快速原型制造技术
主题：快速原型制造技术
姓名：张玲
学号：
0820116137
一、 快速原型技制造术产生背景
随着全球一体化的形成，制造业竞争更加激烈，产品的开发速度和能力已成为自己造业市场竞争的实力基础。同时，制造业为满足日益变化的个性化市场需求，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增加产品的成本。因此，在这样的环境需求下产生了快速原型制造技术。
快速原型制造技术（Rapid-Prototyping Manufacturing）简称RPM技术，20世纪80年代后期源于美国，是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破。随后，日本、西欧等国迅速进入这一领域，世界所有工业发达国家都站在21世纪全球竞争的战略高度来关心和支持这一技术。
RPM是机械工程、计算机技术、数控技术以及材料科学等技术的集成，它能将已具数学几何模型的设计迅速、自动地物化为具有一定结构和功能的原型或零件。分层制造技术（Layered Manufacturing Technique, LMT）、实体自由形状制造（Solid Freeform Fabrication, SEF）、直接CAD制造（Direect CAD Manufacturing,DCM)、桌面制造（Desktop Manufacturing，DTM）、即时制造（Instant Manufacturing，IM）于RPM具有相似的内涵。
自从RPM技术出现以来，迅速成为高校和研究机构研究的热点。RPM技术已在航空航天、汽车外形设计、玩具、电子仪表与家用电器塑料件制造、人体器官制造、建筑美工设计、工艺装饰设计制造、模具设计制造等领域展现出良好的应用前景。
二、快速原型制造技术原理
RPM技术获得零件的途径不同于传统的材料去除或材料变形方法，而是在计算机控制下，基于离散/堆积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。
从成形角度看，零件可视为由点、线或面的叠加而成，即从CAD模型中离散得到点、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。
从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，转化为相应的指令传输给数控系统，通过激光束或其他方法使材料逐层堆积而形成原型或零件，无需经过模具设计制作环节。
RPM技术是集CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术和激光技术等技术于一体的综合技术，它采用软件离散-材料堆积的原理实现零件的成形过程，其过程包括以下几个步骤：
（1）零件CAD数据模型的建立
设计人员可以应用各种三维CAD造型系统，将设计人员所构思的零件概念模型转换为三维CAD数据模型。也可通过三坐标测量仪、激光扫描仪、核磁共振图像等方法对三维实体进行反求，获取三维数据，以此建立实体的CAD模型。
（2）数据转换文件的生成
由三维造型系统将零件CAD数据模型转换成一种可被快速成形系统接收的数据文件，如STL、IGES等格式文件。目前，STL格式应用最多。所谓STL格式文件即对三维实体内外表面进行离散化所形成的三角形文件，所有CAD造型系统均具有对三维实体输出STL文件的功能。
（3）分成切片
分层切片处理是将三维实体沿给定的方向切成一个个二维薄片的过程，薄片的厚度可根据快速成形系统制造精度在0.05~0.5mm之间选择。
（4）快速堆积成形
快速成形系统根据切片的轮廓和厚度要求，用片材、丝材、液体或粉末材料制成所要求的薄片，通过一片片的堆积，最终完成三维形体原型的制备。
三、快速成形制造技术的特征
（1）高度柔性
快速原型技术的最突出特点就是柔性好，它取消可专用工具，在计算机管理和控制下可以制造出任意复杂形状的零件，它可重编程、重组、连续改变的生产装备用信息方式集成到一个制造系统中。
（2）技术的高度集成
快速原型技术是计算机技术、数控技术。激光技术与材料技术的综合集成。找成形概念上，它以离散/堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，以最大的荣幸为目标。因此只有在计算机技术、数控技术高度发展的今天，快速原型技术才有可能进入实用阶段。
（3）设计制作一体化
快速原型技术的另一个显著特点就是CAD/CAM一体化。在传统的CAD/CAM技术中，由于成形思想的局限性，致使设计制造一体化很难实现。而对于快速原型技术来说，由于采用离散/堆积分层制作工艺，能够很好地将CAD/CAM结合起来。
（4）快速性
快速原型技术的一个重要特点就是其快速性。这一特点适合于新产品的开发与管理。
（5）自由形状制造
快速原型技术的这一特点是基于自由形状制造的思想。
（6）材料的广泛性
在快速原型领域中，由于各种快速原型工艺的成形方式不同，因而材料的使用也各不相同。
四．快速原型制造技术的优缺点
1.优点
1) 大大缩短了产品的开发周期
2) 降低开模风险和新产品研发成本
3) 高度技术集成，可实现设计制造一体化
4) 运行费用最低(无激光器损耗)
5) 精度比较高
6) 成形材料种类较多
7) 材料的利用率高，原材料便宜
8) 成形样件强度好，易于装配，可进行消失模铸造
9) 表面质量较好。
2.缺点
1) 制作大型零件时造型速度略慢
五. 典型的RPM工艺方法
虽然，RPM工艺方法有数十种之多，但较为成熟并广泛应用的有以下几种:
1.光敏液相固化法（SLA）
2.选区片层粘结法（LOM）
3.选区激光烧结法(SLS)
4.熔丝沉积成形法(FDM)