快速成型技术概述
快速成型技术名词解释
快速成型技术名词解释快速成型技术是一项技术，它可以使制造业的工人以更快的速度制造出更加精细的产品。
近年来，快速成型技术受到越来越多的注意，应用于各种行业，被广泛用于产品设计和制造。
快速成型技术是由计算机控制的，可以控制机器运动，形成有规律的加工过程，以此实现零件的快速成型。
它主要分为三类：数控加工，三维打印以及机器视觉技术。
数控加工是一种用计算机控制机器，根据3D模型和CAM程序来制造产品的技术。
这种技术有助于实现快速的成型，准确的加工尺寸，低成本，高效的加工过程。
三维打印是一种通过添加一层又一层的材料，利用计算机模型制造物品的技术。
它的优点是快速、正确，可以在非常短的时间内创建出复杂的模型，可以根据需要自由更改模型，减少加工时间，并有效地提高产品质量。
机器视觉技术是一种通过计算机分析图像来实现三维定位的技术。
它可以把机器与环境中的物体联系起来，使机器能够捕获到物体的形状、尺寸、位置等信息，用于快速成型。
在快速成型技术中，数控加工是一种关键技术。
它可以准确控制和执行加工程序，使零件具有更高的一致性，并可以实现更精细、更复杂的加工。
三维打印可以用于制造一些复杂的零件，它可以更有效地制造零件，并且具有非常快的速度。
机器视觉技术则可以实现对被加工零部件的快速、精确的过程检测，以便快速成型。
总的来说，快速成型技术的应用可以提高制造业的生产效率，减少成本，提升产品质量，为制造业提供了一种新的制造模式。
它不仅可以大大提高制造业的生产效率，还可以增强了制造业运作的灵活性，满足当下客户对于快速交付的需求。
快速成型技术的应用不仅有利于提高产品质量，也实现了资源的有效利用，促进了社会的可持续发展。
在未来，将会有更多的应用程序和新的技术出现，更好地满足客户的需求，使制造业更加先进和可持续。
快速成型技术
其在处理速度上都可以很好的满足需求，而且时间跨度不大，有利于实现产品开发的高速闭环反馈。 其二：集成化，快速成型技术使得设计环节和制造环节达到了很好的统一，我们知道在快速 成型的操作过程中，计算机中
的CAD模型数据会通过软件转化的方式，自动生成数控指令，依据数据的转化实现对于部件的合理加工。由此看来设计和 制造之间的鸿沟不再存在，达到了高度的集约化。 其三：适用性，快速成型技术，适翻分层技术制造工艺，将复杂的三维切成二维来处理，极大的简化了加工流程，在不存 在三维刀具的干涉的前提下，高效的处理好复杂的中空结构。无论是从理论上来讲，还是从实践上来讲，其技术的适用性 可以应对任何的复杂构件制造。 其四：可调整性，快速成型技术，即真正意义上的数字化系统，是制造业中的利器，我们操作员仅仅需要合理设置一下相 关的参数和属性， 就可以有针对性的处理好各种产品的样品制造和小批量生产；而且在此过程中，保证了成型过程的柔韧 性。 其五：自动化，快速成型技术，实现了完全的自动化成型，只要操作人员输入相关的参数,在不需要多少干涉的情况下，实 现整个过程的自动运行。
从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及，为新的制造技 术的产生奠定了技术物质基础。
快速成型技术
知识创造未来
快速成型技术
快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是一种快速制造技术，又称为3D打印技术。
它利用计算机辅助设计（CAD）文件为基础，通过逐层堆积材料以构建三维实体模型。
快速成型技术的原理是将CAD文件切割为一系列薄片，并逐层堆积材料形成实体模型。
常用的堆积方式包括层叠堆积、液体固化和粉末烧结等。
材料可以是塑料、金属、陶瓷等。
快速成型技术具有快速、灵活、低成本等优点。
它可以迅速制造出产品的样品，帮助设计师进行实物验证和功能测试。
同时，快速成型技术也可以用于批量生产少量产品或个性化定制产品。
目前，快速成型技术已广泛应用于各个领域，包括汽车、航空航天、医疗器械、消费品等。
它在产品开发和制造过程中起到了重要的作用，提高了设计效率和产品质量，同时缩短了产品上市时间。
1。
快速成型技术概述
和其他几种快速成型方法相比，该方一法也存在着许多缺点。主要有：
