\n\n# 快速成型

快速成型简介

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 MANUFACTURING，简称RPM。在汽车应用行业叫RP样件。

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"。

优越性

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。

工艺特点

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：

⑴ 成型全过程的快速性：适合现代激烈的产品市场；
⑵ 可以制造任意复杂形状的三维实体；
⑶ CAD/CAM技术直接集成：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；
⑷ 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；
⑸ 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。

以上特点决定了RP技术主要适合于新产品开发，快速单件及小批量零件制造，复杂形状零件的制造，模具与模型设计与制造，也适合于难加工材料的制造，外形设计检查，装配检验和快速反求工程等。

分类

3D打印技术是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。

目前市场上的快速成型技术分为：

工作原理

快速成型技术是将计算机辅助设计 (CAD) ,计算机辅助制造 ( CAM ) ,计算机数字控制 ( CNC) ,精密伺服驱动、激光和材料科学等先进技术集于一体的新技术，其基本构思是：任何三维零件都可以看作是许多等厚度的二维平面轮廓沿某一坐标方向叠加而成。因此依据计算机上构成的产品三维设计模型 ,可先将 CAD系统内的三维模型切分成一系列平面几何信息 ,即对其进行分层切片 ,得到各层截面的轮廓 ,按照这些轮廓 ,激光束选择性地切割一层层的纸(或固化一层层的液态树脂 ,烧结一层层的粉末材料) ,或喷射源选择性地喷射一层层的粘接剂或热熔材料等 ,形成各截面轮廓并逐步叠加成三维产品。

快速成型技术彻底摆脱了传统的"去除"加工法 （即部分去除大于工件的毛坯上的材料 ,而得到工件 )，采用全新的"增长"加工法 （即用一层层的小毛坯逐步叠加成大工件 ) ,将复杂的三维加工分解成简单二维加工的组合 ,因此 ,它不必采用传统的加工机床和工模具 ,只需传统加工方法 30%～ 50%的工时和 20%～ 35%的成本 ,就能直接制造产品样品或模具。通过快速成型技术 ,可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的模型或直接制造产品 ,从而可以对产品设计进行快速评估、修改及功能试验 ,大大缩短了产品的研制周期。

核心工艺分类

1. SLA（立体光固化成型法）

"Stereo lithography Appearance"的缩写，即立体光固化成型法。

用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由点到线，由线到面顺序凝固，完成一个层面的绘图作业，然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度，再固化另一个层面，这样层层叠加构成三维实体。

工艺过程：
首先通过CAD设计出三维实体模型，利用离散程序将模型进行切片处理，设计扫描路径，产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台；激光光束通过数控装置控制的扫描器，按设计的扫描路径 照射到液态光敏树脂表面，使表面特定区域内的一层树脂固化后， 当一层加工完毕后，就生成零件的一个截面；然后 升降台下降一定距离， 固化层上覆盖另一层液态树脂，再进行第二层扫描，第二固化层牢固地粘结在前一固化层上，这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后，进行最终固化，再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。

SLA技术优势：

• 光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高，经过时间的检验
• 由CAD数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具与模具
• 可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具
• 使CAD数字模型直观化，降低错误修复的成本
• 为实验提供试样，可以对计算机仿真计算结果进行验证与校核
• 可联机操作，可远程控制，利于生产的自动化

SLA技术缺憾：

• SLA系统造价高昂，使用和维护成本过高
• SLA系统是要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻
• 成型件多为树脂类，强度，刚度，耐热性有限，不利于长时间保存
• 预处理软件与驱动软件运算量大，与加工效果关联性太高
• 软件系统操作复杂，入门困难；使用的文件格式不为广大设计人员熟悉
• 立体光固化成型技术被单一公司所垄断

发展趋势：立体光固化成型法的发展趋势是高速化，节能环保与微型化。不断提高的加工精度使之有最先可能在生物，医药，微电子等领域大有作为。

2. SLS（选择性激光烧结）

选择性激

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