结构复杂的零件不易制造

1.熔积成型法（Fused Deposition Modeling） 在熔积成型法（ FDM ）的过程中龙门架式的机 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。
三、快速成型的工艺方法
RP 工艺方法及其分类
液体材料
粉状材料
片状材料
液体树 脂固化
熔融材 料固化
激光熔 合材料
粘结剂 粘结材料
粘性片材 的粘结
UV粘结 片状材料
SLA BIS LTP HIS SGC
BMP FDM 3DW SDM ES
SLS GPD
3DP SF TSF LOM SFP
目前快速成型主要工艺方法及其分类
分层后所得到的模型轮廓是近似的,而层层之间的轮廓 信息已经丢失,层厚大,丢失的信息多,导致在成型过程中产 生了型面误差。为提高零件精度,应该考虑更小的切片层 厚度。
3.层截面的制造与累加 在计算机控制下，快速成型系统中的成型头在X-Y平面 内自动按截面轮廓进行层制造，得到一层层截面。每层截 面成型后，下一层材料被送至已成型的层面上，进行后一 层的成型，并与前一层相粘接，从而一层层的截面累加叠 合在一起，形成三维零件。
不同ch值时的效果
2.三维模型的离散处 理。 通过专用的分层 程序将三维实体 模型分层，通过 一簇平行平面沿 制作方向与CAD 模型相截,所得到 的截面交线就是 薄层的轮廓信息, 而实体信息是通 过一些判别准则 来获取的。
(a) 零件的三维 模型
(b) 零件被分层 离散
(c) 支撑材料
(d) 采用熔积法对图 (e) A-A截面加工的挤压路径
快速成型的一般工艺过程原理如下：
1.三维模型的构造。 在 三 维 CAD 设 计 软 件 （ 如 Pro/E 、 UG 、 SolidWorks 、 SolidEdge 等 ） 中 获 得 描 述 该 零 件 的 CAD文件。 目前一般快速成型支持的文件输出格式为 STL模型， 即对实体曲面近似处理,即所谓面型化(Tessallation)处 理 ,是用平面三角面片近似模型表面。这样处理的优点 是大大地简化了CAD模型的数据格式,从而便于后续的 分层处理。
快速成型原理图
分层切片是在选定了制作(堆积)方向后,需对 CAD模型进行一维离散,获取每一薄层片截面轮廓 及实体信息。 平行平面之间的距离就是分层的厚度,也就是成型 时堆积的单层厚度。 轮廓是由求交后的一系列交点顺序连成的折线段 构成。 由于分层，破坏了切片方向CAD模型表面的连续 性,不可避免地丢失了模型的一些信息,导致零件尺 寸及形状误差的产生。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。
在三维CAD设计软件对CAD模型进行面型化处 理时,一般软件系统中有输出精度控制参数，通过控制 该参数，可减小曲面近似处理误差。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
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wk.baidu.com科学
CAD/CAM 材料科学
快速成型(Rapid Prototyping)技术是近年来发展起来 的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称， 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。
快 速 原 型 制 造
快速成型制造技术
一、 简介
在新产品的开发过程中，总是需要对所设计的零件或整 个系统在投入大量资金组织加工或装配之前加工一个简单的 例子或原型。在准备制造和销售一个复杂的产品系统之前， 工作原型可以对产品设计进行评价、修改和功能验证。 一个产品的典型开发过程是从前一代的原型中发现错误或 从进一步研究中发现更有效和更好的设计方案，而一件原型 的生产极其费时，模具的准备需要几个月，一个复杂的零件 用传统方法加工非常困难。
RP技术的基本原理图
快速原型制造技术发展历史






1892年 美国 层合方法制作三维地 图模型 1979年 日本 东京大学中川威雄发 明叠层模型造型法 1980年 日本 名古屋工业大学小玉 秀男提出光造型法(立体印刷成型) 1984年 美国 UVP公司完成了 Stereo Lithography Apparatus 系 统SLA-1（3D System ） 1984年 美国 M Feygin提出层合 实体制造（ Helisys ） 1986年 美国 得克萨斯大学 C.Deckard提出选区激光烧结 （ DTM ） 1988年 美国 S.Crump提出熔融沉 积造型
与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模 型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其 他方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制 造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工 具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产 效率和制造柔性。
一个更为人们关注的问题是一个产品从概念到可 销售的成品的流程速度。同时，还有一个更为令人关心 的问题是产品的高质量生产。由于这些原因，努力使高 质量的产品快速的进入市场就显得极为重要。 快速成型技术问世这些年，已实现了相当大的市场， 发展非常迅速。
5.产品制造过程几乎与零件的复杂性无关，可实现自由制 造(Free Form Fabrication)，这是传统制造方法无法 比拟的。
二、 快速成型的基本原理
基于材料累加原理的快速成型的操作过程实际上 是一层一层地离散制造零件。快速成型有很多种工艺方 法，但所有的快速成型工艺方法都是一层一层地制造零 件，区别是制造每一层的方法和材料不同而已。
快速原型技术的优点： 1.快速原型作为一种使设计概念可视化的重要手段，计算 机辅助设计的零件的实物模型可以在很短时间内被加工 出来，从而可以很快对加工能力和设计结果进行评估。 2.由于它是将复杂的三维型体转化为两维截面来解决，因 此，它能制造任意复杂型体的高精度零件，而无须任何 工装模具。
3.快速原型作为一种重要的制造技术，采用适当的材料， 这种原型可以被用在后续生产操作中以获得最终产品。 4.快速原型操作可以应用于模具制造，可以快速、经济地 获得模具。