造成本 低和市场响应速度快。 • 生产厂家基于利润和速度的考量，使得快 速成型技术得以迅速发展和推广使用。
快速成型技术的应用
• 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。从而 迅速完善产 品的结构和性能、相应的工艺及所需模具 的设计。
RP原型 砂套造型
灌陶瓷浆料
结胶硬化
清理抛光
合箱浇注
喷烧
起模
• 小结：目前国内外快速成型技术研究、开 发的重点是其基本理论、新的快速成型方 法、新材料开发、模具制造技术、金属零 件的直接制造以及生物技术与工程的开发 与应用。
三. 快速成型技术展望
• 1.金属零件、功能梯度零件的直接快速成型 制造技术。 • 2.概念创新与工艺改进。 • 3.优化数据处理技术。 • 4.开发专用快速成型设备。 • 5.成型材料系列化、标准化。 • 6.拓展新的应用领域。
• 2.非功能性样品制作 • 在新产品正式投产之前或按照订单制造时， 需要制作产品的展览样品或摄制产品样本 照片。采用快速成型是最为理想的方法。
快速成型技术.doc
快速成型[编辑]使用快速成型技术生成的精致模型使用快速成型技术，不借助于模具而生成一个球体。
〔加工过程为30分钟，本视频精简为4分钟〕快速成型或快速成形〔英语：Rapid prototyping，RP〕是一种快速生成模型或者零件的制造技术。
在电脑控制与管理下，依靠已有的CAD数据，采用材料精确堆积的方式，即由点堆积成面，由面堆积成三维，最终生成实体[1]。
依靠此技术可以生成非常复杂的实体，而且成型的过程中无需模具的辅助[2]。
目录[隐藏]1 发展历史2 技术原理2.1 工艺过程2.2 工艺技术2.2.1 光固化立体造型〔SLA〕2.2.2 层片叠加制造〔LOM〕2.2.3 选择性激光烧结〔SLS〕2.2.4 熔融沉积造型〔FDM〕2.2.5 三维印刷工艺〔三维P〕2.3 工艺与材料3 特点4 应用5 参见6 相关文献7 参考资料发展历史[编辑]对于快速成型技术的研究始于1970年代，但是直到1980年代末才逐渐出现了成熟的制造设备[3]。
美国3M公司的Alan J.Herbert〔1982年〕、日本名古屋市工业研究所的小玉秀男〔1980年〕、美国UVP公司的Charles W. Hull〔1984年〕、日本大阪工业技术研究所的丸谷洋二〔1984年〕，各自独立地提出了快速成型的技术设想，实现的材料和方式有差异，但均以多层叠加并固化来产生实体。
在1986年，Charles W. Hull在美国获得了光固化立体造型设备〔SLA〕的专利，标志着快速成型技术即开始进入实用阶段[4]，在设计领域及汽车工业上有广泛应用。
技术原理[编辑]快速成型过程示意图〔使用SLA工艺〕1.在电脑中创建的实体造型2.实体造型中的一层3.通过聚合反应生成的一层实体4.平台5. 激光器快速成型设备开始生成模型〔图中灰色部分〕模型逐渐增厚模型完成一个完成的模型尽管快速成型有多种不同工艺技术，但基本原理都和三维打印相同，即将一定厚度的材料反复打印在平台上，循环往复，直到生成整个成型件。
快速成型技术
2）三维模型的近似处理。 由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似处理， 以方便后续的数据处理工作。由于STL格式文件格式简单、实用，目前 已经成为快速成型领域的准标准接口文件。它是用一系列的小三角形平 面来逼近原来的模型，每个小三角形用3个顶点坐标和一个法向量来描 述，三角形的大小可以根据精度要求进行选择。STL文件有二进制码和 ASCll码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比ASCII码输出 形式的文件所占用的空间小得多，但ASCII码输出形式可以阅读和检查。 典型的CAD软件都带有转换和输出STL格式文件的功能。
2）快速性。通过对一个CAD模型的修改或重组就可获 得一个新零件的设计和加工信息。从几个小时到几十个 小时就可制造出零件，具有快速制造的突出特点。
3）高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可完成复杂的 制造过程，快速制造工模具、原型或零件。
4）快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两 大先进目标．即材料的提取（气、液固相）过程与制造 过程一体化和设计（CAD）与制造（CAM）一体化。
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。
5）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。
3、特点
1）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。
