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快速成型综述快速成型(Rapid Prototyping简称RP)技术，被认为是近年来制造技术领域的一次重大突破，其对制造业的影响可与数控技术的出现相媲美。快速成型系统综合了机械工程、CAD、数控技术，激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将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、修改及功能试验，有效地缩短了产品的研发周期。而以RP系统为基础发展起来并已成熟的快速模具工装制造(Quick Tooling)技术，快速精铸技术(Quick Casting)，快速金属粉末烧结技术(Quick Powder Sintering)，则可实现零件的快速成品。快速成型技术，迴异于传统的去除成型(如车、削、刨、磨)，拼合成型(如焊接)，或受迫成型(如铸、锻，粉末冶金)等加工方法，而是采用材料累加法制造零件原型，其原理是先将CAD生成的三维实体模型通过分层软件分成许多细小薄层，每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束，扫射液态光敏树脂，使其固化，以逐层固化的薄层累积成所设计的实体原型，激光快速成型技术较之传统的诸多加工方法展示了以下的优越性:产品设计评估与校审快速成型技术将CAD的设计构想快速、精确、而又经济地生成可触摸的物理实体。显然比将三维的几何造型展示于二维的屏幕或图纸上具有更高的直观性和启示性。正可谓“一图值千言，一物值千图”。因此，设计人员可以更快，更易地发现设计中的错误。更重要的是，对成品而言，设计人员可及时体验其新设计产品的使用舒适性和美学品质。RP生成的模型亦是设计部门与非技术部门交流的更好中介物。有鉴于此，国外常把快速成型系统作为CAD系统的外围设备，并称桌上型的快速成型机为“三维实体印刷机(3D Solid Printer)”。产品工程功能试验在RP系统中使用新型光敏树脂材料制成的产品零件原型具有足够的强度，可用于传热、流体力学试验，用某些特殊光敏固化材料制成的模型还具有光弹特性。可用于产品受载应力应变的实验分析。例如，美国GM在为其97年将推出的某车型开发中，直接使用RP生成的模型进行其车内空调系统、冷却循环系统及冬用加热取暖系统的传热学试验，较之以往的同类试验节省费用40%以上。Chrysler则直接利用RP制造的车体原型进行高速风洞流体动力学试验，节省成本达70%。厂家与客户或订购商的交流手段在国外，RP原型成为某些制造厂家争夺订单的手段。例如位于Detroit的一家仅组建两年的制造商，由于装备了2台不同型号的快速成型机及以此为基础的快速精铸技术，仅在接到Ford公司标书后的4个工作日内便生产出了第一个功能样件，从而在众多的竞争者中夺到了为Ford公司生产年总产值达300万美元发动机缸盖精铸件的合同；零一方面，客户总是更乐意对着实物原型“指手划脚”，提出其对产品的修改意见。因此，RP模型是设计制造商就其产品与客户交流沟通的最佳手段。快速模具制造以RP生成的实体模型作模心或模套，结合精铸、粉末烧结或电极研磨等技术可以快速制造出企业生产所需要的功能模具或工装设备，其制造周期较之传统的数控切削方法可缩短30%40%以上，而成本却下降35%70%。模具的几何复杂程度愈高，这种效益愈显著。据一家位于美国Chicago的模具供应商(仅有20名员工)声称，其车间在接到客户CAD设计文件后1周内可提供任意复杂的注塑模具，而实际上80%模具则可在2448小时内完工。快速直接制造快速成型技术利用材料累加法亦可用来制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件。由于RP技术给工业界带来巨大的效益。因而，它被誉为近十年来工业界的一项重大(革命性与突破性)的科技发展，1992年以前全世界总共装机为300台，而到1995年世界装机为1000台，分布于六大洲的40多个国家，这期间几乎以每年50%的速度增长而从1995年到1996年4月，具美国Dayton国际RP技术研讨会上一份报告统计台数增长为40%以上，而在设计开发，制造中使用过RP技术的厂商数目增长率为52%。鉴于这种形势，我国政府在“九五”的第一年就将该技术列入“九五”攻关项目，同时，“九五”国家科技攻关中，把先进制造技术列为重点资助的领域之一，而先进制造技术中的几项重要内容，如:精密成型、CAD推广应用、并行设计和并行工程、敏捷制造、虚拟制造等技术方面都与RP有关，甚至主要以RP作技术支撑。