快速成型技术RP
快速成型技术的综述
快速成型技术的综述概要：快速成型技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。
并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。
关键词：引言：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主要矛盾。
制造业为满足日益变化的用户需求，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增加产品的成本。
因此，产品的开发速度和制造技术的柔性就十分关键。
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。
一.RP技术的定义快速成型技术是集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。
二.RP技术的基本原理快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。
1、从成形角度看，零件可视为“点”或“面”的叠加。
从CAD电子模型中离散得到“点”或“面”的几何信息，再与成形工艺参数信息结合，控制材料有规律、精确地由点到面，由面到体地堆积零件。
2、从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制多维系统，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成原型或零件。
三.特点(1) 制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；(2) 原型的复制性、互换性高；(3) 制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；(4) 加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上；(5) 高度技术集成，可实现了设计制造一体化；三.类型3D打印技术是一系列快速原型成型技术的统称，其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。
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
光固化成型（SLA）优缺点 （一）SLA优点： (1)原材料的利用率将近100% ； (2)尺寸精度高( ±0. 1 mm)； (3)表面质量优良； (4)可以制作结构十分复杂的模型。 （二）SLA缺点： (1)成型过程中伴随着物理和化学变化，所以制件较易弯曲， 需要支撑； (2)可使用的材料种类较少； (3)液态树脂具有气味和毒性，并且需要避光保护，以防止 提前发生聚合反应，选择时有局限性。
2.反求工程
物理形态的零件是快速成型技术体系中零件几何信息的另一个 重要来源。几何实体同样包含了零件的几何信息，但这些信息必 须通过反求工程进行数字化，方可进行下一步的处理。反求工程 要对零件表面进行数字化处理，提取零件的表面三维数据。主要 的技术手段有三坐标测量仪、三维激光数字化仪、工业CT和自动 断层扫描仪等。通过三维数字化设备得到的数据往往是一些散乱 的无序点或线的集合，还必须对其三维重构得到三维CAD模型，或 者层片模型等。
二、快速成型的原理及特点 1、RP成型原理 传统加工：去材法、变形法。 RP加工：材料累加法。 快速成型技术采用离散／堆积成型原理，根据三维 CAD模型，对于不同的工艺要求，按照一定厚度进行分 层，将三维数字模型变成厚度很薄的二维平面模型。再 将数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码， 在数控系统控制下以平面加工方式连续加工出每个薄层， 并使之粘结而成形。实际上就是基于“生长”或“添加” 材料原理一层一层地离散叠加，从底到顶完成零件的制 作过程。
快速成型技术（RP）
目录
一、快速成型技术概述 二、快速成型的原理及特点 三、快速成型技术体系的基本环节 四、快速成型技术的典型工艺及特点 五、快速成型技术的应用 六、快速成型技术的发展方向 七、结束语 八、参考文献
快速成型(RP)技术-这是20世纪90年代逐步发展起来的一项先进制造技术
