快速成形制造技术现状及进展
快速成型技术现状与行业发展趋势(DOC 31页)
快速成型技术现状与行业发展趋势(DOC 31页)快速成型技术行业现状与产业发展趋势杭州先临三维科技股份有限公司2012.5.28目录1.快速成型技术发展历史及现状 (1)1.1快速成型技术发轫的背景 (1)1.2快速成型技术的优点、原理和工艺 (2)1.2.1快速成型技术的优点 (2)1.2.2快速成型的基本原理 (2)1.2.3快速成型的工艺方法 (4)1.3 快速成型技术的发展 (10)1.3.1 快速成型技术的发展历史 (10)1.3.2 快速成型技术的发展方向 (11)2 快速成型技术行业及产业 (12)2.1 快速成型技术的行业应用现状 (12)2.1.1医学应用 (12)2.1.2 制造领域 (12)2.2 快速成型技术的行业市场主体分析 (13)2.3 快速成型技术的产业发展现状及趋势.. 142.3.1 快速成型技术产业发展状况.. 142.3.2全球市场 (16)2.3.3亚太市场 (16)3 国内快速成型技术产业发展的机遇及挑战 (19)3.1国内快速成型技术产业发展现状 (19)3.1.1国内快速成型技术的研发和推广情况 (20)3.1.2国内的快速成型技术的应用情况 (20)3.1.3国内快速成型技术企业的典型企业列举 (20)3.2 国内快速成型技术产业的发展机遇 (27)3.2.1 国内外的市场环境利于快速成型技术产业发展 (27)3.2.2 国内的政策环境利于快速成型技术产业发展 (27)3.3 国内快速成型技术产业面临的挑战 (28)3.3.1 快速成型技术在向产品生产化发展中所存在的主要问题 (28)3.3.2 快速成型技术产业面临的应用化挑战 (29)快速成型技术行业现状与产业发展趋势1黄贤清何文浩1.快速成型技术发展历史及现状1.1快速成型技术发轫的背景在新产品的开发过程中，总是需要在投入大量资金组织加工或装配之前对所设计的零件或整个系统加工一个简单的例子或原型。
快速成形制造技术现状及进展
现状及进展
简介
快速成形制造技术又称为快速原型制造技术 (Rapid Prototyping Manufacturing 简称RPM) 。 其基本原理是利用CAD三维设计的结果和逐层堆积 的方式制造零件。 传统零件制造方法有去除法和变形法，而RPM方法 是靠添加材料来制造零件，又称为材料添加制造法 (Material Additive Manufacturing 或 Material Increase Manufacturing)， 有的文献中将这类技术又称为实体自由成形制造 (Solid Freeform Fabrication 简写为SFF)，强调可以成 形任意复杂的实体。
Stratasys公司的 3DP设备
3DP技术特点
原材料来源广泛，材料利用率高，约100％； 真正的桌面系统，可以在办公室使用。 不使用有害物质，无异味。 分层厚度薄，尺寸精度和表面质量良好。 成形尺寸小，成形速度低。 设备成本低，运行成本低。
分类及原理－LC 分类及原理－
• 激光敷层技术 激光敷层技术(Laser clading, LC) 将金属粉末材料通过一个喷嘴喷在激光束的聚焦点 上，激光束将粉末熔化后逐层涂敷堆积，形成三维实 体。悬伸部位用铜粉末烧结支撑，零件制成后再将支 撑物腐蚀去除。
分类及原理－SLA 分类及原理－
• 第三种逐点固化方式是采用两个频率不同的激光器， 激光束相互垂直，在光敏树脂中相交。其中一束激光 将树脂激活到可逆的亚稳状态，另一束激光使树脂发 生聚合。 • 逐层固化方式是采用一系列掩模逐个遮盖液态感光树 脂，掩模图案是根据零件每层的截面形状制做的，透 光部分代表零件截面形状，UV射线通过掩模照射在树 脂表面，零件截面形状部分被固化，其余部分仍为液 态树脂，逐层固化后成为树脂零件。这种方式的成型 速度高于逐点固化方式，不需要激光器，设备成本低。