快速成形技术优越性和特点：产品制造过程几乎与零件的复杂性无关。 产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发和单件小批量零件的生产。 采用非接触加工，没有工具更换和磨损之类的问题，可以做到无人值守。 无切割、噪音和振动等，有利于环保。 生产过程数字化，与 CAD 模型具有直接的关联，零件可大可小，所见即所得，可随时修改，随时制造。 与传统方法结合，可实现快速铸造，快速模具制造，小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。 快速成型的作业流程无论是新的概念设计还是产品仿制，快速成型的过程是生成三维 CAD 模型或曲面模型文件，将 CAD 数据转换成 STL 文件格式，并利用软件从 STL 文件 “ 切 ”(Slice) 出一定厚度的一系列的片层，或者直接从 CAD 文件切出一系列的片层，得到这一系列片层的过程称为数据转换。 将每一片层的资料传到快速成型设备中去，依次将每一层扫描出来，直到完成整个零件。 判断得到的零件实物是否满足要求，如果满足要求，就可以对其进行进一步测试和研究，也可以进行小批量的生产，模具开发过程结束。 如果不满足要求，则需要修改 CAD 数据甚至重新设计得到 CAD 数据，重复上述步骤，直到合乎要求为止。快速成型技术工艺方法熔融堆积成型（Fused Deposition Modeling，FDM） FDM成型工艺原理：FDM(Fused Depostion Modeling) 工艺由美国学者Dr. Scott Crump于1988年研制成功，并由美国Stratasys公司推出商品化的3D Modeler 1000、1100和FDM1600、1650等规格的系列产品，最新产品是制造大型ABS原型的FDM8000、Quantum等型号的产品。清华大学开发了与其工艺原理相近的MEM(Melted Extrusion Manufacturing)工艺及系列产品。FDM工艺一般使用热塑性材料，如蜡、ABS、尼龙等。材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料以丝状挤出；材料迅速凝固，并与周围的材料凝结。如果热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型的部分温度稍低于固化温度，就能保证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一个层面熔结在一起。一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体造型。FDM工艺不用激光器件，因此使用、维护简单，成本较低。用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造。用ABS制造的原型因具有较高强度而在产品设计、测试与评估等方面得到广泛应用。由于以FDM工艺为代表的熔融材料堆积成形工艺具有一些显著优点，该类工艺发展极为迅速。其缺点是表面粗糙度较高，需后处理；成形时间较长；材料昂贵。叠层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM） LOM成型工艺原理LOM (Laminated Object Manufacturing)工艺最早是由美国Helisys公司开发的。该项技术将特殊的薄片材料一层一层地堆叠起来，激光束只须扫描和切割每一层的边沿，而不必象SL那样，要对整个表面层进行扫描。它是将单面涂有热溶胶的箔材（涂覆纸涂有粘接剂覆层的纸、涂覆陶瓷箔、金属箔等）通过热辊加热粘接在一起，使激光束在片材平面内沿确定轨迹扫描而形成平面模型。平面模型逐层堆叠在并在滚压辊的滚压下粘接逐步形成整体物理模型，去除废料后即成型。废料部分切成网络是为了便于消除。目前最常用的材料是一种在一个面上涂布了热熔树脂胶的纸。在LOM成型机器里，材料由一个供料卷筒被拉出，胶面朝下平整地经过造型平台，由位于另一方的收料卷筒收卷起来。每敷覆一层纸，就由一个热压辊压过纸的背面，将其粘合在平台上或前一层纸上。这时激光束开始沿着当前层的轮廓进行切割。激光束经准确聚焦，使之刚好能切穿一层纸的厚度。在模型四周和内腔的纸被激光束切割成细小的碎片以便后期处理时可以除去这些材料。同时，在成型过程中，这些碎片可以对模型的空腔和悬臂结构起支撑的作用。一个薄层完成后，工作平台下降一个层的厚度，箔材已割离的四周剩余部分被收料卷筒卷起，拉动连续的箔材进行下一个层的敷覆。