快速原型技术简介讲解
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LOM工艺采用薄片材料，如 纸张、塑料薄膜等。 其工作原理如图，由系统 控制微机指令，步进电动机带 动主动辊芯转动，使纸卷转动 并在切割台面上自右向左移动 预定的距离。同时，工作台升 高至切割位置。之后热压装置 中的热压辊自左向右滚动，对 工作台上方的纸及涂敷于纸的 下表面的热熔胶加热、加压， 使纸粘于基底上。激光切割头 依据分层截面轮廓线切割纸， 并在余料上切出长方形边框，
目前主要的快速原型工艺方法有光 固化（SLA）、分层实体成型 （LOM）、粉末烧结成型（SLS)、 熔融挤压成型（FDM）几种。
1.1快速原型工艺的产生
一类是其成型过程中以减少为特征，通过各种方 法将零件毛坯上多余的材料去除（如切削加工、 磨削加工等），从而得到所需工件。
传统的加 工方法
（根据零件 的成型过程）
2.1 光固化成型
SLA工艺是基 于液态光敏树脂 的光聚合原理而 工作的。
采用一定波长 和强度的紫外激 光束有选择地照 射液态光敏聚合 物，被照射的也 太光敏聚合物迅 速发生聚合反应， 分子量急剧增大 发生相变，由液 态固化生成三维 实物。
2.1.1 光固化成型工艺过程
1. 模型及支撑设计
在成形中，未被激光束照射的部分材料仍为液态，它不能使制件 上的孤立和悬臂轮廓定位。因此，必须设计和制作支撑结构。
用CAD软件设计
工件的3D模型
用三维激光扫描设备对 已有的实物数字化
模型近似处理，文件格式转换成STL格式
前 处 理
对3D模型逐层切片，求每层截面轮廓
逐层快速成型 逐层快速成型 三维样品 三维样品 表面处理 最终工作
分 层 叠 加 成 型 后 处 理
1.3 快速原型技术的特点
RP采用了一种全新的 “增加材料”的加工方法， 与传统的“去除材料”的加 工方法完全不同。
3. 原型制作
液态光敏树脂逐层固化而形成原型件。
4. 后处理
原型制作完毕，需进行剥离，以便去除废料和支撑结构，有 时还需进行后固化、修补、打磨、抛光、表面涂覆、表面强化处 理等，这些工序统称为后处理。
2.1.2 光固化成型工艺优点
SLA工艺优点如下：
尺寸精度高，可达±0.1mm，是RP技术中最高的； 原型表面质量优良； 可以制作结构复杂、细小的模型； 系统非常稳定，成形过程自动化程度高；
1.2 快速原型技术的工艺过程
第一步：设 计出所需零 件的计算机 三维模型
第二步：根据 工艺要求，按 照一定的规律 将该模型离散 为一系列有序 的单元
第三步：将 离散后的模 型在Z向按一 定的厚度进 行分层
第四步：输入加工 参数，自动生成数 控代码，最后由原 型机成形一系列的 层片并自动粘接得 到一个三维实体
它将复杂的三维实体分 解成简单的平面二维加工的 组合，因此它完全不需要传 统的加工机床和加工模具， 进而相比传统加工而言能节 省70%~80%的加工工时和降 低60%~80%的成本。
制造任意复杂 形状的三维 实体 广泛的应用 领域 无需专用夹具 或工具
RP的特点
良好的经济 效益 无人干预或 较少人干预
快速原型技术
目 录
§1 快速原型原理
§2
几种典型的快速原型工艺简介
§3 快速原型工艺的发展趋势
1.快速原型技术的原理
20世紀80年代末以來出现了一种崭 新的不同于传统观念的制造技术— —快速原型制造技术，被认为是最 近20年来制造领域的一次重大突破。
因其具有产品制造的集成化、自动 化、快速化等突出优点，能适应速 度经济时代对市场需求的快速响应， 已经广泛应用于产品原型制造、模 具制造行业中，并已经取得了良好 的效果。
成形速度快
材料适用性好
2.快速原型工艺
目前快速原型技术 的工艺方法已经有几十 种，并且新的工艺方法 还在不断出现。RP系统 由选取的物料分为三大 类：液态（如SLA、SGC、 HISD等)、粉末粒子 （SLS、3DP）和薄层材 料（LOM、SFP).。 其中商品化比较好 的快速原型主要还是 SLA、LOM、SLS、FDM、 3DP这几项技术。下面 分别对它们进行简要介 绍。
