本節(jié)要點快速原型制造的工作原理快速原型制造的工藝過程典型的RPM方法：SLA，SLS，LOM，F(xiàn)DM，3D-Printing快速原型制造技術

RapidPrototypingManufacturing

二、RPM技術原理

成形學與離散堆積原理成形（Forming）：將物體有序地組織成具有確定外形和一定功能的三維實體。包括三個基本要素：物質(zhì)的提取，序的建立，完成（形狀、功能）三維實體。成形學（Shaping）：從方法論高度系統(tǒng)地研究成形的科學，著重研究成形三要素及其之間的相互作用。成形方式：1去除成形（DislodgeForming）運用分離的方法，把一部分材料有序地從基體上分離出去而成形的方法。Turning,Milling,Grinding,Boringetc..一、RPM技術的產(chǎn)生2堆積成形（StackingForming）

運用合并與連接的方法，把材料（氣、液、固相）有序地合并堆積起來的成形方法。RPM。3受迫成型（ForcedForming）

利用材料的可成形性（如塑性）在特定外圍約束（邊界約束或外力約束)下的成形方法。Extrude，Cast，

Powdermetallurgy。4生長成形（GrowthForming)

利用材料的活性進行成形的方法。自然系統(tǒng)中生物個體發(fā)育，人為系統(tǒng)中還沒有。

RPM屬于離散/堆積成形。RPM技術是采用軟件離散材料堆積的原理實現(xiàn)零件的成形過程。通過離散獲得堆積的路徑、順序、限制和方式，通過堆積材料“疊加”起來形成三維實體。RPM作業(yè)過程：CAD模型建立。STL文件生成。分層切片?？焖俣逊e成型

。RPS分層切片STL文件CAD模型三維數(shù)字化儀等CAD造型系統(tǒng)三、典型RPM成形方法

1.光敏液相固化法－StereoLithographyApparatus，SLA

SLA工藝于1984年獲美國專利，1988年美國3DSystem公司推出的商品化樣機SLA-1，是世界上第一臺快速原型技術成形機。這種方法的代表還有日本和德國。光敏液相固化法的基本原理SLA工藝成形的產(chǎn)品特點SLA工藝成形的零件精度較高，可達±0.1mm；可形成任意復雜形狀的零件；材料利用率高，性能可靠，產(chǎn)品透明美觀，可直接做力學實驗。局限性：需要支撐，設備昂貴，樹脂收縮導致精度下降，光固化樹脂價格昂貴，有一定的毒性且產(chǎn)品不能溶解，不利于環(huán)保。鼠標外殼激

光樹脂原型照相機激光樹脂原型

美國Helisys公司于1986年研制成功。該方法的代表是美國Helisys公司的LOM-1050和LOM-2030成形機，日本Kira公司的KSC-50成形機。2.選區(qū)片層粘結(jié)法（LaminatedObjectManufacturing，

LOM）

選區(qū)片層粘結(jié)法的基本原理

（1）使用膠紙作為成型材料，成本低，原材料易于獲得，無交變，無熱應力，形狀和尺寸精度穩(wěn)定

；（2）成型后的模型需密封保存以免吸潮；（3）由于無須進行化學反應，成型件尺寸可以制得很大；（4）Z向精度比SLA和SLS要低；（5）紙張上有交叉格，便于成型后去除模型周邊的廢料，但剝離費時；（6）模型有類木紋的紋理；（7）適合于航空、汽車等行業(yè)中體積較大的制件，但由于適應面較窄，漸趨淘汰。LOM的特點