快速成型技术现状与行业发展趋势
快速成型技术现状与行业发展趋势快速成型技术行业现状与产业进展趋势杭州先临三维科技股份2021.5.28目录1.快速成型技术进展历史及现状 (1)1.1快速成型技术发轫的背景 (1)1.2快速成型技术的优点、原理和工艺 (2)1.2.1快速成型技术的优点 (2)1.2.2快速成型的差不多原理 (2)1.2.3快速成型的工艺方法 (4)1.3 快速成型技术的进展 (10)1.3.1 快速成型技术的进展历史 (10)1.3.2 快速成型技术的进展方向 (11)2 快速成型技术行业及产业 (12)2.1 快速成型技术的行业应用现状 (12)2.1.1医学应用 (12)2.1.2 制造领域 (12)2.2 快速成型技术的行业市场主体分析 (13)2.3 快速成型技术的产业进展现状及趋势 (14)2.3.1 快速成型技术产业进展状况 (14)2.3.2全球市场 (16)2.3.3亚太市场 (16)3 国内快速成型技术产业进展的机遇及挑战 (19)3.1国内快速成型技术产业进展现状 (20)3.1.1国内快速成型技术的研发和推广情形 (20)3.1.2国内的快速成型技术的应用情形 (20)3.1.3国内快速成型技术企业的典型企业列举 (20)3.2 国内快速成型技术产业的进展机遇 (27)3.2.1 国内外的市场环境利于快速成型技术产业进展 (27)3.2.2 国内的政策环境利于快速成型技术产业进展 (27)3.3 国内快速成型技术产业面临的挑战 (28)3.3.1 快速成型技术在向产品生产化进展中所存在的要紧问题 (28)3.3.2 快速成型技术产业面临的应用化挑战 (29)快速成型技术行业现状与产业进展趋势1黄贤清何文浩1.快速成型技术进展历史及现状1.1快速成型技术发轫的背景在新产品的开发过程中，总是需要在投入大量资金组织加工或装配之前对所设计的零件或整个系统加工一个简单的例子或原型。
如此做要紧是因为生产成本昂贵，而且模具的生产需要花费大量的时刻预备，因此，在预备制造和销售一个复杂的产品系统之前，工作原型能够对产品设计进行评判、修改和功能验证。
快速成形技术发展状况与趋势
快速成形技术发展状况与趋势快速成形技术，又称为三维打印、增材制造等，是近年来新兴的一种制造技术，它可以将数字化的设计文件转化为实体物体，而且速度快、成本低，能够满足个性化定制的需求。
该技术的发展已经引起海内外制造业的广泛关注和研究，下面介绍快速成形技术的发展状况和趋势。
快速成形技术最早出现在20世纪80年代，最初被用于快速制作模型，其发展始于CAD 设计技术、计算机组成技术以及材料工程技术的发展。
20世纪90年代以后，该技术经过不断的改良和完善，应用范围逐渐扩大，主要涉及到汽车、航空、医疗、建筑等领域。
目前，全球主要的快速成形技术公司有美国Stratasys、德国EOS、瑞典Arcam和中国沃特玛等。
近年来，随着材料科技、智能制造和数字工厂的发展，快速成形技术呈现出以下几个趋势：1. 多材料、多工艺：不同快速成形技术采用不同材料和工艺，未来发展方向是多材料、多工艺的结合。
例如，增材制造可以利用多种材料打印出复杂的组件，立体光绘可以通过多重叠加实现更高的可塑性和更精细的表面质量。
2. 智能化、网络化：快速成形技术已经与计算机、互联网和智能化制造相结合，实现了数字化和智能化的设计与制造，未来将趋向于更加智能化和网络化，实现生产和流程的自动化。
例如，智能打印机具有自我诊断和自动修复的功能，可以自主管理并调节打印参数，提高设备利用率和打印效率。
3. 个性化、定制化：快速成形技术具有快速、便捷、低成本的特点，可以实现个性化和定制化的生产，未来将趋向于更加个性化和高效化。