2.2.3 LOM的工艺过程
1. 制作基底 2. 原型制作
3. 去除余料
4. 后处理 余料去除以后，为提高原型表面状况和机械强度，保 证其尺寸稳定性、精度等方面的要求，需对原型进行后置 处理，比如防水、防潮、加固和使其表面光滑等，通常采 用的后置处理工艺包括修补、打磨、抛光、表面涂覆等。
2.2.4 LOM成型工艺的特点
可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型。
2.2 分层实体制造
分层实体制造时在SLA工艺 之后发展起来的又一种快速原 型工艺，它是一种很容易被理 解的分层叠加制造方法，通过 对原料进行分层叠加与激光切 割来形成零件。
汽车发动机排气管的精铸母模
奥迪轿车刹车钳体精铸 母模的LOM原型
2.2.1 分层实体制造的原理
2.2.2 LOM成型工艺的特点
工作台连同被切出的 轮廓层下降至一定高度后， 步进电动机驱动主动辊再 次沿逆时针方向转动，直 至完成最后一层轮廓粘合 和切割。从工作台上取下 被边框所包围的长方体， 用小锤敲打使大部分由小 网格构成的小立方块废料 与制品分离，再用小刀从 Leabharlann Baidu品上提出残余的小立方 块，得到三维原型制品。
另一类是材料的质量在成型过程中基本保持不变， 如通过各种压力成型方法以及各种铸造方法得到 的工件。
然而为了适应市场日新月异的变化以及解决产品生命周期缩短 带来的挑战，企业必须重视新产品的不断开发和研制。
正是在这种情况下，快速原型技术也就应运而生。
快速原型英文名字为Rapid Prototyping（快速原型制造、快 速原型、快速成形），常常简称为RP。
工件底部也要加支撑，以使工件成形后顺利从工作台取下。
成形完毕后应小 心除去支撑，从 而得到最终所需 的工件。
2.1.1 光固化成型工艺过程
2. 分层处理
采用分层软件对CAD模型的STL格式文件进行分层处理，得到 每一层截面图形及其有关的网格矢量数据，用于控制激光束的扫描 轨迹。分层处理还包括层厚、建立模式、固化深度、扫描速度、网 格间距、线宽补偿值、收缩补偿因子的选择与确定。
目前主要的快速原型工艺方法有光 固化（SLA）、分层实体成型 （LOM）、粉末烧结成型（SLS)、 熔融挤压成型（FDM）几种。
1.1快速原型工艺的产生
一类是其成型过程中以减少为特征，通过各种方 法将零件毛坯上多余的材料去除（如切削加工、 磨削加工等），从而得到所需工件。
传统的加 工方法
（根据零件 的成型过程）
2.1 光固化成型
SLA工艺是基 于液态光敏树脂 的光聚合原理而 工作的。
采用一定波长 和强度的紫外激 光束有选择地照 射液态光敏聚合 物，被照射的也 太光敏聚合物迅 速发生聚合反应， 分子量急剧增大 发生相变，由液 态固化生成三维 实物。
2.1.1 光固化成型工艺过程
1. 模型及支撑设计
在成形中，未被激光束照射的部分材料仍为液态，它不能使制件 上的孤立和悬臂轮廓定位。因此，必须设计和制作支撑结构。
用CAD软件设计
工件的3D模型
用三维激光扫描设备对 已有的实物数字化
模型近似处理，文件格式转换成STL格式
前 处 理
对3D模型逐层切片，求每层截面轮廓
逐层快速成型 逐层快速成型 三维样品 三维样品 表面处理 最终工作
分 层 叠 加 成 型 后 处 理
1.3 快速原型技术的特点
RP采用了一种全新的 “增加材料”的加工方法， 与传统的“去除材料”的加 工方法完全不同。
3. 原型制作
液态光敏树脂逐层固化而形成原型件。
4. 后处理
原型制作完毕，需进行剥离，以便去除废料和支撑结构，有 时还需进行后固化、修补、打磨、抛光、表面涂覆、表面强化处 理等，这些工序统称为后处理。
2.1.2 光固化成型工艺优点
SLA工艺优点如下：
