快速成型设备
快速成型技术
金属直接成形：
金属合金粉末的直接烧结。该方法基于SLS (激光选择性烧 结) 工艺。美国Austin大学在这方面进行了大量的研究，并 研制了成形高温材料的烧结设备。
用金属丝线，利用堆焊的方法成形金属零件。英国的 Nottingham 大学正在进行这方面的研究。
用激光切割金属板材，并用激光焊接的方法将各层截面连 接起来。
CT图像
点云
曲面
RP模型
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基于快速成型的人工生物活性骨骼制造原理
42
生物材料快速成型机
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网状弹力绷带和弹力网帽
升降颈托 （高分子）
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（四）微型机械/零件制造的研究开发
采用激光熔化金属粉末材料直接制造金属零件是RP技 术向RM发展的必然趋势，也是世界各国研究开发的热点。 微型部件，薄壁金属零部件，通信产品零部件等难于用传统 方法加工，适合于光化学快速成型。
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(一)产品开发过程中的设计评价和功能测试
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检验发动机外壳和管接头的装配情况
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奇瑞发动机进气管（石膏型铸造 ）
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发动机叶轮
风洞实验/寿命计算和热量计算 30
(二)快速制造模具及复杂金属零件（小批量）
蜡模
金刚砂模
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制作周期：10天 32
坦克发动机部件
飞机发动机部件
微型光快速成型CAD/CAM技术研究，是我国国防科工 委青年基金项目的一部分。采用激光直接烧结微细金属粉末 技术可以制造三维微型机械。
利用微纳粉末金属材料进行微成型目前尚处于探索阶段。 目前已经成功制作出壁厚只有100μm左右的微小金属件。
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桌面制造系统是RP领域产品开发的一个热点。RP设备系 统作为CAD系统三维图形输出的外设而被人们接受。而桌面系 统要求体积小，操作、维护简单，噪音、污染少，对环境无特 别要求，且成形速度快，但精度要求适当降低。美国Sanders Prototype 公司推出了廉价的桌面系统Model Maker。
浅析PCM快速成型技术
10.16638/ki.1671-7988.2021.07.040浅析PCM快速成型技术侯伟健，魏秀宾，徐光磊（山东格瑞德集团有限公司，山东德州253000）摘要：随着我国新能源电动汽车的快速发展，对电动汽车的性能要求也越来越高，其中电动汽车轻量化问题占据了首要位置，作为新能源电动汽车动力电池的上盖也成了主要减重目标。
文章主要介绍PCM快速成型技术、产品成型工艺及设备需求，并通过对PCM快速成型技术的介绍、技术优势、原材料与设备需求情况进行浅析，简述技术的应用现状、技术发展必要性及优化改进的建议。
关键字：PCM；FRP；电池盖；原材料；轻量化中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)07-126-03Brief Analysis of PCM Rapid PrototypingHou Weijian, Wei Xiubin, Xu Guanglei（Shandong Great Group Co., Ltd., Shandong Dezhou 253000）Abstract: With the rapid development of new energy electric vehicles (evs) in China, the performance requirements for evs are becoming higher and higher, and the issue of evs'lightweight occupies the primary position, as a new energy electric vehicle power battery cover has become the main target of weight reduction. This paper mainly introduces the PCM Rapid prototyping, product forming process and equipment requirements, and analyzes the PCM Rapid prototyping's introduction, technical advantages, raw materials and equipment requirements, the application status, necessity of technological develop -ment and suggestions for optimization and improvement are briefly described.Keywords: PCM; FRP; Battery cover; Raw materials; LightweightCLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)07-126-031 前言新能源汽车进入了迅速发展的时期，动力电池的能量密度等也不断提升，因此对高能量密度的电池安全问题的关注度也越来越高。