例如，医疗领域可以利用该技术制作个性化的医疗器械、假体和植入物，满足患者的特殊需求；商品领域可以利用该技术实现全球化生产和本地化供应，提高响应速度和市场竞争力。
4. 生态可持续、绿色制造：快速成形技术采用增材制造和材料回收等技术，可以实现生态可持续和绿色制造，未来将趋向于更加环保和节能。
例如，采用生物降解材料可以实现零污染和资源循环利用，采用能源节约技术可以减少能源消耗和碳排放。
快速成型技术的现状和发展趋势
快速成型技术的现状和发展趋势快速成型技术（Rapid Prototyping Technology，RPT）是一种将设计文件快速转化为实体模型的技术。
它通过逐层堆叠材料的方式制造模型，相比传统的基于切割、拼接和加工的方法，具有快速、灵活和定制化的特点。
随着科技的不断发展和应用领域的扩大，快速成型技术也在不断创新和更新。
1.技术日臻成熟：快速成型技术经过多年的研发和实践，已经在各个领域有了广泛的应用，例如汽车制造、医疗器械、航空航天等。
技术的稳定性和可靠性得到了验证，成型精度和制造效率也有了很大提高。
2.多种成型技术：随着快速成型技术的发展，出现了许多不同的成型技术，包括光固化、喷墨、熔融沉积等。
每种技术都有自己的特点和适用范围，可以根据不同的需求选择合适的技术。
3.材料种类丰富：最初的快速成型技术只能使用一些特定的材料进行成型，如塑料、树脂等。
而现在，随着材料科学的进步，可以使用金属、陶瓷等多种材料进行快速成型，大大扩展了应用领域。
1.精度的提高：精度是快速成型技术的一个重要指标，未来的发展趋势是进一步提高成型的精度。
通过改进设备和材料，优化参数设置等方式，可以实现更加精细的成型，满足更高的需求。
2.成型速度的提升：虽然快速成型技术已经很快，但是在一些特定的应用场景下，速度还是有待提高。
未来的发展趋势是研发更加高效的成型设备和更快速的材料固化方式，以满足更加紧迫的需求。
3.结构复杂性的增加：快速成型技术的优势之一就是可以制造复杂结构的模型。
未来的发展趋势是进一步发展可以制造更加复杂的结构，如组织结构、微观结构等，以满足更多领域的需求。
4.材料种类的扩展：材料的种类对快速成型技术的应用范围有很大的影响。
未来的发展趋势是不断扩展可用材料的范围，如增加金属、陶瓷、生物材料等，以满足更广泛的应用需求。
总之，快速成型技术是一项具有广阔应用前景的技术，随着科技的不断发展和创新，将会在制造业、医疗、航空等领域发挥更为重要的作用。
快速模具制造技术的现状及其发展趋势
快速模具制造技术的现状及其发展趋势摘要：快速模具制造技术作为一项系统工程技术，有效融合了信息与控制技术、材料学以及激光技术等，其发展速度可见一斑。
自快速模具制造技术诞生以来，已经被广泛应用到航空航天、医疗、汽车以及加点分制造行业之中。
快速模具制造技术的飞跃式发展，特别是在快速制造金属模具的广泛应用，使得产品的质量更加优质，价格更加低廉，帮助企业获得更大经济效益，这也是国内外学者、企业关注的重点。
对于此，本文对快速模具制造技术的现状及其发展趋势展开探讨。
关键词：快速模具制造技术；现状分析；发展趋势1快速模具制造技术概述快速成型技术是自20世纪末开始发展出的一项具有非常重要意义的制造技术，该技术主要是由激光技术、驱动技术、CAD/CAM技术、数控技术、新型材料所构成，该技术自应用以来，在机械制造企业的产品创新、产品开发等方面都起着非常关键性的作用，虽然工作人员在使用该技术时所采用的制作原材料之间会存在着一定的差异性，但是技术应用中所体现出的主要工作原理均是由分层制作、逐层叠加的方式来完成的，从数学的层面上来说，该技术原理与数据的积分过程有着异曲同工之处，从宏观的角度上来说，该技术的应用形式与3D打印技术相似。
该技术在实际应用中的特征主要体现在成型快、适用性强、制作周期短、操作简便、集成性高等等。