三、光固化成型工艺
四、叠层实体制造工艺
叠层实体制造工艺的基本原理
四、叠层实体制造工艺
2.叠层实体制造技术的特点 其主要特点如下： ( 1 )原型精度高。 ( 2 )制件能承受高达200℃ 的温度，有较高的硬度和较好的力学性能，可进行各种切削加工。 ( 3 )无须后固化处理。 ( 4 )无须设计和制作支撑结构。 ( 5 )废料易剥离。 ( 6 )可制作尺寸大的制件。 ( 7 )原材料价格便宜，原型制作成本低。
( 1 )能承受一定高温。 ( 2 )与成型材料不浸润，便于后处理。 ( 3 )具有水溶性或者酸溶性。 ( 4 )具有较低的熔融温度。 ( 5 )流动性要好。
五、熔融沉积快速成型工艺
选择性激光烧结工艺的基本原理
当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。
01
1940年，Perera提出相似的方法，即沿轮廓线切割硬纸板，然后堆叠，使这些纸板形成三维地貌图。
02
1964年，Zang进一步细化了该方法，建议用透明的纸板，每一块均带有详细的地貌形态标记。
03
1972年，Matsubara使用光固化材料，光线有选择地投射或扫射到这个板层，将规定的部分硬化，没有扫描或没有一硬化的部分被某种溶剂溶化。
04
五、熔融沉积快速成型工艺
五、熔融沉积快速成型工艺
2.熔融沉积工艺的特点 熔融沉积快速成型工艺之所以被广泛应用，是因为它具有其他成型方法所不具有的许多优点。具体如下： ( 1 )由于采用了热融挤压头的专利技术，使整个系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全。 ( 2)成型速度快。 ( 3 )用蜡成型的零件原型，可以直接用于熔模铸造。 ( 4 )可以成型任意复杂程度的零件。 ( 5 )原材料在成型过程中无化学变化，制件的翘曲变形小。 ( 6 )原材料利用率高，且材料寿命长。 ( 7 )支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易。
快速成型技术介绍
1、新产品研制开发阶段的试验验证 2、新产品投放市场前的调研和宣传 3、基于快速成型技术的快速制模（RT）技术 由于RP方法对使用材料的限制，并不能够完全替代 最终的产品。在新产品功能检验、投放市场试运行和准确 获得用户使用后的反馈信息等方面，仍需要由实际材料制 造的产品。因此， 需要利用RP原型作母模来翻制模具， 这便产生了基于RP的快速模具制造技术（RT）。 RP+RT技术提供了一条从模具的CAD模型直接制造 模具的新概念和方法。它将模具的概念设计和加工工艺集 成在一个CAD／CAM系统内，并行工程的应用，为信息 流的畅通流动创造了良好的条件。
图12、FDM快出成型支撑结构图
三、快速成型技术的应用
快速成型技术的最初应用主要集中在产品开发中的设 计评价、 功能试验上。 设计人员根据快速成型得到的试 件原型对产品的设计方案进行试验分析、 性能评价 ,借此 缩短产品的开发周期、 降低设计费用。经过十几来的发 展 ,快速成型技术早已突破了其最初意义上的 “原型” 概 念 ,向着快速零件、 快速工具等方向发展。 目前RP技术已得到了工业界的普遍关注, 尤其在家用 电器、汽车、玩具、轻工业产品、建筑模型、医疗器械及 人造器官模型、航天器、军事装备、考古、工业制造、雕 刻、电影制作以及从事CAD 的部门都得到了良好的应用. 其用途主要体现在以下6个方面。
加热丝状材料喷头扫描并喷出半流动状材料材料固化图9fdm原理图喷头是实现fdm工艺的关键部件喷头结构设计和控制方法是否合理直接关系到成型过程能否顺利进行并影响成型的质量另一方面为了提高生产效率可以采用多喷头美国3d公司推出的actua2100其喷头数多达96个
快速成型技术
一、快速成型技术概述 二、快速成型技术加工方法和设备 三、快速成型技术的应用 四、快速成型技术中的问题 五、展望
快速成型技术
快速成型技术1、快速成型简介快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。
自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