如此周而复始，直至整个模型完成。LOM工艺的后处理加工包括去除模型四周和空腔内的碎纸片，必要的时候还可以通过加工去除模型台阶状表面。LOM模型相当坚固，它可以进行机加工、打磨、抛光、绘制、加涂层等各种形式的加工。目前用于LOM技术的箔材主要有涂覆纸、覆膜塑料、覆蜡陶瓷箔、覆膜金属箔等。这种工艺的优点是尺寸精度较高；只须对轮廓线进行切割，制作效率高；无需设计支撑；制成的样件有类似木质制品的硬度，稍作处理后可在200以下环境中使用，可进行一定的切削加工；所用二氧化碳激光器寿命达20000小时；构形材料价格便宜。缺点是不能直接制作塑料件；表面粗糙度较高，工件表面有明显的台阶纹，成型后要进行打磨；易吸湿膨胀，成形后要尽快表面防潮处理；工件缺少弹性。LOM工艺由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功，该公司已推出LOM-1050和LOM-2030两种型号成型机。类似LOM工艺的RP工艺有日本Kira公司的SC(Solid Center)、瑞典Sparx公司的Sparx、新加坡Kinergy精技私人有限公司的ZIPPY等。立体光固化成型（Stereo Lithography Apparatus，SLA） SLA成型工艺原理：SL（Stereolithography）工艺由Charles Hull在1984年获美国专利；1988年美国3D System公司推出商品化样机SLA1，这是世界上第一台快速成型技术成型机。SL各型成型机占据着RP设备市场的较大份额，除了美国3D System公司的SLA系列成型机外，还有日本CMET公司的SOUP系列、D-MEC(JSR/Sony) 公司的SCS系列和采用杜邦公司技术的Teijin Seiki公司的Solidform，在欧洲有德国EOS公司的STEREOS、Fockele & Schwarze公司的LMS以及法国Laser 3D公司的Stereophotolithography(SPL)。SL工艺也称光造型或立体光刻，SL技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外光(如=325nm)的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大,材料也就从液态转变成固态。液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下,能在液态表面上扫描, 扫描的轨迹及光线的有无均由计算机控制,光点打到的地方,液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下二层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕,得到一个三维实体模型。SL工艺方法是目前快速成型技术领域中研究最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。这一方法的优点是成型精度高、成型零件表面质量好、原材料利用率接近100%，而且不产生环境污染，特别适合于制作含有复杂精细结构的零件；但这种方法也有自身的局限性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等。SL法用光固化树脂必须满足低黏度、好的铺展性及从液态转变为固态时体积收缩小等要求，目前所用的有自由基型光固化树脂、阳离子型光固化树脂及混杂型光固化树脂。选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS） SLS成型工艺原理：SLS(Selective Laser Sintering)工艺最早由美国德克萨司大学开发，并由DTM公司将其推向市场。SLS的原理与SL十分相象，主要分别在于所使用的材料及其性状。SL所用的材料是液态的光敏可凝固树脂，而SLS则使用粉状材料。这是该项技术的主要优点之一，因为理论上任何可熔的粉末都可以用来制造模型，这样的模型可以用作真实的原型元件。目前，可用于SLS技术的材料包括：尼龙粉、覆裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、蜡粉、金属粉（成型后常须进行再烧结及渗铜处理）、覆裹热凝树脂的细沙、覆蜡陶瓷粉和复蜡金属粉等。SLS激光烧结成型机，该技术以CO2激光器为能量源，通过红外激光束使塑料、石蜡、陶瓷和金属（或复合物）的粉末材料均匀地烧结在加工面上。