美國德克薩斯大學奧斯汀分校于1989年研制成功，已被美國DTM公司商品化，推出SLSModel125成形機。德國EOS公司和我國的北京隆源自動成形系統(tǒng)有限公司也分別推出了各自的SLS工藝成形機。3.選擇性（選區(qū)）激光燒結(jié)法（SelectiveLaserSintering，SLS）選擇性激光燒結(jié)的基本原理選擇性激光燒結(jié)（SLS）的產(chǎn)品特點1、材料適應面廣。能制造塑料零件，陶瓷、蠟、尼龍等材料的零件。能制造出直接使用的金屬零件。2、不需加支撐。3、精度不高。平均精度為±0.15～±0.2mm，表面粗糙度不好，不宜做薄壁件。

1988年研制成功，由美國Stratasys公司推出商品化的3DModeler1000和FDM1600等規(guī)格的系列產(chǎn)品。最新產(chǎn)品是制造大型ABS原型的FDM8000等型號的產(chǎn)品。

4.熔絲沉積成形法（FusedDepositionModeling，F(xiàn)DM）熔絲沉積成形的基本原理五、RPM技術的研究和應用全球RP設備裝機量醫(yī)學新產(chǎn)品快速開發(fā)制造快速模具快速鑄造快速原型制造在新產(chǎn)品快速開發(fā)中的應用

利用加工樣品，找出新產(chǎn)品外觀&結(jié)構(gòu)設計缺陷，完善設計。

車輛零件開發(fā)與試制

消費類產(chǎn)品開發(fā)與試制

玩具產(chǎn)品開發(fā)與試制

電子產(chǎn)品開發(fā)與試制

利用加工的樣品可以進行裝配和功能驗證。

利用新產(chǎn)品樣件可先進行市場調(diào)研，投標、招標。

快速原型制造在快速模具上的應用快速原型制造在快速鑄造上的應用快速原型制造在快速鑄造上的應用模型實例1轎車車燈模型實例2電話機外殼模型實例3皮鞋底（二）模具制造注射模具硅橡膠模樹脂型復合模沖壓模具消失模陶瓷型精鑄模模具實例1手機外殼橡膠模

模具實例2拐頭樹脂型復合模模具實例3電子產(chǎn)品注射模（三）模型制造醫(yī)學模型藝術模型建筑模型模型制作實例1CT掃描股骨模型模型制作實例2藝術模型SLA

光敏液相固化法FDM

熔絲沉積成形法SLS

選區(qū)激光燒結(jié)法LOM

選區(qū)片層粘接法優(yōu)點

(1)成形速度極快，成形精度、表面質(zhì)量高；

(2)適合做小件及精細件。(1)成形材料種類較多，成形樣件強度好，能直接制作ABS塑料；

(2)尺寸精度較高，表面質(zhì)量較好，易于裝配；

(3)材料利用率高；

(4)操作環(huán)境干凈、安全可在辦公室環(huán)境下進行。(1)有直接金屬型的概念，可直接得到塑料、蠟或金屬件；

(2)材料利用率高；造型速度較快。(1)成形精度較高；

(2)只須對輪廓線進行切割，制作效率高，適合做大件及實體件；

(3)制成的樣件有類似木質(zhì)制品的硬度，可進行一定的切削加工。缺點

(1)成形后要做進一步固化處理；

(2)光敏樹脂固化后較脆，易斷裂，可加工性不好；

(3)工作溫度不能超過100℃，成形件易吸濕膨脹，抗腐蝕能力不強。(1)成形時間較長；

(2)做小件和精細件時精度不如SLA。(1)成形件強度和表面質(zhì)量較差，精度低。

(2)在后處理中難于保證制件尺寸精度，后處理工藝復雜，樣件變型大，無法裝配。(1)不適宜做薄壁原型；

(2)表面比較粗糙，工件表面有明顯的臺階紋，成型后要進行打磨；

(3)易吸濕膨脹，成形后要盡快做表面防潮處理；

(4)工件強度差，缺少彈性。SLA

光敏液相固化法FDM

熔絲沉積成形法SLS

選區(qū)激光燒結(jié)法LOM

選區(qū)片層粘接法設備購置費用高昂低廉高昂中等維護和日常使用費