快速原型技术优秀课件
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快速原型制造技术PPT课件
原
型
CAD数据检查
模型实例1 轿车车灯
模型实例2 电话机外壳
模型实例3 皮鞋底
5 快速原型制造技术应用实例
注射模具
模
硅橡胶模
具
制
造
树脂型复合模
陶瓷型精铸模 冲压模具 消失模
模具实例1 手机外壳橡胶模
模具实例2 拐头树脂型复合模
模具实例3 电子产品注射模
5 快速原型制造技术应用实例
医学模型
国内
国外
西安交通大学——恒通公司
3D System公司（美国） Aeroflex公司（美国）EOS公司（德国） CMET公司 D-MEC公司 Autostade公司（日本)
最新指标：层厚：0.05mm，精度：±0.025mm～±0.215μm
3 常见的快速原型制造方法
3 常见的快速原型制造方法
3 常见的快速原型制造方法
快速原型制造
1 快速原型制造技术产生的背景
市场变化
客户要求
计算机技术
RP
能源科学
材料科学
CAD/CAM
2 快速原型制造技术的原理
RP技术是基于离散/堆积原理的直接加工原型或零件的制 造过程。如图（1）和图（2)。
CAD MODEL
CONCEPT DESIGNING
DATA COLLECTION
DATA PROCESSING
在移动头中进行熔化，熔化后的材料在移动的过程中被挤压 出来堆积零件。
国内 清华大学——殷华公司
国外
Stratasys公司 （美国） 3D Systems公司 （美国）
最新指标：层厚：≥0.127mm，精度：±0.127mm
3 常见的快速原型制造方法
第11讲快速原型制造技术
成形材料：液态光敏树脂。 液态光敏树脂在一定波长和强度的紫外光(如λ=325nm)的照 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。
SLA工作原理
成型开始时，聚焦后的光斑在液面上按计 算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫 描完成后，升降台带动平台下降一层高度，已 成型的层面上又布满液态树脂，然后再进行下 一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层 上，如此重复直到整个零件制造完毕。
装配校核 功能测试
（1） 产 品 开 发
销售模型 可制造性检查 CAD数据检查
模型实例1 轿车车灯
模型实例2 电话机外壳
模型实例3 皮鞋底
注射模具 硅橡胶模 树脂型复合模
（2） 模 具 制 造
陶瓷型精铸模 冲压模具 消失模
模具实例1 手机外壳橡胶模
模具实例2 拐头树脂型复合模
模具实例3 电子产品注射模
如Pro/E软件是通过选定弦高值(ch-chord height)作为逼近的精度参数，如下图为一球体,给 定的两种ch值所转化的情况。
(a)ch=0.05
(b) ch=0.2
1.3三维模型的离散处理
通过专用的分层程序将三维实体模型沿高度方向的水平面“切割”成一定厚度的片层. 切片层的厚度直接影响零件的表面粗糙度和整个零件的型面精度,一般约在0.1-0.2mm
优点 缺点
精度较高，精度控制在±0.1mm； 表面质量好； 能制造形状特别复杂、特别精细的零件 原材料的利用率接近100％；
成形设备价格昂贵； 选择的材料种类有限，材料价格较贵； 容易发生翘曲变形； 需要设计支撑；
2021/3/11
中原工学院机电学院 胡敏
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2.2分层实体制造(LOM,Laminated Object Manufacturing)
SLA工作原理
成型开始时，聚焦后的光斑在液面上按计 算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫 描完成后，升降台带动平台下降一层高度，已 成型的层面上又布满液态树脂，然后再进行下 一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层 上，如此重复直到整个零件制造完毕。
装配校核 功能测试
（1） 产 品 开 发
销售模型 可制造性检查 CAD数据检查
模型实例1 轿车车灯
模型实例2 电话机外壳
模型实例3 皮鞋底
注射模具 硅橡胶模 树脂型复合模
（2） 模 具 制 造
陶瓷型精铸模 冲压模具 消失模
模具实例1 手机外壳橡胶模
模具实例2 拐头树脂型复合模
模具实例3 电子产品注射模
如Pro/E软件是通过选定弦高值(ch-chord height)作为逼近的精度参数，如下图为一球体,给 定的两种ch值所转化的情况。
(a)ch=0.05
