快速成型工艺介绍

是直接根据产品 CAD 的三维实体模型数据，经计算机处理后，将三维模型转化为许多平面模型的迭加，再通过计算机控制、制造一系列平面模型并加以联结，形成复杂的三维实体零件。这样，产品的研制周期可以显著缩短，并可节省研制费用。

    (1) 快速成形原理和特点

    快速成形技术不同于传统的在型腔内成型毛坯切削加工后获得零件的方法，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型与制造的技术。从成型角度看，零件可视为 “ 点 ” 或 “ 面 ” 的叠加而成。从 CAD 电子模型中离散得到点、面的几何信息，再与成型工艺参数信息结合，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，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。

    快速成形技术是由 CAD 模型直接驱动的快速制造复杂形状三维物理实体的技术的总称，其基本过程 （如 图 10.3 所示） 是：首先由 CAD 软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型，即数字模型或称电子模型；然后根据工艺要求，按照一定的规则将该模型离散为一系列有序的单元，通常在 Z 向将其按一定厚度进行离散 （ 习惯称为分层 ） ，把原来的三维电子模型变成一系列的二维层片；再根据每个层片的轮廓信息，进行工艺规划，选择合理的加工参数，自动生成数控代码；最后由成形机接受控制指令制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到一个三维物理实体。这样就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，并且成形过程的难度与待成形的物理实体形状和结构的复杂程度无关。

    快速成形技术具有以下特点。

    1） 高度柔性 快速成形技术的最突出特点就是柔性好，它取消了专用工具，在计算机管理和控制下可以制造出任意复杂形状的零件，把可重编程、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 快速成形技术是计算机技术、数控技术、激光技术与材料技术的综合集成。在成形概念上，它以离散 / 堆积为指导，在控制上以计算机和数控为基础，以最大的柔性为目标。因此只有在计算机技术、数控技术高度发展的今天，才有可能诞生快速成形技术 。

    3） 设计制造一体化 快速成形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，由于成型思想的局限性，致使设计制造一体化很难实现。而对于快速成形技术来说，由于采用了离散 / 堆积分层制造工艺，能够很好地将 CAD 、 CAM 结合起来 。

    4） 快速性 快速成形技术的一个重要特点就是其快速性。由于激光快速成形是建立在高度技术集成的基础之上，从 CAD 设计到原型的加工完成只需几小时至几十小时，比传统的成型方法速度要快得多，这一特点尤其适合于新产品的开发与管理 。

    5） 自由成形制造 （ Free Form Fabrication ， FFF ） 快速成形技术的这一特点是基于自由成形制造的思想。自由的含义有两个方面：一是指根据零件的形状，不受任何专用工具 （ 或模腔 ） 的限制而自由成形；二是指不受零件任何复杂程度的限制。由于传统加工技术的复杂性和局限性，要达到零件的直接制造仍有很大距离。 RP 技术大大简化了工艺规程、工装准备、装配等过程，很容易实现由产品模型驱动直接制造或称自由制造 。

    6） 材料的广泛性 由于各种 RP 工艺的成形方式不同，因而材料的使用也各不相同，如金属、纸、塑料、光敏树脂、蜡、陶瓷，甚至纤维等材料在快速成形领域已有很好的应用。