快速成型(RP)技术-这是20世纪90年代逐步发展起来的一项先进制造技术快速成型(RP)技术-这是20世纪90年代逐步发展起来的一项先进制造技术，它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接利用计算机辅助设计数据，通过“分层制造，逐层叠加”的原理，快速制造出新产品的样件、模具或模型。
学术术语来源---快速成型钛板结合自体骨移植修复犬下颌骨缺损文章亮点：1 实验利用工程制造领域的快速成型技术为颌骨缺损制作个体化钛板，达到精确修复效果，修复中无需对钛板进行塑形，重建的颌骨对称性良好。
2 实验在重建良好下颌骨外形轮廓的同时，重建了大鼠下颌骨的骨质连续性，为后期进行种植修复重建咬合功能提供基础条件，因而实现了形态和功能兼顾的重建。
关键词：组织构建；骨组织工程；下颌骨缺损；钛板；髂骨移植；计算机辅助设计；快速成型；核素骨显像；修复体主题词：下颌骨；钛；支架(骨科)；髂骨；骨移植；体层摄影术, 螺旋计算机摘要背景：近年来，快速成型技术被迅速的应用于医学重建领域，利用快速成型技术可为组织缺损患者制作个体化的植入物，可达到空间尺寸上的精确修复。
目的：利用快速成型技术制作个体化钛板，结合自体松质骨移植，修复犬下颌骨节段性缺损。
方法：9只杂种犬行螺旋CT扫描获取头颅骨骼数据，建立数字3D模型，在模型上模拟右侧下颌骨体部切除术，并制作个体化板状修复体，经快速成型加工制造，获得个体化的钛板。
然后行动物实验，手术制造右侧下颌骨体部4 cm长节段性缺损，同期手术切取自体髂骨块固定于快速成型钛板的舌侧，修复下颌骨缺损。
采用核医学、力学、影像学和组织学等方法评估骨移植后的转归。
结果与结论：应用快速成型支架重建了左右对称的下颌骨形态，自体髂骨移植后逐渐皮质化，植骨和钛板之间形成纤维结缔组织间隔层。
在下颌骨缺损修复中，应用快速成型钛板能够达到形态和功能兼顾的效果。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程。
快速成形
中、小型 较低 单件、小批、 单件、小批、成批 短 中、低
ห้องสมุดไป่ตู้
应用举例
汽车车身覆盖件、 汽车车身覆盖件、 仪器仪表 机床主轴、传动轴、齿轮、 机床主轴、传动轴、齿轮、连 机架、床身、底座、工作台、 机架、床身、底座、工作台、 与电器的 凸轮、螺栓、弹簧、 杆、凸轮、螺栓、弹簧、 导轨、变速箱、泵体、 导轨、变速箱、泵体、 外壳及零 曲轴、锻模、 曲轴、锻模、冲模等对 阀体、带轮、轴承座、 油箱、 阀体、带轮、轴承座、 件、油箱、 力学性能， 力学性能，尤其是强度 曲轴、凸轮轴、 曲轴、凸轮轴、齿轮 水箱等各 和韧度， 和韧度，要求较高的零 等形状复杂的零件 种用薄板 件 成形的零 件
一、快速成形的原理
快速成形是一种离散 堆积的加工技术， 堆积的加工技术 快速成形是一种离散 /堆积的加工技术，其基本过程是首先将计算机 生成的零件三维实体沿某一坐标轴进行分层处理（离散）， ），得到每层截面 生成的零件三维实体沿某一坐标轴进行分层处理（离散），得到每层截面 的一系列二维截面数据，按特定的成形方法（ 的一系列二维截面数据，按特定的成形方法（LOM、SLS、FDM、SLA 、 、 、 每次只加工一个截面，然后自动叠加（堆积）一层成形材料， 等）每次只加工一个截面，然后自动叠加（堆积）一层成形材料，这一过 程反复进行直到所有的截面加工完毕生成三维实体原型。 程反复进行直到所有的截面加工完毕生成三维实体原型。
第六章
快速成形技术（ 快速成形技术（Rapid
Prototyping，简称RP） Prototyping，简称RP） RP
二、快速成形的基本工艺方法
1．纸层叠法—薄形材料选择性切割 ．纸层叠法 薄形材料选择性切割 薄形材料选择性切割Laminated Object Manufacturing （LOM法） 法 2．激光立体制模法 ．激光立体制模法Stereolithography Apparatus—液 液 光敏树脂选择性固化（ 态 光敏树脂选择性固化（SLA法） 法 3．烧结法 粉末材料选择性激光烧结 粉末材料选择性激光烧结Selective Laser ．烧结法—粉末材料选择性激光烧结 Sintering （SLS法） 法 4．熔化沉积法 ．熔化沉积法Fused Depostion Modeling—丝状材料 丝状材料 选择性熔覆（ 选择性熔覆（FDM法） 法
快速成型技术
2、快速成型技术发展历史 、
八十年代末起源于美国; 八十年代末起源于美国
