快速制造技术

先进制造技术——先进制造技术概述
先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology）是指应用现
代信息技术与自动控制技术，以提高制造质量、降低成本、提高制造效率
的先进制造技术。

先进制造技术是当今世界制造业发展的关键驱动力，它
为进行高性能、低成本、节能、环保的高端制造提供了重要基础。

计算机辅助设计（CAD）是将计算机应用于设计制造过程中，利用计
算机系统对产品尺寸、外观、性能和结构等进行精确的描述和分析，进而
实现一个从设计到制造的连续系统。

CAD设计后生成的结果可用于数控加
工等制造技术。

计算机辅助制造（CAM）是指将计算机系统用于制造设备的程序控制，实现自动化制造。

CAM可以有效地将CAD系统设计的参数传输到制造设备，改变设备的控制方式，从而提高制造质量和效率。

快速制造（Rapid Manufacturing）是指利用数字技术和数字控制技术，运用计算机控制的设备，将设计好的模型及成型模具精准快速地制造
出成品的新型制造技术。

快速成形技术的快速模具制造技术快速成形技术是一种快速制造技术，在许多制造领域中被广泛应用。

它的优势在于减少成本和提高生产效率。

快速成形技术的一个关键应用是快速模具制造技术。

在传统制造技术中，模具制造需要花费大量的时间和成本。

快速模具制造技术通过利用快速成形技术的优势来快速制造模具，从而带来更高的生产效率和低成本。

本文将介绍快速成形技术和快速模具制造技术，探讨它们在制造行业中的应用以及未来的发展方向。

一、快速成形技术概述快速成形技术（Rapid Prototyping）是一种以数字模型为基础，通过逐层堆积材料的方式制造复杂结构部件的技术。

它的本质是一种数字化制造技术，利用计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和快速成形技术等先进技术，实现从数字模型到实体模型的过程。

快速成形技术产生的模型可以用于功能测试、样板制作、微型结构模型测量等领域。

它的一个重要应用是快速模具制造技术。

二、快速模具制造技术的现状快速模具制造技术是一种使用快速成形技术制造模具的技术。

传统的模具制造方法是通过切割、铣削、打孔、线切割等方式来加工模具。

这种方法耗时、成本高，并且生产周期长。

而快速模具制造技术是直接从数字模型制造模具，可以大大缩短制造周期和花费。

快速模具制造技术不仅节约了生产成本，而且使设计者更容易实现他们的设计概念，并快速完成新产品的开发。

目前，快速模具制造技术已经得到了广泛的应用。

主要应用领域包括航空航天、医疗器械、汽车、电子、塑料等行业。

简单来说，快速模具制造技术可以分为两类，分别是直接快速制造模具和间接快速制造模具。

1、直接快速制造模具直接快速制造模具是指从数字模型直接制造模具的技术。

它是实现模具快速制造的一种有效方法。

通过添加材料的方式，模具可以在一定时间内得到制造。

这种方法适用于塑料模具的制造，但在金属制品模具制造方面还没有发挥出全面的优势。

还需要进一步研究和改进。

2、间接快速制造模具间接快速制造模具是指通过制作快速模型制造铸型和翻转模等模具。

简述快速原型制造技术原理快速原型制造技术是一种通过快速制作物理模型的技术，旨在通过快速迭代和快速测试，提高产品开发的效率和质量。

其原理主要包括三个方面：CAD设计、快速制造和快速测试。

CAD设计是快速原型制造技术的基础。

CAD（Computer-Aided Design，计算机辅助设计）是一种通过计算机生成、修改和优化设计方案的工具。

在快速原型制造中，利用CAD软件进行三维模型的设计，将产品的外形、结构和功能等要素转化为数字化的几何模型。

CAD设计不仅可以提高设计的精度和效率，还可以方便后续的快速制造和测试。

快速制造是快速原型制造技术的关键环节。

快速制造是指通过一系列的制造工艺，将CAD设计的数字模型转化为物理模型。

常见的快速制造技术包括3D打印、激光切割、喷墨打印等。

其中，3D打印是一种将数字模型直接转化为物理模型的技术，通过逐层堆积材料来构建三维物体。

激光切割则是利用激光束对材料进行切割，从而得到所需的形状。

喷墨打印则是利用喷头喷射墨水，逐层堆积形成物体。

这些快速制造技术具有制造速度快、成本低、制造精度高等优点，可以满足快速原型制造的需求。

快速测试是快速原型制造技术的重要环节。

通过快速制造得到的物理模型可以用于进行各种测试，以验证产品的设计和性能。

快速测试可以帮助设计师及时发现并修正设计中的问题，从而提高产品的质量和可靠性。

常见的快速测试方法包括功能测试、耐久性测试、可靠性测试等。

功能测试是验证产品是否符合设计要求的测试，通过对物理模型进行各项功能测试，可以评估产品的性能。

耐久性测试是评估产品在长期使用过程中的稳定性和可靠性，通过模拟实际使用环境对物理模型进行测试，可以预测产品的寿命和故障率。

可靠性测试是评估产品在各种异常情况下的可靠性，通过对物理模型进行各种极限测试，可以评估产品的极限性能和安全性。

快速原型制造技术通过CAD设计、快速制造和快速测试三个环节，实现了从数字模型到物理模型的快速转化，为产品开发提供了高效、低成本的解决方案。

快速成型技术的工作原理快速成型技术（Rapid Prototyping Technology，RPT），也称为快速制造技术（Rapid Manufacturing Technology，RMT），是指采用计算机辅助设计（CAD）、数控加工（CNC）和分层制造技术（SLM）等手段，快速制作出具有复杂内部结构的三维实物模型或器件的一种先进制造技术。