(b) ch=0.2
1.3三维模型的离散处理
通过专用的分层程序将三维实体模型沿高度方向的水平面“切割”成一定厚度的片层. 切片层的厚度直接影响零件的表面粗糙度和整个零件的型面精度,一般约在0.1-0.2mm
优点 缺点
精度较高，精度控制在±0.1mm； 表面质量好； 能制造形状特别复杂、特别精细的零件 原材料的利用率接近100％；
成形设备价格昂贵； 选择的材料种类有限，材料价格较贵； 容易发生翘曲变形； 需要设计支撑；
2021/3/11
中原工学院机电学院 胡敏
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2.2分层实体制造(LOM,Laminated Object Manufacturing)
第八讲快速原型制造技术
快速原型/零件制造技术一、快速原型/零件制造技术的原理•快速原型/零件制造技术是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。
•特征：1）可以制造任意复杂三维几何实体。
2）CAD模型直接驱动。
3）成形设备无需专用夹具或工具。
4）成形过程中无人干预或较少干预。
•快速原型技术采用离散/堆积成型的原理，其过程是：先由三维CAD软件设计出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型（亦称电子模型），然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，把原来的三维电子模型变成二维平面信息（截面信息），即离散的过程；再将分层后的数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码，在微机控制下，数控系统以平面加工方式有序地连续加工出每个薄层并使它们自动粘接而成形，这就是材料堆积的过程。
•随着RPM技术的发展和人们对该项技术认识的深入，它的内涵也在逐步扩大。
目前快速原型技术包括一切由CAD直接驱动的成形过程，而主要的技术特征即是成形的快捷性。
对于材料的转移形式可以是自由添加、去除、以及添加和去除结合等形式。
二、RPM技术的主要方法-5类方法（一）选择性液体固化•原理是：将激光聚集到液态光固化材料（如光固化树脂）表面，令其有规律地固化，由点到线到面，完成一个层面的建造，而后升降移动一个层片厚度的距离，重新覆盖一层液态材料，再建造一个层面，由此层层迭加成为一个三维实体。
该方法的典型实现工艺有立体光刻（SL，Stereolithography）如图1所示，实体磨固化（DGC，Solid Ground Curing），激光光刻（LS，Light Sculpting）,总的来说，都以选择性固化液体树脂为特征。
（二）选择性层片粘接•选择性层片粘接采用激光或刀具对箔材进行切割。
首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线，而后将不属于原型的材料切割成网格状。
通过升降平台的移动和箔材的送给可以切割出新的层片并将其与先前的层片粘接在一起，这样层层迭加后得到下一个块状物，最后将不属于原型的材料小块剥除，就获得所需的三维实体。
第6章 快速原型制造技术-ma
七、快速原型的经济效益
以缩短产品加工时间
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
第二节 快速原型典型工艺
激光束RP可分为： 1. 光固化立体造型(SLA: Stereo lithography)、 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) 机械能RPM又可分为 1. 冲击颗粒制造(BPM: Ballistic Particle Manufacturing) 2. 三维打印(3D Printing) 3. 熔融沉积造型(FDM: Fused Deposition Modelling)
LOM工艺的典型设备有美国Helisys公司 的LOM1015Plus/2030H 清华大学的SSM500等。 新加坡Kinergy公司的ZIPPY
二、熔融沉积造型（Fused Deposition Modeling） 1. FDM原理
在熔积成型法（ FDM ）的过程中（下图） 龙门架式的机械控制喷头可以在工作台的两个 主要方向移动，工作台可以根据需要向上或向 下移动。热塑性塑料或蜡制的熔丝从加热小口 处挤出。最初的一层是按照预定的轨迹以固定 的速率将熔丝挤出在泡沫塑料基体上形成的。 当第一层完成后，工作台下降一个层厚并开始 迭加制造一层。
后处理
二、快速原型制造特点
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