快速模具制造作为新型制造技术，对制造行业具有极大促进作用。
该技术应用范围较为广泛，既能用于汽车制造业，又能生产家电器材。
模具制造技术，能提高制造效率，创造企业价值。
2快速模具制造技术模具制作2.1软质模具软质模具主要是由一些软性材料制作而成，适用于产品数量为50-5000左右的生产企业，市场上常见的软性材料有环氧树脂、锌合金、硅橡胶、低熔点合金、铝金属等等，该类型的模具在使用过程中具有成本低廉、周期短等优势，而工作人员在使用快速成型技术来制作软质模型时主要会使用以下方法：第一，硅橡胶法，通过该方法所制造的硅橡胶模具不仅有良好的弹性，同时还可以在模具上制作一些非常精美的纹路，但是该类模具的适用性不强；第二，树脂法，当模具的需求量非常大时，工作人员可以使用树脂材料作为模具的制作原材料，并且通过合理地使用快速成型技术中原型压铸的方式来高效率地完成该类型模具的批量制作；第三，金属法，工作人员使用该方法进行模具制作时，通常以RP8d为原型，并且在此基础上将金属合金均匀地喷涂于模型的外表面，并且将模具的制作原材料快速地填入模具内，完成金属模具的制作，该方法的优势在于操作简便、一次成型、制作周期短、耐磨性强等等；第四，电铸法，该模具制作法与上述我们所提到的金属喷涂法相类似，电铸法主要是利用电化学的基本原理，将PR8d圆形的外表面通过电解沉淀的方式进行模具的制作，通过该方法制作而成的模具具有均匀性强、精度高等优势。
快速成型与制造技术发展现状与趋势
形的要求。
另外，快速成型技术在⽛科⽅⾯也有⼴泛的应⽤。
制造领域如前所述，快速成型技术在制造领域应⽤最多，达到了67%，⼀⽅⾯显⽰出了RP技术在⽣产制造业独特的优势，另⼀⽅⾯也显⽰出了制造⾏业对新技术、新⼯艺的需求。
严格来说，⽬前RP 技术应⽤在制造领域中的⽅式并不是前⽂所定义的快速制造（RM），即并不是利⽤RP设备直接制造不经过再加⼯即可使⽤的制品。
通常RP技术在制造业的应⽤主要在产品试制和试验阶段（57%），⽐如功能检测和装配检测等。
同时，也有利⽤RP技术直接制造的例⼦。
波⾳公司建⽴了⼀整套的“定制⽣产（Production On Demand-POD）”⽣产流程，可以在很短时间内制造传统加⼯⽅法很难加⼯的航空航天⼯业中的导风管道。
RP技术的发展就⽬前RP技术的发展来说，其⽣产的制品在表⾯粗糙度、精度、可重复性和制品质量⽅⾯与传统制造⽅法均存在差距。
这也是现在RP技术发展的⼀个重要的⽅⾯。
现存的RP⼯艺以及⼯艺链条都必须经历⼀段发展以实现⼀个可靠、安全的技术，来达到⼯艺所要求的精度和质量。
上⽂提到的RP⼯艺都有⼏乎相同的精度（0.1-0.2mm/100mm）和粗糙度（Ra 5-20µm）和较低的可重复性。
进⼀步的改进应该从机械设计⽅⾯开始⼿，可以通过技术回馈系统来实现。
为了提⾼制品的质量，将出现RP⼯艺和传统⼯艺相结合的复合⼯艺设备。
在设备本⾝和材料⽅⾯，⽬前研究的主要⽅向⼤多集中于加⼯⽅法、加⼯设备、激光发⽣器和材料等⽅⾯，⽬的在于提⾼制品的强度、耐久性和精度，同时也⼒于提⾼⽣产制品的周期⽅⾯。
这些研究，终究会为快速成型到快速制造的过渡提供强⼤的动⼒。
快速成型技术经过20余年的发展⽬前已经在加⼯⽅法、材料等⽅⾯取得了研究⽅⾯的突破。
在市场推⼴⽅⾯，也取得了⼀定成绩。
但是就从快速成型（RP）到快速制造（RM）的过程来看，进展仍不理想。
在市场⽅⾯，2001年快速成型技术已经⽣产了近350万套模具和产品原型，并在此后以每年20%的速度稳定增长。
2023年快速成型机行业市场分析现状
2023年快速成型机行业市场分析现状快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是一种通过数字化三维模型的快速制作，将设计模型迅速变成实物的技术。