2、RP 技术的原理RP 技术是采用离散∕堆积成型的原理, 由CAD 模型直接驱动的通过叠加成型方出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型, 根据工艺要求将其按一定厚度进行分层, 把三维电子模型变成二维平面信息(截面信息), 在微机控制下, 数控系统以平面加工的方式有序地连续加工出每个薄层并使它们自动粘接成型, 图1 为RP 技术的基本原理。
图1 RP 技术的基本原理。
RP 技术体系可分解为几个彼此联系的基本环节: 三维CAD 造型、反求工程、数据转换、原型制造、后处理等。
2.1立体光固化成型(SLA)该方法是目前世界上研究最深入、技术最成熟、应用最广泛的一种快速成型方法。
SLA 技术原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描, 被扫描区域的树脂薄层( 约十分之几毫米) 产生光聚合反应而固化, 形成零件的一个薄层。
工作台下移一个层厚的距离, 以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂, 进行下一层的扫描加工, 如此反复, 直到整个原型制造完毕。
由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用, 故在工作时只需功率较低的激光源。
此外,因为没有热扩散, 加上链式反应能够很好地控制, 能保证聚合反应不发生在激光点之外, 因而加工精度高, 表面质量好, 原材料的利用率接近100%, 能制造形状复杂、精细的零件, 效率高。
第4章 快速成型概述
精选2021版课件
8
4.1.2 快速成型的过程
快速成型基于离散/堆积的思想， 将一个物理实体复杂的三维加工，离散 成一系列二维层片,然后逐点、逐面进行 材料的堆积成型。 是一种降维制造或者 称增材制造技术。
精选2021版课件
9
4.1.2 快速成型的过程
精选2021版课件
10
CAD模型 Z向离散化（分层）
第4章 快速成型技术概述
4.1 快速成型的原理
4.2 快速成型制造工艺的分类
4.2 快速成型技术的应用
4.3 快速成型技术的研究现状及发展趋
势
精选2021版课件
1
4.1 快速成型的原理
4.1.1 快速成型制造的基本概念 4.1.2 快速成型的过程 4.1.3 快速成型技术的特点
精选2021版课件
2
5）技术的高度集成。 集成了CAD、CAM、CNC、
激光、材料等技术。与反求工程（RE）、网络技
术等结合，成为产品精选开2021发版课的件 有力工具。
14
4.2 快速成型制造工艺的分类
一、按制造工艺所使用的材料的状态、 性能特征分为：
▪ 液态聚合、固化：原材料是液态的，利用光能 或热能使特殊的液态聚合物固化从而形成所需 的形状
数字模型可视化，可以进行设计评价、干涉检验，
甚至某些功能测试，将设计缺陷消灭在初步设计阶
段，减少损失。
精选2021版课件
19
1. 概念模型的可视化、零件的观感评价 2. 结构设计验证与装配效验 3. 性能和功能测试
精选2021版课件
20
应用一： 概念模型的可视化、零件的观感评价
消费品
精选2021版课件
精选2021版课件
快速成型技术及其应用
快速成型技术及其应用一、本文概述随着科技的迅速发展和市场竞争的日益激烈，产品的设计、开发和生产周期已经成为决定企业竞争力的关键因素。
在这一背景下，快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP技术）应运而生，以其独特的优势在生产制造领域引发了深刻的变革。
本文旨在全面介绍快速成型技术的基本概念、发展历程、主要类型及其在各行业中的应用实例，分析快速成型技术带来的经济效益与社会影响，并展望其未来的发展趋势和挑战。
通过对这一技术的深入探讨，我们期望能够帮助读者更好地理解并应用快速成型技术，以促进企业创新能力的提升和产业升级的加速。
二、快速成型技术的基本原理与分类快速成型技术（Rapid Prototyping, RP）是一种基于三维计算机辅助设计（CAD）数据，通过逐层堆积材料来制造三维实体的技术。