2019年《快速原型制造技术实验指导书》.ppt
实验
实践环节一：三维测量操作
• 采用FARO（关节臂）+KREON（激光扫描仪）系 统进行三维测量。 • 操作过程：
– – – – – – 1． 准备并摆好工件 2． 安装好扫描系统 3． 接通电源并开始激光扫描 4． 注意观察电脑屏幕里的工件实时点云数据生成 5． 扫描点云处理 6 ．生成逆向工程软件需要的数据格式或 RP 系统需 要的数据格式
–
• •
LOM：Laminated Object Manufacturing 分层物体制造机理
零件外表面是由简单或复杂曲面构成的。只要按纸的厚度测出零件相应高度平面上的外轮廓线，就可以据此在 每一层纸上切割出大小、形状各异的曲边平面（当前切割的纸位于所测高度处），层叠的效果，就得到了逼真 的零件模型 二氧化碳激光发生器所发出的激光经折射、聚焦，可以在纸上切出轮廓。理论及实验证明，只要适当控制激光 的功率和激光头运动的速度，就可以达到每次只切割一层纸的目的，经迭加成形后去除废料，即可得到纸质样 件。
•
•
五、考核与报告
序 实验 每组 实验 实验 实验 内容提要 实验地点 – 实验结束，学生要按实验指导书的要求和实际实验结果写实验报告，由指导教师签字确认后 号 名称 人数 学时 要求 类别 完成实验报告。
六、主要仪器设备
– – 计算机（需装有IMAGEWARE软件）
Kreon激光扫描系统对样件表 面进行三维扫描，并对 01 样件表面数据的获得 柔性关节臂式三坐标激光扫描系统（ Kreon KZ-50） 扫描所得到的数据进行 初步处理
• 一、
实践环节二：LOM快速成型机操作
零件快速成型的原理
– 快速成型技术是由 CAD模型直接驱动，快速制造任意复杂形状的三维物 理实体的技术。其核心是由CAD模型直接驱动，其基本过程包括；
实践环节一：三维测量操作
• 采用FARO（关节臂）+KREON（激光扫描仪）系 统进行三维测量。 • 操作过程：
– – – – – – 1． 准备并摆好工件 2． 安装好扫描系统 3． 接通电源并开始激光扫描 4． 注意观察电脑屏幕里的工件实时点云数据生成 5． 扫描点云处理 6 ．生成逆向工程软件需要的数据格式或 RP 系统需 要的数据格式
–
• •
LOM：Laminated Object Manufacturing 分层物体制造机理
零件外表面是由简单或复杂曲面构成的。只要按纸的厚度测出零件相应高度平面上的外轮廓线，就可以据此在 每一层纸上切割出大小、形状各异的曲边平面（当前切割的纸位于所测高度处），层叠的效果，就得到了逼真 的零件模型 二氧化碳激光发生器所发出的激光经折射、聚焦，可以在纸上切出轮廓。理论及实验证明，只要适当控制激光 的功率和激光头运动的速度，就可以达到每次只切割一层纸的目的，经迭加成形后去除废料，即可得到纸质样 件。
•
•
五、考核与报告
序 实验 每组 实验 实验 实验 内容提要 实验地点 – 实验结束，学生要按实验指导书的要求和实际实验结果写实验报告，由指导教师签字确认后 号 名称 人数 学时 要求 类别 完成实验报告。
六、主要仪器设备
– – 计算机（需装有IMAGEWARE软件）
Kreon激光扫描系统对样件表 面进行三维扫描，并对 01 样件表面数据的获得 柔性关节臂式三坐标激光扫描系统（ Kreon KZ-50） 扫描所得到的数据进行 初步处理
• 一、
实践环节二：LOM快速成型机操作
零件快速成型的原理
– 快速成型技术是由 CAD模型直接驱动，快速制造任意复杂形状的三维物 理实体的技术。其核心是由CAD模型直接驱动，其基本过程包括；
09Axure快速原型工具V00精品PPT课件
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➢ 针对业务
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➢ 面向用户
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➢ Axure工作成效
进行更加高效的设计 让你体验动态的原型 更加清晰的交流想法
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快速原型制造技术
四、快速成型机及成形方法： 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。
2、快速成型方法： 、快速成型方法：