快速成型机是实现快速成型技术的核心设备之一，通过叠加材料或固化液体，逐层构建出物理模型。
目前，快速成型机行业正处于高速发展阶段。
其主要原因有三个方面：技术的进步、市场的需求和政策的支持。
首先，随着科技的发展，快速成型技术也得到了长足的进步。
原来的快速成型技术只能制作简单的模型，而现在的快速成型技术已经能够制作出复杂的结构和功能性零件，甚至逐渐应用于医疗、航空航天和汽车工业等领域。
例如，医疗领域可以应用于定制假体、医疗器械的开发等；航空航天领域可以应用于模型设计和试验；汽车工业可以应用于零部件的快速制造。
这些技术的进步，大大提高了快速成型机的应用范围和市场需求。
其次，市场对于快速成型技术的需求也非常旺盛。
随着商品经济的发展，不同行业都在追求更快、更精确的产品开发周期。
快速成型技术能够将产品的设计、制造和测试时间大大缩短，从而提高企业的竞争力。
此外，快速成型技术还可以提供个性化的定制服务，满足消费者多样化的需求。
因此，快速成型机市场的前景非常广阔。
最后，政府在发展快速成型机行业方面给予了很大的支持。
政府通过出台相关政策和支持措施，鼓励企业进行科学技术研发和创新，提高快速成型机的研发和生产水平。
此外，在一些关键技术和领域，政府还加大了对科技型企业的投资和支持力度。
这样一来，快速成型机行业的整体水平得到大幅提升，市场的竞争也更加激烈。
总的来说，快速成型机行业正处于快速发展的阶段，市场前景广阔。
随着科技的进步、市场的需求和政府的支持，快速成型机技术将会在更多领域发挥重要作用，为各行各业提供更好的产品和服务。
然而，要实现行业的持续发展，还需要进一步提高技术水平、降低成本，不断提升快速成型机的性能和品质，满足市场的不断变化需求。
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快速成形制造技术现状及进展
用途－新产品设计验证
在产品开发研制 过程的不同阶段中， 设计修改对产品成本 的影响以指数级数上 升。如果设计方案在 早期修改得越完善， 在修改代价越来越昂 贵的后期阶段，不得 已的反复就会越少， 产品的研发总成本就 越低。
用途－制作样件
图 3 传 真 机 BABS塑 料 组 装 样 件
快速成形制造技术现状及进展
用途－快速工具制造
• 复杂板金模具 • 精密铸造模具 • 注塑模具 • 粉末冶金模具
快速成形制造技术现状及进展
用途－制作医学模型
• 根据CT或核磁测量的患者骨骼断层数据，利用 CAD建模技术得到病人的骨骼三维模型，用RPM 技术做出样件，作为确定手术方案的依据。
快速成形制造技术
现状及进展
快速成形制造技术现状及进展
简介
快速成形制造技术又称为快速原型制造技nufacturing 简称RPM) 。
其基本原理是利用CAD三维设计的结果和逐层堆积 的方式制造零件。
传统零件制造方法有去除法和变形法，而RPM方法 是靠添加材料来制造零件，又称为材料添加制造法 (Material Additive Manufacturing 或 Material Increase Manufacturing)，
快速成形制造技术现状及进展
用途－制作雕塑艺术品
• 雕塑包括艺术创作过程和加工制作的过程。制作过程 的失误可能使最终的作品无法体现原有的创作思想。 RPM技术可以使制作过程避免失真，真实体现雕塑家 的创作思想。
快速成形制造技术现状及进展
RPM技术分类及原理
当前成熟的RPM技术有：
• 光固化立体造型(Stereo lithography apparatus, SLA) • 选区激光烧结技术(Selective laser sintering, SLS) • 熔融沉积技术(Fused deposition modeling, FDM) • 分层物体制造(Laminated object manufacturing, LOM) • 三维打印技术(3D printing, 3DP) • 激光敷层技术(Laser clading, LC)