快速成型工艺的五个基本流程
快速成型工艺的五个基本流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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熔融挤压成型
FDM快速成型工艺简介相关专题：工艺技术时间：2009-04-06 16:09 来源：中国塑料产业链网由美国Stratasys公司推出的FDM设备是由Scott Crump于1988年最早开发出来快速成型技术。
材料包括聚酯、ABS、人造橡胶、熔模铸造用蜡和聚脂热塑性塑料等。
熔融沉积成型的工作原理是将热熔性材料（ABS、蜡）通过加热器熔化，材料先抽成丝状，通过送丝机构送进热熔喷头，在喷头内被加热融化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将半流动状态的材料按CAD分层数据控制的路径挤出并沉积在指定的位置凝固成形，并与周围的材料粘结，层层堆积成型。
熔融挤压成形工艺比较适合于家用电器、办公用品以及模具行业新产品开发，以及用于假肢、医学、医疗、大地测量、考古等基于数字成像技术的三维实体模型制造。
该技术无需激光系统，因而价格低廉，运行费用很低且可靠性高。
目前在汽车、家电、电动工具、医疗、机械加工、精密铸造、航天航空、工艺品制作以及儿童玩具等行业，已经在以下几个方面起到重要作用：1) 产品样本、设计评审、性能测试及装配实验。
用户根据快速制造的成型对设计方案进行评审，进行模拟性能测试和模拟装配试验，然后评估生产的可能性，最后将改进信息提供给设计人员，以便以后的修改和优化。
2) 将FDM技术和传统的模具制造技术结合在一起，快速模具制造技术可以缩短模具的开发周期，提高生产效率。
3) 在生物医学领域，根据扫描得到的人体分层截面数据，制造出人体局部组织或器官的模型，可以用于临床医学辅助诊断复杂手术方案的确定，即制造解剖学体外模型（体外模型）；也可以制造组织工程细胞载体支架结构（人体器官），即作为生物制造工程中的一项关键技术。
4) 在微型机械方面，采用某些工艺加工方法，如光固化法方法，快速成型制造技术可以用于微型机械的制造和装配。
5) 在其他领域，如快速成型技术还可以用于复制文物，制作工艺品的设计原型，展览模型等。
FDM成型特点：1)标准的工程热塑性塑料。
四种常见快速成型技术
四种常见快速成型技术FDM丝状材料选择性熔覆（Fus ed Dep osi tion Mod eling）快速原型工艺是一种不依*激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。
丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。
热塑性丝状材料（如直径为1.78m m的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。
这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。
但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
由于甲基丙烯酸ABS（M AB S）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。
但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。
FD M快速原型技术的优点是：1、操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。
3、尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配。
可快速构建瓶状或中空零件。
4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。
5、材料利用率高。
6、可选用多种材料，如可染色的A BS和医用A BS、PC、PP SF等。
FDM快速原型技术的缺点是：1、做小件或精细件时精度不如SLA，最高精度0.127mm。
2、速度较慢。
SL A敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereo litho gra phy）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。
在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。
快速成型技术-第六章
6.1 快速成型技术前期处理精度
1、三维建模的形体表达方法 随着计算机辅助设计技术的飞速发展,出现了许多三维建模的形体表达方 法,目前常见的有以下几种: (1) B-Rep法(Boundary Representation,边界表达法), B-Rep法是根据顶 点、边和面所构成的表面来精确地描述三维实体模型的,其优点是能快速 地绘制出立体或线框模型;缺点是由于其数据是以表格的形式出现的,因 此空间的占用量较大,描述不一定是唯一的,所得到的实体有时不很精确, 有可能会出现错误的孔洞和颠倒现象。 (2) CSG法(Constructive Solid Geometry,构造实体几何法),CSG法又称 为 BBG (Building-Block Geometry,积木块几何法),这种方法采用的是布 尔运算法则,将一些较简单的如立方体、圆柱体等体元进行组合,得到复 杂形状的三维实体模型。其最大优点是数据结构简单,无冗余的几何信息, 实体模型也较真实有效,且可以随时修改;缺点是该实体算法很有限,构成 图形的计算量较大而且费时。