其基本原理可以概括为“离散-堆积”。
将三维CAD模型进行切片处理，得到一系列二维层面信息；然后，按照这些层面信息，通过特定的成型设备，如激光烧结机、熔融沉积机、光固化机等，将材料逐层堆积起来，最终形成与原始CAD模型一致的三维实体。
根据成型材料的不同和成型方式的差异，快速成型技术可以分为以下几类：熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling, FDM）：该技术使用热塑性材料，如蜡、ABS塑料等。
材料在喷头中加热至熔融状态，然后按照CAD模型的切片信息，通过喷头逐层挤出材料，冷却后形成实体。
光固化成型（Stereo Lithography, SLA）：使用液态光敏树脂作为材料。
在紫外光照射下，液态树脂逐层固化，形成实体。
该技术精度较高，适用于制造复杂结构和高精度的模型。
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）：采用粉末状材料，如塑料粉末、金属粉末、陶瓷粉末等。
在激光的作用下，粉末逐层烧结，形成实体。
该技术可以制造金属和陶瓷等高强度材料的零件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
快速成型技术概述
现代科学技术的飞速进展，尤其是微电子、计算机、数控技术、激光技术、材料科学的进步为制造技术的变革与进展制造了前所未有的机遇，使得机械制造能够突破传统的制造模式，进展出一项崭新的制造技术一一，快速成型技术。
诞生背景
快速成型技术的诞生主要有两方面的缘由：
1）市场拉动
市场全球化和用户需求共性化为先进制造技术提出了新的要求，随着市场一体化的进展，市场竞争越来越激烈，产品的开发速度成为竞争的主要冲突。
同时用户需求多样化的趋势日益明显，因此要求产品制造技术有较强的敏捷性，在不增加成本的前提下能够以小批量生产甚至单件生产产品。
2）技术推动
新技术的进展为快速成型技术的产生奠定了技术基础，信息技术、计算机技术的进展、CAD/CAM技术的进展、材料科学的进展一新材料的消失、激光技术的进展为快速成型技术的产生和进展奠定了技术基础。
快速成型技术就是在这样的社会背景下在80年月后期产生于美国并快速扩展到欧洲和日本。
由于即技术的成型原理突破了传统加工中的塑性成形（如锻、冲、拉伸、铸、注塑加工等和切削成形的工艺方法，可以在没有工装夹具或模具的条件下快速制造出任意简单外形又具有肯定功能的三维实体原型或零件，因此被认为是近二十年来制造技术领域的一次重大突破。
基本原理与特征
快速成型技术是一种将原型（或零件、部件）的几何外形！结构和所选材料的组合信息建立数字化描述模型，之后把这些信息输出到计算机掌握的机电集成制造系统进行材料的添加、加工，通过逐点、逐线、逐面进行材料的三维堆砌成型, 再经过必要的处理，使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求，实现快速！精确地制造原型或
实际零件、部件的现代化方法。
快速成型技术的特征为：
(1)可以制造出任意简单的三维几何实体；
(2)CAD模型直接驱动；
(3)成形设施无需专用夹具或工具；
(4)成形过程中无人干预或较少干预；快速成型技术的优势
(1)响应速度快：与传统的加工技术相比，RP技术实现了CAD模型直接驱动, 成形时间短，从产品CAD或从实体反求获得数据到制成原型，一般只需要几小时至几十个小时，速度比传统成型加工方法快得多"这项技术尤其适于新产品的开发，适合小批量、简单(如凹槽、凸肩和空心嵌套等)、异形产品的直接生产而不受产品外形简单程度的限制，还改善了设计过程中的人机沟通，使产品设计和模具生产并行，从而缩短了产品设计、开发的周期，加快了产品更新换代的速度，大大地降低了新产品的开发成本和企业研制新产品的风险。
(2)加工柔性高：RP技术将简单的三维加工技术分解成简洁的二维加工的组合，制造工艺大大简化。
因此，从理论上讲RP技术可以制造任意简单外形的原型产品。
从这个角度来讲，RP技术属于自由成型制造。