尺寸精度高，可达±0.1mm，是RP技术中最高的； 原型表面质量优良； 可以制作结构复杂、细小的模型； 系统非常稳定，成形过程自动化程度高；
1.2 快速原型技术的工艺过程
第一步：设 计出所需零 件的计算机 三维模型
第二步：根据 工艺要求，按 照一定的规律 将该模型离散 为一系列有序 的单元
第三步：将 离散后的模 型在Z向按一 定的厚度进 行分层
第四步：输入加工 参数，自动生成数 控代码，最后由原 型机成形一系列的 层片并自动粘接得 到一个三维实体
它将复杂的三维实体分 解成简单的平面二维加工的 组合，因此它完全不需要传 统的加工机床和加工模具， 进而相比传统加工而言能节 省70%~80%的加工工时和降 低60%~80%的成本。
制造任意复杂 形状的三维 实体 广泛的应用 领域 无需专用夹具 或工具
RP的特点
良好的经济 效益 无人干预或 较少人干预
快速原型技术
目 录
§1 快速原型原理
§2
几种典型的快速原型工艺简介
§3 快速原型工艺的发展趋势
1.快速原型技术的原理
20世紀80年代末以來出现了一种崭 新的不同于传统观念的制造技术— —快速原型制造技术，被认为是最 近20年来制造领域的一次重大突破。
因其具有产品制造的集成化、自动 化、快速化等突出优点，能适应速 度经济时代对市场需求的快速响应， 已经广泛应用于产品原型制造、模 具制造行业中，并已经取得了良好 的效果。
成形速度快
材料适用性好
2.快速原型工艺
目前快速原型技术 的工艺方法已经有几十 种，并且新的工艺方法 还在不断出现。RP系统 由选取的物料分为三大 类：液态（如SLA、SGC、 HISD等)、粉末粒子 （SLS、3DP）和薄层材 料（LOM、SFP).。 其中商品化比较好 的快速原型主要还是 SLA、LOM、SLS、FDM、 3DP这几项技术。下面 分别对它们进行简要介 绍。
2.2.3 LOM的工艺过程
1. 制作基底 2. 原型制作
3. 去除余料
4. 后处理 余料去除以后，为提高原型表面状况和机械强度，保 证其尺寸稳定性、精度等方面的要求，需对原型进行后置 处理，比如防水、防潮、加固和使其表面光滑等，通常采 用的后置处理工艺包括修补、打磨、抛光、表面涂覆等。
2.2.4 LOM成型工艺的特点
可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型。
2.2 分层实体制造
分层实体制造时在SLA工艺 之后发展起来的又一种快速原 型工艺，它是一种很容易被理 解的分层叠加制造方法，通过 对原料进行分层叠加与激光切 割来形成零件。
汽车发动机排气管的精铸母模
奥迪轿车刹车钳体精铸 母模的LOM原型
2.2.1 分层实体制造的原理
2.2.2 LOM成型工艺的特点
工作台连同被切出的 轮廓层下降至一定高度后， 步进电动机驱动主动辊再 次沿逆时针方向转动，直 至完成最后一层轮廓粘合 和切割。从工作台上取下 被边框所包围的长方体， 用小锤敲打使大部分由小 网格构成的小立方块废料 与制品分离，再用小刀从 Leabharlann Baidu品上提出残余的小立方 块，得到三维原型制品。
另一类是材料的质量在成型过程中基本保持不变， 如通过各种压力成型方法以及各种铸造方法得到 的工件。
然而为了适应市场日新月异的变化以及解决产品生命周期缩短 带来的挑战，企业必须重视新产品的不断开发和研制。
正是在这种情况下，快速原型技术也就应运而生。
快速原型英文名字为Rapid Prototyping（快速原型制造、快 速原型、快速成形），常常简称为RP。
工件底部也要加支撑，以使工件成形后顺利从工作台取下。
成形完毕后应小 心除去支撑，从 而得到最终所需 的工件。
2.1.1 光固化成型工艺过程
2. 分层处理
采用分层软件对CAD模型的STL格式文件进行分层处理，得到 每一层截面图形及其有关的网格矢量数据，用于控制激光束的扫描 轨迹。分层处理还包括层厚、建立模式、固化深度、扫描速度、网 格间距、线宽补偿值、收缩补偿因子的选择与确定。