快速原型制造技术快速成形原理及特点
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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
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
快速成型技术简介
快速成型制造技术又叫快速原型制造技术；是指由CAD模 型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总 称。 英文：RAPID PROTOTYPING，简称RP，
• （3）LOM快速成形系统的成型原理： 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快速成形系统的成型原理： 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、铸快造速原用型蜡制造模技、术样快速件成或形原模理型及。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
二、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、打磨、抛光和 表面强化处理等。
特点
RP技术将一个实体的复杂的三维加工离散成一系列层 片的加工，大大降低了加工难度，具有如下特点：
（1）成型全过程的快速性，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）成型过程无需专用夹具、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。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
随着高度的 增加，层片轮廓 的面积和形状都 会发生变化，当 形状发生较大的 变化时，上层轮 廓就不能给当前 层提供充分的定 位和支撑作用， 这就需要设计一 些辅助结构－“支 撑”，对后续层提 供定位和支撑， 以保证成形过程 的顺利实现。
填充
支撑
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
• （1）SLA快速成形系统的成型原理： 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快速成形系统的成型原理： 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。
建模 载入 加工
2. 初始化软件。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
3. 载入模型。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
卸载模型
载入多个模型
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
4. 调整模型。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
三、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。
快速成型的基本过程：
→→→首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、 CAD模型）
→→→按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元， 通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分 层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片
→→→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
→→→最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起 来，得到一个三维物理实体。
快速原型制造技术Leabharlann Baidu速成形原理及 特点
成型过程示意图
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
• 快速成型工艺的优势：
------使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍，大大缩 短新产品研制周期；
------使复杂模型的直接制造成为可能，提高了制造复杂零件 的能力；
------可以及时发现产品设计的错误，做到早找错、早更改， 避免更改后续工序所造成的大量损失，显著提高新产品 投产的一次成功率；
------使设计、交流和评估更加形象化，使新产品设计、样品 制造、市场定货、生产准备、等工作能并行进行，支持 同步（并行）工程的实施；
------节省了大量的开模费用，成倍降低新产品研发成本。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
• 自1986年出现至今，短短十几年，世界上已有大约二十多 种不同的成型方法和工艺，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：
或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称 RPM。
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“。形象地讲，快速成形系统就像是一台” 立体打印机"。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
轮廓
建模 载入 加工
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
建模软件： Solid Works Pro/E AutoCAD UG
(不能有错误)
另存为 ＊.stl 格式
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
1. 打开软件。（打开软件前要插入加密锁）
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
PRINT 3D 快速成型机
熔融挤出成型 (FDM)工艺的材料一 般是热塑性材料，如 蜡、ABS、PC、尼 龙等，以丝状供料。 材料在喷头内被加热 熔化。喷头沿零件截 面轮廓和填充轨迹运 动，同时将熔化的材 料挤出，材料迅速固 化，并与周围的材料 粘结。每一个层片都 是在上一层上堆积而 成，上一层对当前层 起到定位和支撑的作 用。
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
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
快速成型技术简介
快速成型制造技术又叫快速原型制造技术；是指由CAD模 型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体的技术总 称。 英文：RAPID PROTOTYPING，简称RP，
• （3）LOM快速成形系统的成型原理： 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快速成形系统的成型原理： 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、铸快造速原用型蜡制造模技、术样快速件成或形原模理型及。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
二、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、打磨、抛光和 表面强化处理等。
特点
RP技术将一个实体的复杂的三维加工离散成一系列层 片的加工，大大降低了加工难度，具有如下特点：
（1）成型全过程的快速性，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）成型过程无需专用夹具、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。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
随着高度的 增加，层片轮廓 的面积和形状都 会发生变化，当 形状发生较大的 变化时，上层轮 廓就不能给当前 层提供充分的定 位和支撑作用， 这就需要设计一 些辅助结构－“支 撑”，对后续层提 供定位和支撑， 以保证成形过程 的顺利实现。
填充
支撑
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
• （1）SLA快速成形系统的成型原理： 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快速成形系统的成型原理： 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。
建模 载入 加工
2. 初始化软件。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
3. 载入模型。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
卸载模型
载入多个模型
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
4. 调整模型。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
三、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。
快速成型的基本过程：
→→→首先设计出所需零件的计算机三维模型（数字模型、 CAD模型）
→→→按照一定的规律将该模型离散为一系列有序的单元， 通常在Z向将其按一定厚度进行离散（习惯称为分 层），把原来的三维CAD模型变成一系列的层片
→→→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
→→→最后由成形系统成形一系列层片并自动将它们联接起 来，得到一个三维物理实体。
快速原型制造技术Leabharlann Baidu速成形原理及 特点
成型过程示意图
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
• 快速成型工艺的优势：
------使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍，大大缩 短新产品研制周期；
------使复杂模型的直接制造成为可能，提高了制造复杂零件 的能力；
------可以及时发现产品设计的错误，做到早找错、早更改， 避免更改后续工序所造成的大量损失，显著提高新产品 投产的一次成功率；
------使设计、交流和评估更加形象化，使新产品设计、样品 制造、市场定货、生产准备、等工作能并行进行，支持 同步（并行）工程的实施；
------节省了大量的开模费用，成倍降低新产品研发成本。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
• 自1986年出现至今，短短十几年，世界上已有大约二十多 种不同的成型方法和工艺，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：
或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称 RPM。
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“。形象地讲，快速成形系统就像是一台” 立体打印机"。
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
轮廓
建模 载入 加工
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
建模软件： Solid Works Pro/E AutoCAD UG
(不能有错误)
另存为 ＊.stl 格式
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
建模 载入 加工
1. 打开软件。（打开软件前要插入加密锁）
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
快速原型制造技术快速成形原理及 特点
PRINT 3D 快速成型机
熔融挤出成型 (FDM)工艺的材料一 般是热塑性材料，如 蜡、ABS、PC、尼 龙等，以丝状供料。 材料在喷头内被加热 熔化。喷头沿零件截 面轮廓和填充轨迹运 动，同时将熔化的材 料挤出，材料迅速固 化，并与周围的材料 粘结。每一个层片都 是在上一层上堆积而 成，上一层对当前层 起到定位和支撑的作 用。