学院：机械工程学院
专业：机电信息工程
姓名：骆科鹏
学号： 1108030443
年级：机信118班
快速成型技术
摘要：快速成形技术(Rapid Prototyping；RP)又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，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原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
一、快速成型技术产生需求背景
(1)随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发的能力成为制造业全球竞争的实力基础。
(2)制造业为满足日益变化的用户需求，要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不增加产品的成本。因此，产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。
(3)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。
二、快速成型技术的特点
(1) 制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；
(2) 原型的复制性、互换性高；
(3) 制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；
(4) 加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上；
(5) 高度技术集成，可实现了设计制造一体化；
三、快速成型技术工艺过程
首先利用三维造型软件创建三维实体造型，再将设计出的实体造型通过快速成型设备的处理软件进行离散与分层，然后将处理过的数据输入设备进行制造，最后还需要进行一定的后处理以得到最终的成品。
实体造型的构建：使用快速成型技术的前提是拥有相应模型的CAD数据，这可以利用计算机辅助设计软件如Pro/E、SolidWorks、Unigraphics、AutoCAD等创建，或者通过其他方式如激光扫描、电脑断层扫描，得到点云数据后，也得创建相应的三维实体造型。
成型加工：根据切片处理的截面轮廓，在计算机控制下，相应的成型头（根据设备的不同，分别为激光头或喷头等）进行扫描，在工作台上一层一层地堆积材料，然后将各层粘结，最终得到原型产品。成型零件的后处理：对于实体中上大下小的部分，一般会设计多余的部分去支撑，把这些废料去除是必须的。另外还可能需要进行打磨、抛光、涂上油漆，或在高温炉中烧结以提高强度。
四、快速成型技术的类型
近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈。尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用，使得快速成型技术得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生命力和广阔的应用前景。快速成形技术发展至今，以其技术的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速发展。目前，快速成形的工艺方法已有几十种之多，其中主要工艺有四种基本类型：光固化成型法（SLA）、分层实体制造法（LOM）、选择性激光烧结法（SLS）和熔融沉积制造法（FDM）。
快速成型过程示意图（使用SLA工艺）1.在计算机中创建的实体造型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
使用LOM工艺生成模型过程的示意图 1.提供箔材2.热辊 3.激光束4. 扫描棱镜. 5.激光器 6.生成的实体层7. 移动平台8.废料
工作台
选择性激光烧结法（SLS）示意图
五、快速成型技术的应用
不断提高快速成型技术的应用水平是推动快速成型技术发展的
重要方面。目前，快速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、
军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。
快速成型技术的主要应用可分为：
（1）新产品开发过程中的验证：设计师手中的CAD模型，可以通过快速成型技术转换成物理实物模型，方便对设计和功能进行验证，及时发现问题。如果用传统方法，需要经过绘图、工艺设计、模具制造等多个环节，花费较多的时间和较高的成本。对于一些复杂的系统，其可制造性和可装配性用快速成型技术进行检验和设计，可以此类系统的设计制造难度大大降低。对于暂时难以确定生产工艺的复杂零件，可以先行用快速成型技术进行试生产。
（2）商业交流：通过快速成型设备制造的成品，可以在产品商品化的过程中作为产品向客户提供，或者进行市场宣传等。快速成型技术已成为并行工程和敏捷制造的一种技术途径，使用快速成型技术制造的一些样品经常在展览会上出现。
（3）小批量零件和特殊复杂零件的直接生产：对于小批量生产，采用快速成型技术可节约制作模具的时间和成本，或者制作一些复杂的零件。比如对于高分子材料的零部件，可用高强度的工程塑料直接快速成型。对于复杂金属零件，可通过快速铸造或直接金属件成型获得。同时现代生产有更新换代快、批量越来越小的发展趋势。运用快速制造技术生成的原型，可以通过其他设备转换成各种快速模具，如低熔点的合金模、硅胶模、金属冷喷模、陶瓷模具等，用以进行中小
批量零件的生产。例如奥迪RSQ是为了电影而特制，其制造过程有别于传统批量生产方式，采用了快速成型技术制造，车身由德国库卡公司的工业机器人一次性完成。
六、快速成型技术的发展方向
从目前RP技术的研究和应用现状来看，快速成型技术的进一步研究和开发工作主要有以下几个方面：
(1)开发性能好的快速成型材料，如成本低、易成形、变形小、强度高、耐久及无污染的成形材料。
(2)提高快速成型系统的加工速度和开拓并行制造的工艺方法。
(3)改善快速成形系统的可靠性，提高其生产率和制作大件能力，优化设备结构，尤其是提高成形件的精度、表面质量、力学和物理性能，为进一步进行模具加工和功能实验提供基础。
(4)开发快速成形的高性能RPM软件。提高数据处理速度和精度，研究开发利用CAD原始数据直接切片的方法，减少由STL格式转换和切片处理过程所产生精度损失。
(5)开发新的成形能源。
(6)快速成形方法和工艺的改进和创新。直接金属成形技术将会成为今后研究与应用的又—个热点。
(7)进行快速成形技术与CAD、CAE、RT、CAPP、CAM以及高精度自动测量、逆向工程的集成研究。
(8)提高网络化服务的研究力度，实现远程控制。
七、参考文献
（1）韩霞. 快速成型技术与应用. 北京: 机械工业出版社. 2012 （2）郭永红、卢清萍等. 快速成型设备一览.《CAD/CAM与制造业信息化》
（3）黄智. 快速成型技术及其在模具制造中的运用.《广西轻工业》（4）李鑫、邵茂官等. 快速成型与制造技术发展现状与趋势
（5）雅式工业专网.心觉工业设计. 何为RP（快速成型）技术. 视觉同盟
（6）周振堂. 快速成型制造技术在现代制造业中的应用. 佳工机电网.
（7）快速成型技术的原理介绍. 阿里巴巴塑料网
（8）快速成型技术及其发展趋势. 广州科技网