1、 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 1 页 共 36 页 1 1 引言引言 1 1. .1 1 快速成型技术快速成型技术的产生和发展的产生和发展 1.11.11 1 快速成型（快速成型（RPRP）技术简介）技术简介 快速原型制造技术， 又叫快速成型技术， 英文： RAPID PROTOTYPING （简称 RP 技术） ， RAPID PROTOTYPING MANUFACTURING，简称 RPM。 快速成型（RP）技术是在 90 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
2、。它于 20 世纪 80 年代后期产生于美国，很快扩展到日 本及欧洲，比喻 20 世纪 90 年代初期引进我国，是近 20 年来制造技术领域的一项重大 突破，并由此产生一个新兴的技术领域。 它借助计算机、激光、精密传动、数控技术等现代手段，将 CAD 和 CAM 技术、数控 技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光技术的技术集成以实现从零件到三维实体 原型制造一体化的系统技术。 它是一种基于离散堆积成型思想的新型成型技术， 是又 CAD 模型直接驱动的快速完成任意复杂形状三维实体零件制造的技术的总称。 快速成形 （Rapid Prototyping， RP） 技术基于离散/堆积原理， 采用多种
3、直 写 （Direct Writing）技术控制单元材料状态，将传统上相互独立的材料制备和材料 成形过程合，建立了零件成形信息及材料功能信息数字化到物理实现数字化之间的直接 映射，实现了从材料和零件的设计思想到物理时间的一体化1。 进入 21 世纪以来，间接快速制模技术成为 RP 最重要的应用领域；生物活性材料 快速成形成为 RP 研究中一个新的热点，快速成形的生物材料进入细胞和大分子层次； RP 技术的研究重点逐步转移到快速制造（Rapid Manufacturing） ，主要是直接金属 件的制造，快速成形技术的概念也由快速原型向快速制造转化2。而基于喷射技术的 熔融沉积成型（Fused D
4、eposition Modeling，FDM）正是当前最活跃使用最广泛的 RP 技术之一。 1.1.21.1.2 快速成型技术的基本原理快速成型技术的基本原理 传统的零件加工过程是先制造毛坯，然后经切削加工，从毛坯上去除多余的材料， 从而达到设计所要求的形状、尺寸和公差，这种方法统称为材料去除制造。 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 2 页 共 36 页 快速原型制造技术彻底摆脱了传统的“去除”加工法，而基于“材料逐层堆积”的 制造理念，将复杂的三维加工分解为简单的材料二维添加的组合，它能在 CAD 模型的直 接驱动下，快速制造任意复杂形状的三维实体，是一种全新的制造技术。 1.1.3
5、1.1.3 快速成型（快速成型（RPRP）技术的特点）技术的特点 RP 技术将一个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，具有如下特点： （1）成型全过程的快速性，适合现代激烈的产品市场； （2）可以制造任意复杂形状的三维实体； （3）用 CAD 模型直接驱动，实现设计与制造高度一体化，其直观性和易改性为产 品的完美设计提供了优良的设计环境； （4）成型过程无需专用夹具、模具、刀具，既节省了费用，又缩短了制作周期。 （5）技术的高度集成性，既是现代科学技术发展的必然产物，也是对它们的综合 应用，带有鲜明的高新技术 特征。 以上特点决定了 RP 技术主要适合于新产品开发
6、， 快速单件及小批量零件制造， 复杂 形状零件的制造， 模具与模型设计与制造， 也适合于难加工材料的制造， 外形设计检查， 装配检验和快速反求工程等。 1.1.4 1.1.4 快速成型（快速成型（RPRP）技术的研究背景）技术的研究背景 自美国 3D 公司 1988 年推出第一台商品 SLA 快速成形机以来，已经有十几种不同的 成形系统，其中比较成熟的有 UV、SLA、SLS、LOM 和 FDM 等方法。 本次毕设的任务就是基于各种快速成型技术中的 FDM 技术提出来的 2.2.快速成型的分类及其应用快速成型的分类及其应用 1.4 1.4 快速成型技术的分类快速成型技术的分类 目前快速成型技术在“分层制造”思想的基础上，已出现了数十种工艺方法，并 且新的工艺还在不断涌现。根据所使用的材料和建造技术的不同，目前应用比较广泛 的方法有选择性激光烧结法（SLS） 、光固化成型法（SLA） 、熔融沉积制造法（FDM） 、 叠层实体制造法（LOM）等。 1) 选择性激光烧结法(Selective Laser Sintering, SLS)工艺 本本 科科 毕毕