其含义有两点，一是指可以依据原型或零件的外形，无需使用工具、模具，而自由地成型；二是指不受外形简单程度的限制，能够制造任意简单外形与结构、不同材料复合的原型或零件。
(3)节能、环保、绿色制造：RP技术属于环保型技术，能源和原材料的采用率高。
从理论上讲，原料采用率可达100%,而且产生的噪音小，环境污染少。
快速成型技术的分类
RP技术的详细工艺不下30余种，依据其应用状况和商品化程度，最为典型的快速成型技术有以下四种：
1)光固化成形
光固化成形的原理是：将激光聚焦到液态光固化材料(如光固化树脂)表面，令其有规律地固化，由点到线到面完成一个层面的建筑，而后升降平台移动一个层片厚度的距离，重新掩盖一层液态材料，再建筑一个层面，由此层层迭加成为一个三维实体。
2)分层实体制造
该技术采纳激光或刀具对箔材进行切割，首先切割出工艺边框和原型的边缘轮廓线，而后将不属于原型的材料切割成网格状，通过升降平台的移动和箔材的送给可以切割出新的层片并将其与从前的层片粘结在一起。
这样层层迭加后得到一个块状物，
最终将不属于原型的材料小块剥除，就获得所需的三维实体。
这里所说的箔材可以是涂覆纸（涂有粘结剂覆层的纸）、涂覆陶瓷箔、金属箔或其他材质基的箔材。
3）选区激光烧结
此技术采纳激光对有很好密实度和平整度的粉末铺成的层面，有选择地直接或间接将粉末熔化或粘结形成一个层面，铺粉压实，再熔结或粘结成另一层并与前一层熔接或粘结，如此层层叠加为一个三维实体。
所谓直接熔结是将粉末直接熔化面连；间接尼龙材料SLS快速成型技术讨论熔结是指仅熔化粉末表面的粘结涂层，以达到相互粘结的目的，粘结则是指将粉末采纳粘结剂粘结，这里的粉末材料主要有蜡、聚碳酸脂、水洗砂等非金属粉以及金属粉如铁、钻、密以及它们的合金。
4）熔融沉积制造
FDM是指将热熔性材料（ABS、尼龙或蜡）通过加热器熔化，挤压喷出并积累一个层面，然后将其次个层面用同样的方法建筑出来，并与的一个层面粘结在一起，如此层层积累而获得一个三维实体。
快速成型技术的应用概况
依据不同的应用场合和需求，快速成型技术主要有4种层次的应用：
用于概念设计的原型：这种原型对精度和物理化学特性要求不高，主要要求成型速度快，精度适中，设施小巧，运行牢靠、清洁、无噪音，操作便利。
用于功能测试的原型：此原型对强度、刚度、耐温性、抗腐蚀性有肯定的要求，以满意测试要求；假如用于装配测试，则对材料成形的精度还有肯定要求。
用于制造模具或其原型：模具原型要求材料适应特定模具的制造要求，如对于消逝模铸造用原型，要求材料易于去除。
用于制造功能零件：功能零件则要求材料具有较好的力学性能和化学性能。
从技术的进展历程来看，最初主要应用于原型制造。
随着讨论的深化，现在许多讨论者都致力于讨论快速制造金属零件。
国际统计资料表明，原型中的三分之一被用来作为可视化的手段用于评估设计、帮助设计模具、沟通设计者与制造商及工程投标；四分之一被用来进行装配和性能测试；四分之一以上用于帮助完成模具制造。
目前，快速成型技术在模具、家用电器、汽车、航空航天、军工制造、材料工程、玩具、轻工产品、工业造型、建筑模型、医疗器械、人体器官模型、生物材料组织、考古、电影制作等领域都得到了广泛的应用。
快速成型技术是目前先进制造技术中进展最为快
速的一种，在短短一二十年的时间已经由最初的原理讨论进展到大规模实际生产应用。
目前已有10多种比较成熟的工艺方法用于原型零件的制造。
RP技术在产品开发中的关键作用和重要意义在实际应用中得到了很好的印证，不受外形或结构简单程度的限制，可以快速地将示于计算机屏幕上的设计变为可进一步评估的实物。
依据原型可对设计的正确性、造型合理性、可装配性和干涉，进行详细的检验。
对外形较简单而珍贵的零件(如模具)，假如直接依据CAD模型不经原型阶段就进行加工制造，这种简化的做法风险极大，往往需要多次反复才能胜利。
不仅延误开发的进度，而且往往需花费更多的资金。
通过原型的检验可将此种风险减到最低的限度。
一般来说,采纳快速产品开发(QRPM)技术，可削减产品开发成本30% — 70%,削减开发时间50%。
在快速模具制造方面，目前主要有RP间接制模和RP直接制模两种。
无需数控铁削，无需电火花加工，无需任何专用工装和夹具，直接依据原型将简单的工具和型腔制造出来，是当今RT技术的最大优势。