1)、液态光敏聚合物选择性固化 简称SLA（Stereo 、 Lithography Apparatus） 2)、薄形材料选择性切割（Laminated Object 、薄形材料选择性切割 Manufacturing，简称LOM ） 3)、丝状材料选择性熔覆 (Fused Deposition 、 Modeling，简称FDM ） 4)、粉末材料选择性烧结(Selected Laser Sintering， 、粉末材料选择性烧结 简称SLS ） 5)、粉末材料选择性粘结 、粉末材料选择性粘结(Three Dimensional Printing， 简称TDP）
第八章 快速原型制造技术
一、快速成形原理及特点 1、 快速成型原理 、 2、 快速成型特点 、 3、 发展过程 、
二、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 、
三、快速成形的全过程
1. 前处理 它包括工件的三维模型的构造、三维模型的近似处 理、模型成形方向的选择和三维模型的切片处理。 2. 分层叠加成形 它是快速成形的核心，包括模型截面轮廓的制作 与截面轮廓的叠合。 3. 后处理 它包括工件的剥离、后固化、修补
快速原型制造技术1
2019/8/31
昆明学院 孙艳萍
24
设计、制造一体化
在传统的CAD/CAM技术中，复杂的CAPP 一直是实现设计、制造一体化过程中比较难以克 服的一个障碍。而快速成形技术突破了成形思想 的局限性，采用了离散 堆积的加工工艺，避开 了传统的工艺规划制定，使CAD和CAM能够很 顺利地结合在一起，实现了设计制造一体化。
理零件表面，去除辅助支撑结构）
2019/8/31
昆明学院 孙艳萍
15
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 微小厚度的片状实体
激光器（或喷嘴）按各层截 面轮廓切割、固化或烧结
三维模型或样件
逐层堆积
2019/8/31
昆明学院 孙艳萍
16
快速原型制造技术与传统加工 的比较
人工：慢 CNC加工机床：
2019/8/31
昆明学院 孙艳萍
28
RP技术的优点
（1）任何……无论多复杂的形狀都非常容易成型。 （2）任谁……因无机器各部动作干涉問題，对操作者无熟 练要求。 （3）即刻……因无需准备工具夾具等，可立即开始加工。 （4）自动……加工过程完全自动化，可完全无人运转。 （5）安静……无加工噪音、振动，无大量切屑。 （6）短期……可在短時間內制作模型，交货快，費用省。
便的制造出它的模型(原型)。从制造模型的角度，RP具有NC机
床无法比拟的优点，即快速方便、高度柔性。
2019/8/31
昆明学院 孙艳萍
22
CAD模型直接驱动
CAD/CAM一体化，无需人员干预或 较少干预，是一种自动化的成形过程。 提高了新产品开发的一次成功率，缩短 了开发周期，降低了研发成本。（据统 计：可减少产品开发成本30—70%，缩 短开发时间50%至更少。）
《快速原型技术》PPT课件
ppt课件
14
3.2.1 产品三维模型构造及其近似处理
2．三维模型的近似处理
用一系列小三角平面来逼近模型上的自由曲面，每一个 小三角形由三个顶点和一个法矢量来表示，三角形的大 小可以选择，从而得到不同的曲面近似精度。
经近似处理的三维模型文件格式为STL，典型的商品 化CAD系统都有STL文件输出的数据接口
机械加工新技术
第三章 快速原型技术
济南大学
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1
第3章 快速原型技术
3.1 概 述 3.2 快速原型的软件技术 3.3 SLA工艺
3.4 LOM工艺
3.5 SLS工艺
3.6 FDM工艺 3.7 RP技术的应用
3.8 RP技术的发展趋势
ppt课件
2
3.1 概 述
快速原型技术 Rapid Prototyping RP技术 快速成形技术
各种快速原型系统都带有分层处理软件，能将CAD模型以片 层方式来描述，这样，无论零件多么复杂，对于每一层来说， 都是简单的平面。
ppt课件
17
3.2.3 成型控制软件
成形控制软件根据所选的数控系统将分层处理软件生成的二 维层片信息即轮廓与填充的路径生成NC代码，与工艺紧密 相连，是一个工艺规划过程。
快速原型扫描路径规划的主要内容包括刀具尺寸补偿和扫描 路径选择，其核心算法包括二维轮廓偏置算法和填充网格生 成算法。算法的要求是合理性、完善性和鲁棒性，算法的好 坏直接影响数据处理效率，生成结果则直接决定成形加工效 率。
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18
3.3 SLA工艺
SLA工艺于1984年由Charles Hull提出并获美国专利。 1988年美国3D Systems公司推出世界上第一台商品化RP 设备SLA-250。它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫 外激光使其固化成形，自动制作出各种加工方法难以制作 的复杂立体形状，在制造领域具有划时代的意义。目前 SLA工艺已成为世界上研究最深入、技术最成熟、应用最 广泛的一种快速原型方法。