快速成形制造技术现状及进展
用途－制作样件
• 向用户提供样件，有利于用户对设计进 行评价，有利于对用户订货的快速反应。
• 向销售部门提供样件，进行市场宣传。 • 为工程投标提供样件，为竞标创造有利
条件。 • 实物模型使得设计思想更易理解，因而
具有更好的说服力，有利于促销、竞标。
快速成形制造技术现状及进展
快速成形制造技术现状及进展
用途－新产品设计验证
• 设计思想验证：检验实物是否体现了造型、结构等方 面的设计思想，同时也可检验原设计是否存在缺陷。
• 功能验证：检验零件的某些性能是否满足要求，例如 使用的舒适性等。
• 工艺性验证：用实物检验零件的可制造性、可装配性。 增强设计部门和制造部门的沟通，促进DFX和CE技术 的实施。
快速成形制造技术现状及进展
分类及原理－SLA
• 第三种逐点固化方式是采用两个频率不同的激光器， 激光束相互垂直，在光敏树脂中相交。其中一束激光 将树脂激活到可逆的亚稳状态，另一束激光使树脂发 生聚合。
• 逐层固化方式是采用一系列掩模逐个遮盖液态感光树 脂，掩模图案是根据零件每层的截面形状制做的，透 光部分代表零件截面形状，UV射线通过掩模照射在树 脂表面，零件截面形状部分被固化，其余部分仍为液 态树脂，逐层固化后成为树脂零件。这种方式的成型 速度高于逐点固化方式，不需要激光器，设备成本低。
快速成形制造技术现状及进展
SLA技术特点
✓耗材为光敏树脂，价格高，原料种类少； ✓材料利用率高，接近100％； ✓成形过程分辨率高，零件精度高，表面质量好； ✓适于成型复杂形状的中小零件； ✓成形过程中需要有支撑结构； ✓设备投资大，生产率高。
快速成形制造技术现状及进展
分类及原理－SLS
选区激光烧结技术(Selective laser sintering SLS) 在工作台上均匀的铺一层热敏粉末，厚约0.1～0.2 mm。 辅助加热装置将其加热到熔点以下温度。利用激光在 计算机控制下对粉末层进行有选择的照射，使被照射 粉末达到其烧结温度，粉末颗粒间发生表层粘接，从 而烧结在一起。然后工作台下降一层高度，在已烧结 层上再铺一层粉末。这样逐层烧结形成三维实体。成 型材料为各种可烧结粉末，如石蜡、塑料、低熔点金 属粉末，或它们的混合粉末。
快速成形制造技术现状及进展
分类及原理－SLS
北京隆源公司的 AFS－320快速成形机
快速成形制造技术现状及进展
SLS技术特点
快速成形制造技术现状及进展
分类及原理－SLA
光固化立体造型(Stereo lithography apparatus, SLA) 分为逐点和逐层二种固化方式 第一种逐点固化方式是利用紫外激光在计算机控制下 对液态感光树脂进行逐点扫描，使被扫描区液态树脂表 层发生光聚合而固化，形成一个薄层的二维图形。然后 工作台下降一层高度，激光器对覆盖在表层的液态树脂 再次扫描，形成另一个薄层的二维图形……，最终形成 三维实体模型。
有的文献中将这类技术又称为实体自由成形制造 (Solid Freeform Fabrication 简写为SFF)，强调可以成 形任意复杂的实体。
快速成形制造技术现状及进展
用途
✓新产品设计验证 ✓制造样件 ✓快速工具制造(Rapid tooling) ✓零件的直接生产 ✓制作医学模型 ✓制作雕塑艺术品
快速成形制造技术现状及进展
分类及原理－SLA
美国3D SYSTEM的 SLA激光快速成型机
快速成形制造技术现状及进展
分类及原理－SLA
• 第二种逐点固化方式是采用紫外光源光笔对光敏树脂 扫描，完成逐点固化。这种设备不采用激光器，所以 设备价格低，运行费用低。但其扫描精度和扫描速度 均低于前者。
西交大研制的紫外光笔 扫描CPS快速成形机