3）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。
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薄片分层叠加成型（LOM）
LOM 2015 机器外观
LOM 2030 H机器外观
薄片分层叠加成型（LOM）
熔丝堆积成型（FDM）
利用热塑性材料的热熔性， 粘结性，采用加热器将材料加热 成液态。
用热熔喷头，使半流动状态 的材料按控制路径扫描，同时挤 压并控制流量，使液体均匀沉积 在指定位置凝结成型，逐层沉积 ，凝固后形成整个原型。
(加工完后需除去)
2 与成型材料不 浸润
3 具有水溶性或酸溶性 ，流动性好
熔丝堆积成型（FDM）
熔丝堆积成型（FDM）
谢谢
痢疾
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概述
痢疾，古称“肠澼”、“滞下”、“下 利”等。以剧烈腹痛、腹泻、里急后重、 下痢赤白脓血为主要特征，多发于夏秋季 节。 本病相当于西医学中的细菌性痢疾、阿米巴 痢疾，溃疡性结肠炎出现类似本节痢疾症 状者，也可参照本节治疗。
取大肠、直肠下段、小肠、腹、脾、肾。 每次选3～5穴，毫针浅刺；也可用王不留 行籽贴压。
穴位注射
取天枢、上巨虚，用黄连素注射液或 5%葡萄糖注射液或维生素B1注射液，行 常规穴注，每穴每次1ml。
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按语
按语
1．针灸治疗急性菌痢有显著疗效，不仅能 迅速控制症状，而且能消灭痢疾的病原体。
2．中毒性菌痢病情急重，需采取综合治疗 措施。
大便常规检查和细菌培养、X线钡剂造影及 直肠、结肠镜检查，有助于本病的诊断。
辨证分 型
寒湿痢 湿热痢 疫毒痢
下痢赤白粘冻，白多赤少或纯为 白冻，脘腹胀满，头身困重，苔 白腻，脉濡缓。
下痢赤白脓血，赤多白少，肛门 灼热疼痛，小便短赤，苔黄腻， 脉滑数。
发病急骤，腹痛剧烈，痢下鲜紫 脓血，壮热，口渴，头痛，甚至 神昏痉厥，躁动不安，舌质红绛、 苔黄燥，脉滑数。
快速成型技术
防止措施：结晶器、保护渣、电磁搅拌
连铸工艺（浇钢温度、拉坯速度、二冷强度和均匀性）
复习思考题
第四章 ③ 金属型铸造有何优越性，为什么不能广泛取代砂型铸造？
④ 为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织，该如何预防？ 冷却速度问题
⑤ 说明快速成形技术的基本原理。快速成形技术融合了哪些现代技术和科 学？
复习思考题
第二章 ① 液态金属充型过程有哪些水利学特点？ 多相黏性、不稳定、紊流、非封闭
② 液态金属充型过程水利学计算的重要性和主要依据是什么？ 充型过程的分析与计算； 伯努利方程（能量守恒定律）
③ 奥赞公式的意义和成立条件 公式的形式、符号的意义 、反映的问题
浇注系统充满流动、浇口杯液面不变、型腔压力
快速成形技术补充
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
三维实体数字化仪
数控机床加工
数控机床加工
打印机造出尼龙自行车
打印机造出尼龙自行车
打印机造出尼龙自行车
打印机造出尼龙自行车
制造者首先使用电脑辅助设计软件设计出了“尼龙自行车”的模型， 然后将设计图纸发送给一台打印机。打印机使用激光束将尼龙纤维粉末 熔化，然后逐层叠放熔化的尼龙粉。电脑软件将三维设计图分割成很多 二维层，让一层粉末成为打印材料的首层，再在其上覆盖一层新粉末， 这样逐层熔化叠加，最终“堆出”了这辆自行车。
“尼龙自行车”由6个部件组成，其车轮、轴承和车轴等部件均采 用添加层制造技术完成，而传动装置、踏板和车轮等零部件都是分开制
造后组装在一起的。一体化的结构设计免去了传统自行车所需要的维修
或装配。
复习思考题
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层片并自动将它们
清去理除零辅件 助表 支面 撑，联 维接 物起 理来 实， 体得到三
结构
1.1 快速成型技术简介
RP技术与传统加工方法的比较
➢去除成型与添加成型: 去除成型，运用分离的方法，把一部分材料有序的从基体
上分离出去的成型方法。传统的机械加工方法，如车、铣、 刨、磨、钻、电火花加工和激光线切割等都属于去除成型。
2.奠基期
20世纪最后30年是现代快速成型技术的奠基期，期间，美国、 日本、德国、法国的科研人员各自独立的提出了现代快速成型技 术的基本概念，即叠加制造的方法产生三维实体的思想，现代成 型的核心技术因而相继问世，为商业化应用奠定基础。。
1984年，Charles W.Hull发明了光固化 成型技术（Sterelithography，简称 SLA）并取得专利。该技术利用紫外激 光，对液态树脂进行逐点扫描，使被扫 描的树脂薄层产生聚合反应，由点逐渐 形成线，最终形成零件的整体模型。