先进制造技术快速原型技术课件
RP技术的基本原理
三维CAD模型
分层切片
各层截面的轮廓 微小厚度的片状实体
三维模型或样件
激光器（或喷嘴）按各层截 面轮廓切割、固化或烧结
逐层堆积
快速原型制造特点
（1）成形全过程的快速性，适合现代激烈的产品市场； （2）可以制造任意复杂形状的三维实体； （3）用CAD模型直接驱动，实现设计与制造高度一体化， 其直观性和易改性为产品的完美设计提供了优良的设计环 境； （4）成形过程无需专用夹具、模具、刀具，既节省了费用， 又缩短了制作周期。 （5）技术的高度集成性，既是现代科学技术发展的必然产 物，也是对它们的综合应用，带有鲜明的高新技术 特征。
快速原型制造简介
快速原型制造 ——RAPID PROTOTYPING 简称 RP
九十年代发展起来的一项高新技术。 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。
快速原型制造方法
激光束RP可分为： • 立体光刻(SLA: Stereolithography)、 • 选择激光沉积(SLS: Selective Laser Sintering) • 分层制造(LOM: Laminated Object Manufacturing) 1. 形状沉积制造(SDM: Shape Deposition Manufacturing)
快速原型制造作用
1. 设计方案快速转换为三维的实体模型或样件。 2. 提高了新产品开发的一次成功率，提高了产品在市场上的竞
快速原型专题知识讲座
2、叠层实体制造(Laminated Object
Manufacturing -LOM)
也称分层实体制造或薄形材料选择性切割。
它根据三维模型每一种截面旳轮廓线，在计算机 旳控制下，CO2激光器扫描头按指令作X-Y切割运 动，激光束逐层对铺在工作台上薄形材料(如底面 涂胶旳纸)，按所要求轮廓进行切割，并用热压辊 将新铺上旳薄材牢固地粘在已成形旳下层切片上， 伴随工作台按要求逐层下降和薄材进给机构旳反 复进给，最终制成形成三维产品。
③、采用了X、Y、Z三坐标伺服驱动和两坐 标步进和直流驱动，精密滚珠丝杠传动， 精密直线滚珠导轨导向，激光切割速度与 切割功率旳自动匹配控制，以及激光切口 宽度旳自动补偿等先进技术，因而使制件 在X和Y方向旳进给可达
± (0．1～0．2)mm，Z方向旳精度可达± (0.2~0.3)mm。
（3）、三维模型处理)
将近似模型沿高度方向提成一系列具有一定 厚度旳薄片，提取层片旳轮廓信息。
因为RP工艺是按一层层截面轮廓来进行加工， 所以加工前必须从三维模型上沿成形高度方向每 隔一定旳间距进行切片处理，以便提取截面旳轮 廓。间隔旳大小按精度和生产率要求选定。间隔 越小，精度越高，但成形时间越长。间隔旳范围 为0.05mm～0.5mm，常用0.1mm，能得到相当光 滑旳成形曲面。切片间隔选定后，成形时每层叠 加旳材料厚度应与其相适应。多种成形系统都带 有切片处理软件，能自动提取模型旳截面轮廓。
行加工旳，所以，加工前必须在三维模型 上，用切片软件，沿成型旳高度方向，每 隔一定旳间隔进行切片处理，以便提取界 面旳轮廓。间隔旳大小根据被成型件精度 和生产率旳要求来选定。间隔愈小，精度 愈高，但成型时间愈长；不然反之。间隔 旳范围为0.05~0.5mm，常用0.1mm左右， 在此取值下，能得到相当光滑旳成型曲面。 切片间隔选定之后，成型时每层叠加旳材 料厚度应与其相适应。显然，切片间隔不 得不大于每层叠加旳最小材料厚度。
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4.1.1 快速原型技术的基本原理
快速原型工艺流程
4.1.2 快速原型技术的典型方法
1．光固化成形工艺
Stereolithography Apparatus，简称 SLA ，也称立体光刻
使用材料：液态光敏 树脂
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
4.1 概 述
4.1.1 快速原型技术的基本原理 4.1.2 快速原型技术的典型方法 4.1.3 快速原型技术的特点
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： 建立零件的三维CAD模型 模型Z向离散（分层） 逐层堆积制造
使用材料：塑料丝
4.1.2 快速原型技术的典型方法
5．三维印刷工艺 Three Dimensional
Printing，简称3DP
其工作过程类似于 喷墨打印机
3DP工艺原理
采用3DP工艺制作的结构陶瓷制品
4.1.3 快速原型技术的特点