(Solid Modeling)和表面造型(Surface Modeling)功能,后者对构造复杂的自由曲面有 着重要的作用。常用三维建模软件种类及特点已在第五章详细论述,目前用得最多 的是Pro/E软件,由于此软件具有强大的实体造型和表面造型功能,可以构造任意复 杂的模·型,因此被广泛使用。
(1) Pro/E软件。Pro/E是美国参数技术公司(Parametric Technology Corporation, PTC)研发的一个非常成功的建模软件。Pro/E软件彻底改变了机械CAD, CAM等传 统观念,采用参数化、数字化特征进行产品的三维建模,目前它已成为当今世界机械 领域的新标准。利用Pro/E软件进行产品的建模设计,能将设计至生产全过程进行有 机地集成,让所有用户都同时参与进行同一产品的设计与制造工作。
快速成型技术
b.设计的易达性
• 可以制造任意复杂形状的三维实体模型，快速成型技术不受零件几何 形状的限制，在计算机管理和控制下能够制造出常规加工技术无法实 现的复杂几何形状零件的建模，能充分体现设计细节，尺寸和形状精 度大为提高，零件不需要经一步加工。
c.快速性
• RP技术是一项快速直接地单件零件的技术。可以直接接受产品设计 （CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型，大大缩短新 产品开发周期、降低成本、提高开发质量。
分层实体成型——LOM成ห้องสมุดไป่ตู้工艺
• LOM(Laminated Object Manufacturing)工艺或称为叠层实体 制造，其工艺原理是根据零件分层几 何信息切割箔材和纸等，将所获得的 层片粘接成三维实体。其工艺过程是： 首先铺上一层箔材，然后用CO，激 光在计算机控制下切出本层轮廓，非 零件部分全部切碎以便于去除。当本 层完成后，再铺上一层箔材，用滚子 碾压并加热，以固化黏结剂，使新铺 上的一层牢固地粘接在已成形体上， 再切割该层的轮廓，如此反复直到加 工完毕，最后去除切碎部分以得到完 整的零件。该工艺的特点是工作可靠， 模型支撑性好，成本低，效率高。缺 点是前、后处理费时费力，且不能制 造中空结构件。
选择性激光烧结成型——SLS成型工艺
SLS(Selective Laser Sintering)工艺，常 采用的材料有金属、陶瓷、ABS塑料等材 料的粉末作为成形材料。其工艺过程是： 先在工作台上铺上一层粉末，在计算机控 制下用激光束有选择地进行烧结(零件的 空心部分不烧结，仍为粉末材料)，被烧 结部分便固化在一起构成零件的实心部分。 一层完成后再进行下一层，新一层与其上 一层被牢牢地烧结在一起。全部烧结完成 后，去除多余的粉末，便得到烧结成的零 件。该工艺的特点是材料适应面广，不仅 能制造塑料零件，还能制造陶瓷、金属、 蜡等材料的零件。造型精度高，原型强度 高，所以可用样件进行功能试验或装配模 拟。
第五章_熔融沉积快速成型工艺介绍
成型速度 原型精度
制造成本 复杂程度
零件大小 常用材料
较高 复杂
中小件
低 简单
中大件
较低 复杂
中小件
较低 中等
中小件
热固性光敏树 纸、金属箔、 石蜡、塑料、 石蜡、尼龙、 脂等 塑料薄膜等 金属、陶瓷等 ABS、低熔点 金属等 粉末
第五章
熔融沉积快速成型工艺
1 2 3
熔融沉积快速成型工艺的基本原理和特点
尺寸：254mm×254mm×305mm 尺寸：203mm×203mm×305mm
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
3D Systems公司自推出光固化快速成型系统及选择性激光烧 结系统后，又推出了熔融沉积式的小型三维成型机Invision 3-D Modeler系列。该系列机型采用多喷头结构，成型速度快，材料具
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
熔融沉积快速成型工艺对原型材料的要求：
材料的粘度 材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利挤出。材料的流动性差，需要很 大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，从而影响成型精度。 材料熔融温度 熔融温度低可以使材料在较低温度下挤出，有利于提高喷头和整个机械系统的寿命。可 以减少材料在挤出前后的温差，减少热应力，从而提高原型的精度。 材料的粘结性 FDM工艺是基于分层制造的一种工艺，层与层之间往往是零件强度最薄弱的地方，粘结 性好坏决定了零件成型以后的强度。粘结性过低，有时在成型过程中因热应力会造成层与层 之间的开裂。 材料的收缩率 由于挤出时，喷头内部需要保持一定的压力才能将材料顺利挤出，挤出后材料丝一般会 发生一定程度的膨胀。如果材料收缩率对压力比较敏感，会造成喷头挤出的材料丝直径与喷 嘴的名义直径相差太大，影响材料的成型精度。FDM成型材料的收缩率对温度不能太敏感， 否则会产生零件翘曲、开裂。 由以上材料特性对FDM工艺实施的影响来看，FDM工艺对成型材料的要求是熔融温度 低、粘度低、粘结性好、收缩率小。
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精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 上海大学
