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第七章快速制模技术及应用第一节快速制模的基本概念模具工业是制造业的重要组成部分，对国民经济和社会发展将起到越来越大的作用，模具制造的水平已成为衡量一个国家制造能力的重要标志之一。
快速制模技术是将传统的制模方法与快速成形技术相结合，使模具制造周期缩短、成本降低、经济效益提高，在精度和使用寿命方面满足生产要求。
快速制模的目标是以最快的速度从三维CAD设计模型获得所需要的最终产品零件。
随着新的快速成形技术的不断出现，快速制模技术也在不断迅速发展，并成为快速制造的重要组成部分。
按照模具的寿命(零件生产数量)，快速制模可以分为：1.用于制作少量原型(4～20件)的硅橡胶模。
2.用于小批量生产(100～5,000件)的环氧树脂背衬模和低碳钢一渗铜模。
3.用于批量生产(10,000～100,000件以上)的工具钢一渗铜模和电铸镍壳背衬模。
按照模具的用途，快速制模可以分为：1．金属铸造模的快速制造。
2．塑料注射模的快速制造。
3．钣金成形模的快速制造。
4．电火花成形电极的快速制造。
为了进一步阐明快速成形与快速制模以及各种快速制模技术之间的联系，可通过一张不完整的路线图，描述塑料注射模的快速制造，如图7-1所示。
230图7-1 快速成形和快速制模的路线从图中可见，快速成形的制件除了作为概念模型或有结构的、可装配的功能模型外，正在迅速发展和具有广阔应用前景的是快速制模领域，即用于制作母模、直接制模和间接制模。
将原型作为母模，先浇出硅橡胶模，然后通过在硅橡胶模具中真空浇铸聚亚胺酯复合物，可复制出一定批量的原型。
聚亚胺脂复合物具有与大多数热塑性塑料大致相同的性能，生产出的最终零件已经可以满足高级的功能验证和装配测试，以及作为试制产品供展览用。
短期或中期使用的热塑性材料注射模可以将原型当作母模，再进行金属喷镀来制作。
制作生产模具型腔的其他方法还有：电沉积或金属树脂混合物浇注等。
用这些快速制模方法制作出的模具，几乎与传统方式生产的模具一样。
快速制造技术快速制造(RM-rapid manufacturing)是基于离散－堆积成形原理的先进制造技术的总称。
由产品的三维CAD模型数据直接驱动，组装(堆积)材料单元而完成任意复杂具有使用功能的零件的技术。
直接快速制造可以避免繁复的工、模具制造；降低产品制造的耗时；使产品的制造成本有较大的下降。
例如，可增加产品设计的自由度，可采用非均质材料，可采用客户定制以及及时制造的生产方式，易于实行异地制造等越是形状复杂且批量小的零件，越应当采用快速制造技术。
激光立体光刻技术Stereolithography (SLA)激光立体光刻技术最早是由美国3D System公司开发，由计算机传来的三维实体数据文件，经软件分层处理后，驱动扫描激光头，发出紫外激光束在液态紫外光敏树脂的表层进行扫描。
液态树脂表层受光束照射的那些点发生聚合反应形成固态。
每一层的扫描完成之后，工作台下降一个凝固层的厚度，一层新的液态树脂又覆盖在已扫描过的层表面。
一把刮刀准确地刮过新的树脂层以保证其厚度的均匀性。
如果实体上有悬空结构，可以通过预先判断并生成必要的支撑工艺结构。
依次类推形成最后的零件。
利用这种快速成形工艺可以快速制造功能零件。
生产SLA 系统的主要制造商有美国的3Dsystems公司、德国的EOS公司以及国内的西安交通大学等。
分层实体制造技术Laminated Object Manufacturing (LOM)LOM快速原型技术将特殊的箔材一层一层地堆叠起来，激光束只须扫描和切割每一层的边沿。
常用的箔材是在一个面上涂热熔树脂胶的纸。
箔材由供料卷筒被拉出，胶面朝下平整地经过造型平台，由位于另一方的收料卷筒收卷起来。
每敷覆一层纸，就由一个热压辊压过纸的背面，将其粘合在平台上或前一层纸上。
这时激光束开始沿着当前层的轮廓进行切割。
激光束经准确聚焦，使之刚好能切穿一层纸的厚度。
在模型四周和内腔的纸被激光束切割成细小的碎片以便后期处理时可以除去这些材料。