成型速度快，可迅速响应市场； 产品制造过程几乎与零件的复杂程度无关； 产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品开发和单件
激光束扫描装置 电流计驱动式的扫描镜方式 X-Y绘图仪方式
液槽
控制系统 主要由工控机、分层处理软件和控制软件等组成
4.3.2 成形工艺过程
1. 模型及支撑设计
在成形中，未被激光束照射的部分材料仍为液态，它不能使制件 上的孤立和悬臂轮廓定位。因此，必须设计和制作支撑结构。
工件底部也要加支撑，以使工件成形后顺利从工作台取下。
使用材料：片材，如 纸、塑料薄膜等
4.1.2 快速原型技术的典型方法
3．选择性激光烧结工艺
Selective Laser Sintering，简称SLS ， 也称选区激光烧结
使用材料：粉末状 材料
4.1.2 快速原型技术的典型方法
4．熔融沉积制造工艺 Fused Deposition Modeling，简称FDM
快速原型技术
第4章 快速原型技术
4.1 概 述 4.2 快速原型的软件技术 4.3 SLA工艺 4.4 LOM工艺 4.5 SLS工艺 4.6 FDM工艺 4.7 RP技术的应用 4.8 RP技术的发展趋势
4.1 概 述
快速原型技术 Rapid Prototyping RP技术 快速成形技术
小批量生产；
整个生产过程数字化、柔性化； 无切割、噪声和振动等，有利于环保； 与传统方法相结合，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。
4.2 快速原型的软件系统
CAD造型软件： 进行零件的三维设计
快速原型 的软件系
统
分层处理软件： 进行分层计算以获取层 片信息
分层间隔选取的范围为0.05mm～0.5mm，常用的是0.1mm 左右。间隔愈小，精度愈高，但成形时间愈长。
各种快速原型系统都带有分层处理软件，能将CAD模型以片 层方式来描述，这样，无论零件多么复杂，对于每一层来说， 都是简单的平面。
4.2.3 成型控制软件
成形控制软件根据所选的数控系统将分层处理软件生成的二 维层片信息即轮廓与填充的路径生成NC代码，与工艺紧密 相连，是一个工艺规划过程。
成形控制软件： 进行加工参数设定、生成 数控代码、控制实时加工
4.2.1 产品三维模型构造及其近似处理
1．产品的三维模型构造
根据产品的要求在CAD软件平台设计三维模型 根据二维图样构建三维模型 采用逆向工程技术构建三维模型
4.2.1 产品三维模型构造及其近似处理
2．三维模型的近似处理
用一系列小三角平面来逼近模型上的自由曲面，每一个 小三角形由三个顶点和一个法矢量来表示，三角形的大 小可以选择，从而得到不同的曲面近似精度。
快速原型扫描路径规划的主要内容包括刀具尺寸补偿和扫描 路径选择，其核心算法包括二维轮廓偏置算法和填充网格生 成算法。算法的要求是合理性、完善性和鲁棒性，算法的好 坏直接影响数据处理效率，生成结果则直接决定成形加工效 率。
4.3 SLA工艺
SLA工艺于1984年由Charles Hull提出并获美国专利。 1988年美国3D Systems公司推出世界上第一台商品化RP 设备SLA-250。它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫 外激光使其固化成形，自动制作出各种加工方法难以制作 的复杂立体形状，在制造领域具有划时代的意义。目前 SLA工艺已成为世界上研究最深入、技术最成熟、应用最 广泛的一种快速原型方法。
4.3 SLA工艺
4.3.1 SLA系统组成 4.3.2 成形工艺过程 4.3.3 SLA材料 4.3.4 SLA工艺特点 4.3.5 SLA工艺应用案例
4.3.1 SLA系统组成
SLA工艺原理
CPS250B快速原型机
4.3.1 SLA系统组成
紫外激光器 氦-镉激光器：输出功率15mW～50mW，波长325nm 氩激光器：输出功率100mW～500mW，波长 351nm～365nm
经近似处理的三维模型文件格式为STL，典型的商品 化CAD系统都有STL文件输出的数据接口
4.2.1 产品三维模型构造及其近似处理
在Pro/E中输出STL文件
STL输出的误差
4.2.2 分层处理软件
由于快速原型是按一层层截面轮廓来进行成形，因此，加工 前必须从三维模型上，沿成形的高度方向，每隔一定的间隔 进行分层切片处理，以获得截面的轮廓。
成形完毕后应小 心除去支撑，从 而得到最终所需 的工件。
4.3.2 成形工艺过程
2. 分层处理
采用分层软件对CAD模型的STL格式文件进行分层处理，得到 每一层截面图形及其有关的网格矢量数据，用于控制激光束的扫描 轨迹。分层处理还包括层厚、建立模式、固化深度、扫描速度、网 格间距、线宽补偿值、收缩补偿因子的选择与确定。