激光束在计算机的控制下，通过扫描器以一定的速度和能量密度按分层面的二维数据扫描。激光束扫描之处，粉末烧结成一定厚度的实体分层，未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。根据物体截层厚度而升降工作台，铺粉滚筒再次将粉末铺平台，开始新一层的扫描。如此反复，直至扫描完所有层面。去除多余粉末，经修磨、烘干等处理后获得零件。SLS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、蜡等材料的零件。特别是可以制造金属零件。这使SLS工艺颇具吸引力。SLS工艺无需加支撑，因为没有烧结的粉末起到了支撑的作用。其缺点是：成形件结构疏松多孔，表面粗糙度较高；成形效率不高；得到的塑料、陶瓷或金属件远不如传统成形方法得到的同类材质工件， 需进行渗铜等后 处理，但在后处理中难于保证制件尺寸精度。立体喷墨印刷（Ink-Jet Printing）Ink-Jet Printing技术采用喷墨打印的原理，将液态造型墨水由打印头喷出，逐层堆积而形成一个三维实体。该项技术的主要特点是非常精细，可以在实体上造出小至0.1mm的孔。为了支持空腔和悬臂结构，必须使用两种墨水，一种用于支持空腔，而另一种则用于实体造型。美国麻省理工大学开发了一项基于立体喷墨印刷技术的“直接模壳制造”的铸造技术。这一技术随后授权于Soligen Inc. 公司用于金属铸造。DSPC首先利用CAD软件定义所需的型腔，通过加入铸造圆角、消除可待后处理时通过机加工生成的小孔等结构对模型进行检验和修饰，然后根据铸造工艺所需的型腔个数生成多型腔的铸模。DSPC的工艺过程是这样的：首先在成型机的工作台上覆盖一层氧化铝粉，然后一股微细的硅胶沿着工件的外廓喷射在这层粉末上。硅胶将氧化铝粉固定在当前层上，并为下一层的氧化铝粉提供粘着层。每一层完成后，工作台就下降一个层的高度，使下一层的粉末继续复敷和粘固。未粘固在模型上的粉末就堆积在模型的周围和空腔内，起着支撑的作用。整个模型完成后，型腔内所充填的粉末必须去除。这项技术现已商业化，它使熔模铸造行业得以直接制造模壳而节省了制造蜡模的模具和蜡模本身的成本。快速成型技术的应用快速成型应用的领域几乎包括了制造领域的各个行业，在医疗、人体工程、文物保护等行业也得到了越来越广泛的应用。 目前主要是应用于新产品开发的设计验证和模拟样品的试制上，即完成从产品的概念设计造型设计结构设计基本功能评估模拟样件试制这段开发过程。对某些以塑料结构为主的产品还可以进行小批量试制，或进行一些物理方面的功能测试、装配验证、实际外观效果审视，甚至将产品小批量组装先行投放市场，达到投石问路的目的。 快速成型技术的主要应用各行业的应用状况如下：汽车、摩托车 : 外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头试制。 家电 : 各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场宣传，模具制造。 通讯产品 : 产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造。 航空、航天 : 特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动机的试制、装配试验。 轻工业 : 各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制造。 医疗 : 医疗器械的设计、试产、试用， CT 扫描信息的实物化，手术模拟，人体骨关节的配制。 国防 : 各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制作，遥感信息的模型制作。应用RP技术的重要意义大大缩短新产品开发周期，确保新产品上市时间；提高了制造复杂零件的能力，使复杂模型的直接制造成为可能；提高新产品开发生产的一次成功率，及时发现产品设计存在的问题，避免后续更改工序所造成的大量损失；支持同步（并行）工程的实施；使新产品设计、原形制造、市场定货、批量生产等工作能同步进行；支持技术创新、改进产品外观设计；大幅度降低新产品开发成本等。RP技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术和新产品研发手段。自1988年第一台商品成型机问世以来，RP技术在发达国家制造业企业的新产品开发活动中得到了迅速的推广应用，大大缩短了新产品的研发周期，确保了新产品的上市时间和新产品开发的一次成功，从而明显提高了产品在市场上的竞争力和企业对市场的快速反应能力。