• • • • • 日本、欧洲政府大量资金资助，发展很快； 日本、欧洲政府大量资金资助，发展很快； 1992年RP的服务中心仅 42个 ，1996年已达到 284个； 年 的服务中心仅 个 年已达到 个 台以上； 截止 1996年底的统计 ,全世界安装了 1400台以上； 年底的统计 全世界安装了 台以上 1998年RP的直接收入达到 10亿美元 ; 年 的直接收入达到 亿美元 1993年～ 1995年年增长率 40%以上； 以上； 年 年年增长率 以上
• 粉末烧结（简称：SLS或SLS）： 粉末烧结（简称： 或 ）：
材料： 材料：粉末 原理： 原理：激光照射下烧结的原理 优缺点：零件制作速度快，但精度较低，后处理 优缺点：零件制作速度快，但精度较低， 工艺复杂。 工艺复杂。
3、快速成形工艺 、
• 分层实体（简称：LOM或SSM）： 分层实体（简称： 或 ）：
• 我国约在 1991年ＲＰ研究起步，发展迅速。 研究起步， 年ＲＰ研究起步
3 、快速成形工艺
• 光固化（简称：SLA或AURO）： 光固化（简称： 或 ）：
材料： 材料：液态光敏树脂 原理： 原理：光聚合工作原理 优缺点：精度较高、表面效果好，但运行费用高， 优缺点：精度较高、表面效果好，但运行费用高， 强度低，无法进行装配。 强度低，无法进行装配。
4 、熔融挤压成型技术原理
5 、快速成型技术应用实例
概念型汽车
5 、快速成型技术应用实例
汽车零部件
汽车进气口
汽车音像面板
汽车门把手
5 、快速成型技术应用实例
轿车模形
5 、快速成型技术应用实例
快速成型技术在新产品开发中的应用
快速成型技术在新产品开发中的应用简介快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP）是一种通过快速制造物理模型的技术，可以帮助企业在新产品开发过程中快速验证设计和理念。
本文将探讨快速成型技术在新产品开发中的应用，并分析其优势和挑战。
1. 快速验证产品设计在传统的产品开发过程中，设计师和工程师通常必须等待数周或数月才能看到实物样品，这增加了开发周期和成本。
而快速成型技术通过快速制造物理样品，使得设计师能够快速验证和修改设计。
这不仅减少了开发周期，还帮助企业降低了开发成本。
2. 提高产品质量通过快速成型技术，设计师和工程师可以快速制造出可视和可操作的模型。
这些模型可以帮助他们更直观地评估产品的外观、尺寸和操作性能。
通过在早期阶段发现和解决问题，可以避免后期的设计漏洞，提高产品的质量和用户满意度。
3. 加快新产品上市时间快速成型技术的应用可以大大加快新产品的上市时间。
通过快速验证设计，优化产品性能和质量，企业可以更快地将产品推向市场，抢占竞争对手的先机。
这在当今快节奏的市场环境中尤为重要，尤其对于技术领先和创新性强的行业尤为有效。
4. 降低开发风险快速成型技术可以帮助企业降低新产品开发的风险。
通过制造出物理模型，企业可以在生产前测试产品的功能和性能，检测潜在问题并进行改进。
这有助于避免生产缺陷和不必要的成本，降低企业的风险。
快速成型技术应用的挑战除了上述的优势之外，快速成型技术在实际应用过程中也面临一些挑战。
1. 材料选择快速成型技术需要选用合适的材料来制造模型。
不同的材料具有不同的物理特性和机械性能，因此选择合适的材料很重要。
同时，随着产品的复杂性增加，需要更多种类的材料，这增加了材料选择的难度。
2. 生产能力和适用范围快速成型技术的应用还受到生产能力和适用范围的限制。
不同的技术和设备具有不同的生产能力和适用范围，部分复杂结构的产品可能无法通过快速成型技术进行制造。
因此，企业需要根据产品类型和要求选择合适的快速成型技术。
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。
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快速成型技术(RP)的成型过程
快速成型技术(RP)的成型过程：
首先建立目标件的三维计算机辅助设计(CAD 3D)模型,
ห้องสมุดไป่ตู้
表面离散化是在CAD系统上对三维的立体模型或曲面模型内外表面进行 网络化处理,即用离散化的小三角形平面片来代替原来的曲面或平面,经 网络化处理后的模型即为STL文件.该文件记录每个三角形平面片的顶点 坐标和法向矢量.然后用一系列平行于X2Y平面(可以是等间距或不等间 距)对基于STL文件表示的三维多面体模型用分层切片算法对其进行分层 切片,然后对分层切片信息进行数控后处理,生成控制成型机运动的数控 代码.