--快速成型设备 aa CJ150M3塑料注射成形机
射胶系统 理论注射容积（ cm3） 330 实际注射量 (克) 359 螺丝直径（ mm） φ46 射胶压力（ MPa） 158 螺丝长度直径比 21：1 螺丝直径（ mm） 200 螺丝转速（ r/min） 87 机筒风冷段数 3
锁模系统 锁模力（ KN） 1500 开模行距（ mm） 410 模板尺寸（ mm×mm） 590×550 连接柱内距（ mm×mm） 670×635 模具最大距离（ mm） 860 模容量（最薄－最厚）（ mm） 160-450 油压顶出行程（ mm） 100 油压顶出力（ KN） 42 加宽机门（从板侧计）（ mm） 400 精品资料网（http://www.cnshu.cn） 25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座
精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 真空注型机 名称 性能参数 真空室内腔尺寸 （长×宽×高） (mm) 700 × 500 ×
1200
最大注型尺寸 （长×宽×高） (mm) 680 × 480 × 540 最大浇注材料量 (L) 2.5
外观尺寸 (mm) 850 × 1150 × 1770 用途和特点 ： 真空注型机是快速成形技术中的一种重要设备。
利用薄层材料或粉末烧结等快速成形方法制作的模型
做成硅胶模后，在真空注型机中浇注出塑料制品。由
于注型过程在真空室内进行，使浇注出的产品内无气 泡、不疏松。利用真空注型机可以经济快捷地小批量制作塑料产品，可缩短新产品开发
周期、减少开发费用、降低开发风险。可制作形状很复杂、厚度小于 0.5 ～ 1mm 、用
其它方法难以制作的产品。广泛用于汽车、摩托车。家电、电子电器、玩具等塑料件的
制作。 精品资料网（http://www.cnshu.cn） 25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座
精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 aaFDM3000 熔融沉积快速成形系统 名称 性能参数 成形空间（长×宽×高） (mm) 254×254×406
输入格式 STL格式 分层厚度 (mm) 0.05～0.762 精确度 (mm) ± 0.127 成型材料 热熔性材料（ ABS）
用途和特点 ： 主要用于塑料件、样件或模型，其性能相当于工程塑料，模型具有一定的功能和强度，可以进行装配。
熔融沉积快速成形系统（FDM）
培训内容：有关 FDM的快速成型知识、快速成型前处理、后处理、快速成型操作等
使用设备：熔融沉积快速成形系统（ FDM）、电子干燥箱、超声波水溶机和后处 理打磨工具等 精品资料网（http://www.cnshu.cn） 25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座
精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 aa Z Corp310 粉末粘结快速成型系统 名称 性能参数 成形空间（长×宽×高） (mm) 203×254×203
输入格式 STL，VRML和PLY格式 主机外形尺寸 (mm) 740×810×1090
重复定位精度 (mm) ± 0.02
每层厚度 (mm) 0.076-0.254 成型材料 石膏、淀粉、陶瓷、金属粉末
用途和性能 ： 采用粉末材料成型，如陶瓷粉末、金属粉末、石
膏粉末等。主要用于石膏模、样件或模型，其性能相
当于工程塑料、石膏模。
aa HRP-IIB 薄材叠层快速成形系统 名称 性能参数 成形空间（长×宽×高） (mm) 450×350×350
输入格式 STL格式 主机外形尺寸 (mm) 1470×1100×1250
重复定位精度 (mm) ± 0.02
成型材料 热熔树脂涂敷纸 精品资料网（http://www.cnshu.cn） 25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座
精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 用途和性能 ： 主要用于快速制造新产品样件、模型或
铸造用木模，其性能相当于高级木材，成本
较低，但材料浪费较大，不能满足功能需要
。
aaHRP-IIIA 薄材叠层快速成形系统 名称 性能参数 成形尺寸 (mm) 600×400×500
输入格式 STL格式 主机外形尺寸 (mm) 1570×1100×1700
重复定位精度 (mm) ± 0.02
成型材料 热熔树脂涂敷纸 用途和性能 ： 主要用于快速制造新产品样件、模型
或铸造用木模，其性能相当于高级木材，
成本较低，但材料浪费较大，不能满足功
能需要。
aa HRPS-III 激光粉末烧结快速成型系统 精品资料网（http://www.cnshu.cn） 25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座
精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 名称 性能参数 成形空间（长×宽×高） (mm) 400×400×500
输入格式 STL格式 主机外形尺寸 (mm) 1270×1080×1850
重复定位精度 (mm) ± 0.02
成型材料 ABS、尼龙、蜡粉、金属、陶瓷材料等