RP技术在不需要任何刀具，模具及工装卡具的情况下，可将任意复杂形状的设计方案快速转换为三维的实体模型或样件，这就是RP技术所具有的潜在的革命意义。RP技术是集成计算机、数控、激光和新材料等最新技术而发展起来的先进的产品研究与开发技术，它将一个物理实体的复杂的三维加工离散成一系列层片的加工，大大降低了加工难度，且成型过程的难度与待成型的物理实体形状和结构的复杂程度无关。以RP技术为核心，集成逆向工程（Reverse EngineeringRE）技术、快速模具制造（Rapid Tooling-RT）技术的RP&M新产品快速开发技术，可以缩短新产品的开发周期，降低新产品的开发成本，是新产品制造活动之前优化新产品开发的利器，是一项实现敏捷制造的重要技术。我国自从1992年开始研究、开发与应用该技术以来，应用企业大大加快了新产品的更新换代速度，为产品开发带来巨大效益。几种常见快速成型工艺优缺点比较在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括：FDM、SLA、SLS及LOM等工艺，而这几种工艺又各有千秋，下面我们在主要看一下这几种工艺的优缺点比较： FDM 丝状材料选择性熔覆（Fused Deposition Modeling）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材（如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC等）加热熔化进而堆积成型方法，简称FDM。 丝状材料选择性熔覆的原理如下：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，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，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可供选用，如工程塑料ABS、聚碳酸酯PC、工程塑料PPSF以及ABS与PC的混合料等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，并可安全地用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。专门开发的针对医用的材料ABS-i，因为其具有良好的化学稳定性，可采用伽码射线及其他医用方式消毒，特别适合于医用。 FDM快速原型技术的优点是： 1、 制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的污染； 2、 一次成型、易于操作且不产生垃圾； 3、 独有的水溶性支撑技术，使得去除支撑结构简单易行，可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件； 4、 原材料以材料卷的形式提供，易于搬运和快速更换。 5、 可选用多种材料，如各种色彩的工程塑料ABS、PC、PPSF以及医用ABS等。 FDM快速原型技术的缺点是： 1、 成型精度相对国外先进的SLA工艺较低，最高精度0.127mm 2、成型表面光洁度不如国外先进的SLA工艺； 3、成型速度相对较慢 SLA 光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography）原理的一种工艺，简称SLA，是最早出现的一种快速成型技术。 在树脂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。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，以固化的树脂薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢粘结在前一层上，如此重复不已，直到整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面，取出工件，进行清洗、去处支撑、二次固化以及表面光洁处理等。 光敏树脂选择性固化快速成型技术适合于制作中小形工件，能直接得到树脂或类似工程塑料的产品。主要用于概念模型的原型制作，或用来做简单装配检验和工艺规划。 SLA快速原型技术的优点是： 1、表面质量较好； 2、成型精度较高，精度在0.1mm（国内SLA精度在0.10.3mm之间，并且存在很大的波动性）； 3、 系统分辨率较高。 