2、反求工程 物理形态的零件是快速成型制造技术中零件几何信息的另一个重要
来源。这里既包括天然形成的各种几何形体，也包括利用各种技术手段， 如锻造、锻压、焊接、车、铣、刨、磨、堆积等传统工艺加工而成的几 何实体。几何实体包含了零件的几何信息,但这些信息必须经过反求工程 将三维物理实体的几何信息数字化,将获得的数据进行必要的处理后,实现 三维重构而得到CAD三维模型。
切片处理
激光
喷射源
固化树脂 切割箔材 烧结粉末
喷粘结剂 喷热熔材料
三维产品（样品/模具） 表面处理
快速成型过程
快速成型技术(RP)的技术体系
一个比较完整的快速成型技术的技术体系包含CAD造型、反求 工程、数据转换、原型制造以及物性转换等基本环节。
1、三维CAD造型 三维造型包括实体造型和曲面造型。利用各种三维CAD软件进行几何
快速成型技术(RP)的基本原理
快速成型技术是对零件的三维CAD实体模型，生成STL文件、按照一定的 厚度进行分层切片处理，生成二维的截面信息，然后根据每一层的截面信 息，利用不同的方法生成截面的形状，借助计算机控制的成型机完成材料 的形体制造。这一过程反复进行，各截面层层叠加，最终形成三维实体。 分层的厚度可以相等，也可以不等。分层越薄，生成的零件精度越高，采 用不等厚度分层的目的在于加快成型速度。
目前已经有许多比较成熟的RP专用数据处理软件面市。如 Bridgeworks and SolidView， Brockware， StlView， Velocity， Z_ Shifter， Rapid Tools， Rapid Prototyping Module，Rapid Tools，以及清华大学激光快速成型中心开发的Lark’98 等。
然后对该实体模型在计算机内进行模拟切片分层,沿同一方向(比 如Z轴)将CAD实体模型离散为一片片很薄的平行平面; 把这些薄 平面的数据信息传输给快速成型系统中的工作执行部件,将控制 成型系统所用的成型原材料有规律地一层层复现原来的薄平面, 并层层堆积形成实际的三维实体,最后经过处理成为实际零件。
构造三维模型 模型近似处理
造型,得到零件的三维CAD数学模型，这是快速成型制造技术的重要组成 部分，是获得初始信息的最常用方法，也是制造过程的第一步。
目前较著名的CAD软件 系统主要有 Pro／Engineer， AutoCAD， I— DEAS，Unigraphics，CATIA，CADKEY等，其三维造型方式主要有实 体造型和曲面造型，三维数据格式主要有IGES，DXF，VDA—FS， Uni— versallFiles等。目前许多CAD软件在目前系统中加入一些专用模 块，将三维造型结果进行离散化，生成面片模型文件(STL文件、CFL文 件等)或层片模型文件(LEAF文件、CLI文件、 HPGL文件等。
反求工程是将三维的物理实体几何信息数字化的一系列技术手段的总称， 它完成实物 信化的功能。反求工程的整个过程主要由两个部分组成，首 先是零件表面数字化，提取零件的表面三维数据。主要的技术手段有三 坐标测量 仪、三维激光数字化仪、工业CT和磁共振成像MRI，以及自动 断层扫描仪等。
通过三维数字化设备得到的数据往往是一些散乱的无序点或线的 集合，还必须对其进行三维重构得到三维CAD模型，或者层片模 型等。
3、数据处理与转换
快速成型系统比绘图仪、打印机要复杂得多，同时设备工 艺也具有更大的多样性，因此利用快速成型系统制造零件并 不像使用打印机、绘图仪那样简单，只要将CAD系统的文件 发 送过去就行了。三维CAD造型或反求工程得到的数据必须 进行大量处理，才能用于控制RP成型设备制造零件。
数据处理的主要过程包括表面离散化，生成STL文件或CFL 文件，分层处理生成SLC、CLI、HPGL等层片文件，根据工 艺要求进行填充处理，对数据进行检验 和修正并转换为数控 代码。
设计
设计
快
铸造 锻压 焊接
模具
模具
速
毛坯
成
去
（大于工件）
形
除
半成品
加
半成品
工
工件
样品
模具
a）
b）
传统加工与快速成型比较
快速成型技术(RP)的定义
快速成型技术(Rapid Prototyping & Manufacturing, 缩写为(RP) 技术，又叫快速原型技术。
RP技术是将计算机辅助设计(CAD) 、计算机辅助制造(CAM) 、计 算机数控技术(CNC) 、材料学和激光结合起来的综合性造型技术。
快速成型技术 (RP)
快速成型技术(RP)的起源
1979年，东京大学的中川威雄教授利用分层技术制造了金属冲裁模、 成形模和注塑模。
20世纪70年代末到80年代初，美国3M公司的AlanJ. Hebert（1978 年）、日本的小玉秀男（1980年）、美国UVP公司的Charles W. Hull （1982年）和日本的丸谷洋二（1983年），各自独立地首次提出了RP的 概念，即利用连续层的选区固化制作三维实体的新思想。 Charles W. Hull在UVP的资助下，完成了第1个RP系统Stereo lithography Apparatus （SLA），并于1986年获得专利，这是RP发展的一个里程碑。随后许多 快速成形概念、技术及相应的成形机也相继出现。