第2章快速成型技术及其在铸造中的应用2.1 引言快速成型（Rapid Prototyping-RP）技术是国际上新开发的一项高科技成果，简称快速成型技术。
它的核心技术是计算机技术和材料技术。
快速成型技术摒弃了传统的机械加工方法，根据CAD生成的零件几何信息，控制三维数控成型系统，通过激光束或其它方法将材料堆积而形成零件的。
用这种方法成型，无需进行费时、耗资的模具或专用工具的设计和机械加工，极大地提高了生产效率和制造柔性。
从制造原理上讲，快速成型（RP）技术一改“去除”为“堆积”的加工原理，给制造技术带来了革命性的飞跃式发展。
基于RP原理的快速制造技术经十几年的发展，在创新设计、反求工程、快速制模各方面都有了长足的进步。
RP技术的应用可大大加快产品开发速度，缩短制造周期，降低开发成本。
现代市场竞争的特点是多品种、小批量、短周期，要求企业对市场能快速响应并不断推出新产品占领市场，如新型电话机的市场寿命仅6个月，又如台湾和日本摩托车行业，每三个月就推出一种新型摩托车投入市场，摩托车几万辆就需改型。
二十世纪九十年代以来，在信息互联网支持下，由快速设计、反求工程、快速成形、快速制模等构成的快速制造技术取得很大进展。
快速成形技术最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的Alan J. Hebert(1978)、日本的小玉秀男(1980)、美国UVP公司的Charles W. Hull(1982)和日本的丸谷洋二(1983)，在不同的地点各自独立地提出了RP的概念，即用分层制造产生三维实体的思想。
Charles W. Hull 在UVP的继续支持下，完成了一个能自动建造零件的称之为Stereolithography Apparatus (SLA)的完整系统SLA-1，1986年该系统获得专利，这是RP发展的一个里程碑。
同年，Charles W. Hull和UVP的股东们一起建立了3D System公司。
快速成型制造技术一．快速制造技术简介快速制造(RM-rapid manufacturing)是基于离散－堆积成形原理的先进制造技术的总称。
由产品的三维CAD模型数据直接驱动，组装(堆积)材料单元而完成任意复杂具有使用功能的零件的技术。
直接快速制造可以避免繁复的工、模具制造；降低产品制造的耗时；使产品的制造成本有较大的下降。
例如，可增加产品设计的自由度，可采用非均质材料，可采用客户定制以及及时制造的生产方式，易于实行异地制造等越是形状复杂且批量小的零件，越应当采用快速制造技术。
快速成型(Rapid Prototyping)是上世纪80年代末及90 年代初发展起来的新兴制造技术，是由三维CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。
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。
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。
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。
通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合，已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。
快速成型技术自问世以来，得到了迅速的发展。
由于RP技术可以使数据模型转化为物理模型，并能有效地提高新产品的设计质量，缩短新产品开发周期，提高企业的市场竞争力，因而受到越来越多领域的关注，被一些学者誉为敏捷制造技术的使能技术之一。
二．快速成型的基本原理与传统的机械切削加工，如车削、铣削等“材料减削”方法不同的是，“快速成型制造技术”是靠逐层融接增加材料来生成零件的，是一种“材料迭加”的方法，快速成型技术采用离散/堆积成型原理，根据三维CAD模型，对于不同的工艺要求，按一定厚度进行分层，将三维数字模型变成厚度很薄的二维平面模型。