SLA快速原型的技术缺点： 1、需要专用的实验室环境，成型件需要后处理，比如：二次固化，防潮处理等工序。 2、尺寸稳定性差，随着时间推移，树脂会吸收空气中的水分，导致软薄部分的翘曲变形，进而极大地影响成型件的整体尺寸精度； 3、氦-镉激光管的寿命仅3000小时，价格较昂贵，由于需对整个截面进行扫描固化，成型时间较长，因此制作成本相对较高。 4、 可选择的材料种类有限，必须是光敏树脂。由这类树脂制成的工件在大多数情况下都不能进行耐久性和热性能试验，且光敏树脂对环境有污染，使皮肤过敏。 5、 需要设计工件的支撑结构，以便确保在成型过程中制作的每一个结构部位都能可靠定位，支撑结构需在未完全固化时手工去除，容易破坏成型件。 SLS 粉末材料选择性烧结（Selected Laser Sintering）是一种快速原型工艺，简称SLS。 粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料（塑料粉等与粘结剂的混合粉）进行选择性烧结，是一种由离散点一层层堆集成三维实体的快速成型方法。 粉末材料选择性烧结采用二氧化碳激光器对粉末材料（塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等）进行选择性烧结，是一种由离散点一层层对集成三维实体的工艺方法。 在开始加工之前，先将充有氮气的工作室升温，并保持在粉末的熔点一下。成型时，送料筒上升，铺粉滚筒移动，先在工作平台上铺一层粉末材料，然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结，使粉末溶化继而形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，在铺上一层粉末，进行下一层烧结，如此循环，形成三维的原型零件。最后经过5-10小时冷却，即可从粉末缸中取出零件。未经烧结的粉末能承托正在烧结的工件，当烧结工序完成后，取出零件。粉末材料选择性烧结工艺适合成型中小件，能直接的到塑料、陶瓷或金属零件，零件的翘曲变形比液态光敏树脂选择性固化工艺要小。但这种工艺仍需对整个截面进行扫描和烧结，加上工作室需要升温和冷却，成型时间较长。此外，由于受到粉末颗粒大小及激光点的限制，零件的表面一般呈多孔性。在烧结陶瓷、金属与粘结剂的混合粉并得到原型零件后，须将它置于加热炉中，烧掉其中的粘结剂，并在孔隙中渗入填充物，其后处理复杂。 粉末材料选择性烧结快速原型工艺适合于产品设计的可视化表现和制作功能测试零件。由于它可采用各种不同成分的金属粉末进行烧结、进行渗铜等后处理，因而其制成的产品可具有与金属零件相近的机械性能，但由于成型表面较粗糙，渗铜等工艺复杂，所以有待进一步提高。 SLS快速原型技术的优点是： 1、 与其他工艺相比，能生产较硬的模具。 2、 可以采用多种原料，包括类工程塑料、蜡、金属、陶瓷等。 3、 零件的构建时间较短，可达到1in/h高度。 4、 无需设计和构造支撑。 SLS快速原型技术缺点是： 1、有激光损耗，并需要专门实验室环境，使用及维护费用高昂。 2、需要预热和冷却，后处理麻烦； 3、 成型表面粗糙多孔，并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。 4、 需要对加工室不断充氮气以确保烧结过程的安全性，加工成本高。 5、 成型过程产生有毒气体和粉尘，污染环境。 LOM 箔材叠层实体制作（Laminated Object Manufacturing）快速原型技术是薄片材料叠加工艺，简称LOM。 箔材叠层实体制作是根据三维CAD模型每个截面的轮廓线，在计算机控制下，发出控制激光切割系统的指令，使切割头作X和Y方向的移动。供料机构将地面涂有热溶胶的箔材（如涂覆纸、涂覆陶瓷箔、金属箔、塑料箔材）一段段的送至工作台的上方。激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用二氧化碳激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线，并将纸的无轮廓区切割成小碎片。 然后，由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。可升降工作台支撑正在成型的工件，并在每层成型之后，降低一个纸厚，以便送进、粘合和切割新的一层纸。最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。然后取出，将多余的废料小块剔除，最终获得三维产品。 