快速成型技术主要包括三个方面的内容：现代制造方式、CAD技术和快速成型技术。

快速成型技术的工作原理是将设计图或CAD模型转为STL文件，再将STL文件通过计算机化控制系统控制加工设备的动作，并以逐层堆积、覆盖、切割、加压等方式将逐层依次进行制造，直至完成所需产品的加工制造。

其具体工作流程如下：1.设计阶段首先，使用计算机辅助设计（CAD）软件将所需产品的三维模型绘制出来。

CAD绘图是快速成型技术的关键环节，决定了产品的实际制造效果和制造成本，需要使用专业的CAD软件进行设计。

2.模型处理阶段CAD设计完成后，需要进行一系列的模型处理。

主要包括增补模型壳体、提高模型强度、修复模型错误等。

这一阶段的处理对制造成型的质量和效率有直接的影响。

3.数据修复阶段接下来进入数据修复阶段，对CAD绘制过程中的错误进行修复和清理，以确保STL文件的精度和准确性，避免在制造过程中出现数据错乱和失真等问题。

4.切片阶段STL文件经过数据处理后，需要切成非常小的层面，比如0.1mm，这个过程称为切片。

通过这个过程将模型切成多个水平层面形成多个切片。

每层镶嵌在一起就变成了整个模型。

5.加工阶段加工阶段就是将切片依次导入数控加工机中，喷射实现逐层累加和压实，也就是通常所说的“逐层堆叠”过程。

这个过程就是快速成型技术的核心技术。

6.后处理阶段最后的后处理阶段可以将产品进行研磨、喷漆、涂料处理等等。

完成整个产品制造的过程。

总之，快速成型技术极大地缩短了从概念到产品推向市场的时间。

快速成型技术的高效加工和制造过程为设计师提供更好的自由度，可以随意尝试和实验不同的设计方案，以最快的速度推向市场产品。

快速制造技术的发展与应用一、引言随着制造业的发展进程和技术的飞速发展，快速制造技术逐步成为制造业中的一个重要领域。

快速制造技术具有快速制造、高效率、高质量、低成本、灵活性强等特点，已经被广泛应用于航空、汽车、医疗等领域。

本文将从快速制造技术的概念、发展历程、技术分类、应用领域等方面进行探讨。

二、快速制造技术的概念与发展历程快速制造技术是指利用计算机辅助设计与制造技术，将数字化的三维模型转换成物理零件或工具的过程。

随着计算机技术和材料技术的不断发展，快速制造技术已经从最初的SLA（光固化），SLS（激光烧结），FDM（熔融沉积），LMD（激光金属淀积）逐渐发展到DMD（数字光合成），EBM（电子束熔化），LDM （激光涂覆），3DP（三维打印）等多种技术，使得快速制造技术在工业领域的应用越来越广泛。

快速制造技术发展历程可以分为三个阶段。

第一阶段是由于航空航天和高科技领域发展的需要，快速制造技术被广泛应用，主要应用于快速制造模型。

第二阶段是由于3D打印技术的崛起，快速制造技术开始向快速制造零部件的领域拓展，并且快速制造技术的应用范围越来越广泛。

第三阶段是快速制造技术向智能化制造、信息化制造、柔性化制造等方向发展，同时还不断推出新型材料和新型工艺技术，使得快速制造技术得到了全面提升。

三、快速制造技术的分类快速制造技术的发展呈现出多种形式。

依据不同的应用领域和实现方式，可以将快速制造技术分为以下几种类型：1. 光固化型快速制造技术：主要包括SLA（光固化）技术和DLP（数字光处理）技术，能够制造复杂的几何形状件。

2. 热熔型快速制造技术：由熔融沉积技术和塑料喷涂技术两种组成，能够制造大尺寸、多材料和集成功能的零部件。

3. 粉末材料快速制造技术：采用激光烧结（SLS）、电子束熔化（EBM）等技术，该技术可以制造复杂的三维零部件，适用于金属等高温材料的制造。

4. 粘接型快速制造技术：热熔熔接和压克力粘接两种，特别适用于FOF（充填或射出成型）或塑料喷涂等制造工艺。

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。

我国增材制造技术的应用方向及未来发展趋势
增材制造技术，也称为三维打印技术，是一种快速制造技术，通过在数字模型上依次添加材料来制造零部件。

我国在增材制造技术领域已经有了一定的基础，在航空制造、医疗器械、汽车制造、工业设计等领域得到广泛应用，未来还有以下几个方向和趋势：
1. 智能制造：随着人工智能的发展，增材制造技术也会向智能制造方向发展，实现数字化，智能化和自动化控制，从而实现具有“智慧”的个性化和自适应制造。

2. 生物医疗：利用3D打印技术，可以制造出人体医疗用具、
骨髓代用品、仿生器官等，据预测，未来生物医疗将是增材制造技术的一个重要的应用方向。

3. 轻量化材料应用：如空间和航空、汽车等领域，为了节省能源、减轻质量，超轻、高强和高韧性材料在生产中受到重视，因此针对这一领域的增材制造技术将得到广泛应用。

4. 工业制造：增材制造技术正在逐步从单体件制造转向批量化高效生产，具有快速、低成本、高灵活性等优势，可以在汽车、航空、建筑等领域广泛应用。

5. 3D打印材料研发：未来，3D打印材料的研发将成为增材制
造技术的一个重要方向，研发创新新型材料，使增材制造技术具有更广泛的应用范围、更高的质量标准和更好的经济效益。

总之，未来增材制造技术将在更多领域应用，为经济发展带来更大的价值。

同时，加强技术研发、提高制造工艺、提高市场开拓和维护服务质量等方面的努力，有望进一步壮大我国增材制造技术产业。