1.1.1 技术背景 1.1.2 发展历史 1.1.3 技术原理 1.1.4 技术优势 1.1.5 技术局限 1.2.1 工业制造 1.2.2 文化创意 1.2.3 生物医疗 1.2.4 其他应用
1.3.1 国际：机遇与挑战并存
1.3.2 国内：后发优势明显
1.1 快速成型技术简介
快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP），亦通常 所说的3D打印技术。该技术诞生于20世纪80年代，不同于传 统的通过去除材料来获得零件的方法,基于离散/堆积原理采 用不同方法堆积材料最终完成零件的成形与制造的技术，它 突破了传统的制造模式，是近20几年来全球制造业领域的一 项重大技术成就。
技术飞速发展：快速成型技术，原理并不复杂，但能够成熟的进行应 用，得益于现代技术的高速发展，涉及到一系列的技术：微电子技术、 计算机技术、数控技术、激光技术、材料科学，这些技术的发展为快速 成型技术提供所需的软硬件基础。
1.1.2 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。
➢ CAD建模 ➢ 分层 ➢ 层面信息处理
由CAD软件设计出所 需零件的计算机三维 曲面或实体模型
将三维模型沿一定方向 （通常为Z向）离散成 一系列有序的二维层片 （习惯称为分层）
➢ 层面加工与粘接
根据每层轮廓信息， 进行工艺规划，选
➢ 层层堆积择加工参数，ຫໍສະໝຸດ 动 生成数控代码➢ 后处理
成形机制造一系列
添加成型又称堆积成型，它是利用机械、物理、化学等方 式通过按照一定轨迹有序的进行添加材料的方法，最终将所 需的产品堆积成型。
快速成型技术属于添加成型，它在成型工艺上突破了传统 的成型方法，通过快速自动的成型系统与计算机三维数据模 型有机的结合，无需任何附加的模具或机械加工，就能快速 的制造出各种形状复杂原型或零件。
1.萌芽期
1860年，法国艺术家Franois Willème申请到了多照相机实体雕塑 （Photosculpture）。 该技术将24台照相机绕物体围城一个360度的圆并进行拍照，然后使用 与切割机相连的比例绘图仪绘制物体轮廓。
1892年，美国人J.E.Blanther的地貌成形（Topography）专利，原理是 将地形图轮廓线印在一系列的蜡片上，然后按轮廓线切割蜡片，最后将 其粘结在一起，熨平平面，就能得到三维地形图。
1.1 快速成型技术简介
按照成型方法分类，目前业内常用的快速成型 技术主要有以下几种：
立体光固化技术（SLA） 熔融沉积技术（FDM） 选择性激光烧结技术（SLS） 三维印刷工艺（3DP） 分层实体制造技术（LOM）
1.1.1 技术背景
快速成型技术的产生，源于以下两个方面：
源于制造业市场的迫切需求；
(如传统的车、钳、铣、刨、磨等机械加
工工艺,以及锻造、铸造等材料塑性变形
制造工艺)。
快速成型(Rapid Prototyping)
1.1 快速成型技术简介
产品三维CAD模型
快速成形的“材料叠加法” 加工过程
二维
离散
堆积
分层离散 逐层叠加
粘接、 熔结
生成实体模型
1.1 快速成型技术简介
快速成形制造的基本过程
1.1 快速成型技术简介 RP技术与传统加工方法的比较 ：
与传统材料加工技术相比，RP技术具有的鲜明特点：
（1）数字化制造，直接CAD模型驱动，如同使用打印机。 （2）高度柔性和适应性。可制造任意复杂形状的零件。 （3）快速。从CAD设计到零件加工完毕，只需几小时。 （4）才来类型丰富且利用率高。 （5）产品单价基本与复杂程度无关。 （6）应用领域广泛。
快速成形技术（RPT）
Rapid Prototyping Technology
第一章 快速成型技术概论
本章目标
了解快速成型技术的起源和发展历史 掌握快速成型的技术特点 了解快速成型技术的应用领域 了解快速成型技术的发展趋势
本章内容
1.1 快速成型技术简介
1.2 快速成型技术的应用领域 1.3 快速成型产业现状与趋势
得益于现代科学技术的飞速发展。
制造业竞争剧烈，工业产品设计不同于其他设计，它是对三维、物质 实体的设计，难以纸上谈兵，因此要有实际的三维实体模型，快速成型 可以取代传统、手工模型的的制作，做到更加准确、快速直观。利用此 技术，可以快速的制作出物理原型，进行修改，最短的时间投放市场， 抢占市场。另一方面，由于互联网经济的发展，消费者的需求趋于主体 化、个性化和多样化，这要求制造技术必须具备较强的灵活性，能以小 批量甚至单件的规模进行生产，同时还不明显增加成本。
快速成型技术是以计算机三 维设计模型为蓝本，通过软件分 层离散和数控成型系统，利用激 光束、电子束等方式将金属粉末、 陶瓷粉末、塑料、细胞组织等特 殊材料进行逐层的堆积和黏结， 最终叠加出成型的实体产品。
1.1 快速成型技术简介
传统的“材料去除法
快速成型技术又称之为增材制造技术, ”加工过程
是将之相对于传统的材料去除加工工艺