叠层实体制作快速原型工艺适合制作大中型原型件，翘曲变形较小，成型时间较短，激光器使用寿命长，制成件有良好的机械性能，适合于产品设计的概念建模和功能性测试零件。且由于制成的零件具有木质属性，特别适合于直接制作砂型铸造模。 LOM快速原型技术的优点是： 1、成型速度较快，由于只需要使激光束沿着物体的轮廓进行切割，无需扫描整个断面，所以成型速度很快，因而常用于加工内部结构简单的大型零件。 2、无需设计和构建支撑结构。 LOM快速原型技术的缺点是： 1、有激光损耗，并需要专门实验室环境，维护费用高昂； 2、可实际应用的原材料种类较少，尽管可选用若干原材料，例如纸、塑料、陶土以及合成材料，但目前常用的只是纸，其他箔材尚在研制开发中； 3、必须进行防潮处理，纸制零件很容易吸湿变形，所以成型后必须立即进行树脂、防潮漆涂覆等后处 4、难以构建形状精细、多曲面的零件，仅限于结构简单的零件。 5、废料去除困难，所以该工艺不宜构建内部结构复杂的零件。 6、当加工室的温度过高时常有火灾发生。因此，工作过程中需要专职人员职守。快速成型技术简介激光固化快速成型基本原理 激光固化快速成型技术，迴异于传统的去除成型、拼合成型、或受迫成型等加工方法，而是采用材料累加法制造零件原型，它是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态的光敏树脂材料在一定波长和强度的紫外光 ( 如 =355nm) 的照射下能迅速发生光聚合反应 , 分子量急剧增大 , 材料也就从液态转变成固态。 液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在扫描偏转镜作用下能在树脂上扫描 , 扫描的轨迹及光束的有无均由计算机控制 , 光束照射到的地方 , 树脂就固化，成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描，即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下二层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕 , 得到一个三维实体模型。 激光固化快速成型技术要解决的关键问题 光固化成型工艺中使用光敏树脂材料，光敏树脂材料经历由液体到固体的相变过程，在这一过程中，液态的单体分子发生聚合反应变为以化学键结合形式的固态，由于形成固态后分子之间距离缩小，材料体积收缩而导致零件产生变形； 由于设计和制作的原因，如用作控制激光束扫描的振镜的转动角和二维平面的非线性映射关系、双扫描的振镜的布放方式和光学系统的动态焦距等问题而产生形变； 由于机械控制的原因，如升降台下降的每一层高度不均匀导致零件变形甚至分节； 在光固化过程中已固化部分可能因下沉或漂移而产生形变。 GIET0501 系列激光固化快速成型设备的技术特点 使用精密设计的光速聚焦和扫描系统，获得较小的光斑尺寸，提高定位精度，提高设备的技术性能指标，减少设备中光机系统的畸变失真； 利用预处理软件对产品的 3D 设计数据进行处理，根据所使用的光敏固化树脂的特性进行收缩预补偿、选择合适的支撑结构和优化工艺的控制参数，减少固化成型过程中零件的收缩变形而提高成型零件的精度； 采用高稳定度的激光器，结合动态激光功率监测，闭环控制扫描速度，达到稳定均匀的激光辐照能量。快速成型技术为现代制造业提供强劲动力在现代化工业生产中，6090的工业产品需要使用模具加工，模具工业已经成为制造业中的一项基础工业，是技术成果转化的手段，同时又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被成为点铁成金的磁力工业。我国模具权威人士称之为模具是印钞机。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。 当前，产品制造业呈现如下发展趋势：1生产、经营及市场全球化；2用户需求个性化、多样化；3产品生命周期短，更新换代加速；4产品技术高科技化；5市场竞争激烈化。据统计，我国新产品的平均开发周期为18个月，产品的生命周期为10.5年。而美国1990年已实现3个3，即产品的生命周期为3年，产品的试制周期为3个月，产品的设计周期为3周。因此，制造企业要想在21世纪求得生存和发展，就必须面对这一新的形势，不断研究或引进新的技术。 过去，传统的零件成型方法是采用多种机械加工机床，以及刀具和模具，还要有高水平的技工，成本高，制造周期往往长达几星期，甚至几个月，不能适应新产品的更新。为克服上述问题，近几年来