用途和性能 ： 主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或
模型，其性能相当于工程塑料、蜡模、砂型
。由于粉末具有自支撑作用，不需要另外支撑，速度快，材料广泛，而且可以再利用。
aa RS-450S 光固化快速成形系统 名称 性能参数 成形空间（长×宽×高） (mm) 450×450×350
输入格式 STL格式 主机外形尺寸 (mm) 1650×950×2000 分层厚度 (mm) 0.05-0.25 重复定位精度 (mm) 0.01 成型材料 光固化树脂
用途和性能 ： 主要用于高精度塑料件、样件或模型，适合成形
小件，表面质量好、原材料利用率近 100% ，能制造
形状特别复杂 ( 如空心零件 ) 、特别精细 ( 如首
饰等 ) 的零件，较高的尺寸精度。 精品资料网（http://www.cnshu.cn） 25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座
精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 精品资料网（http://www.cnshu.cn） 25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座
精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 CYCLONE2 接触式测量仪 名称 性能参数 扫描尺寸（长×宽×高） (mm) 600×500×400
扫描速度（ m/min） 4-6 Scanning rate（points/s） 140 轴分辨率（ μm） 1 精度 (μm) 20
特点和用途 ： 英国雷尼始公司的第二代高速扫描机 (CYCLON SERIE
S2) ，测量精度高，可达 0.02mm 。主要用于模具制造业
领域，包括机械产品、工艺品、家用产品的三维测量（如
汽车、摩托车覆盖件、压铸模、注塑模、冲模、大型模具
、家用电器、玩具、造币、首饰、电加工电机、鞋楦等）
，以点云型式给出物体表面几何数据。
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精品资料网（http://www.cnshu.cn） 专业提供企管培训资料 快速原型制造（ RPM ： Rapid Prototyping Manufacturing ）技术，又叫快速成形技术，（简称 RP 技术），是 90 年代初发展起来的新兴技术， RPM 是 CAD 技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，融合了机械工程、 CAD 技术、激光技术、数控技术和材料技术等，可以直接、自动、快速地将设计师的设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能验证，有效地缩短了产品的研发周期，为企业的新产品开发和创新提供了技术支持。
1．RPM技术产生背景 随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为市场竞争的主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发的能力（周期和成本）成为制造业全球竞争的实力与基础。同时，制造业为满足日益变化的用户需求，又要求制造技术有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产而不大幅度增加产品的成本。因此，产品开发的速度和制造技术的柔性就变的十分关键了。
RPM 技术就是在这种社会背景下，于 80 年代后期产生于美国，并很快扩展到日本及欧洲，是近 20 年来制造技术领域的一项重大突破。 RPM 技术问世不到十年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速，在短短不到十年的时间里已实现了近五亿美元的市场。人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。制造行业的工作人员都想方设法利用这种现代化手段，与传统制造技术的接轨工作也进展顺利。人们用其长避其短，效益非凡。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。
2．RPM技术的原理及主要方法 RPM技术，是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体和技术总称。 RPM技术采用离散/堆积成型原理，其过程是：先由三维CAD软件设计出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型；然后根据工艺要求，将其按一定厚度进行分层，使原来的三维电子模型变成二维平面信息（截面信息），加入加工参数，产生数控代码；微机控制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加工出每个薄层，并使它们自动粘接而成形，这就是材料堆积的过程。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"，如下图所示。
RPM技术的工艺不下30余种，最成熟的主要有以下四种： 1）立体印刷（SLA：Stereolithgraphy Apparatus） 将激光聚焦到液态固化液态材料（如光固化树脂）表面，令其有规律地固化，由点到线、到面、完成一个层面的建造；而后升降平台，移动一个层片厚度的距离，重新覆