1、本节要点快速原型制造的工作原理 快速原型制造的工艺过程 典型的RPM方法：SLA，SLS，LOM，FDM，3D-Printing,第8讲 快速原型制造技术 Rapid Prototyping Manufacturing,二、RPM技术原理,成形学与离散堆积原理 成形（Forming）：将物体有序地组织成具有确定外形和一定功能的三维实体。包括三个基本要素：物质 的提取，序的建立，完成（形状、功能）三维实体。 成形学（Shaping）：从方法论高度系统地研究成形的科学，着重研究成形三要素及其之间的相互作用。 成形方式：1 去除成形（Dislodge Forming）运用分离的方法，把一部分材料有序
2、地从基体上分离出去而成形的方法。Turning, Milling, Grinding, Boring etc,一、 RPM技术的产生,2 堆积成形（Stacking Forming）运用合并与连接的方法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆积起来的成形方法。RPM。 3 受迫成型（Forced Forming）利用材料的可成形性（如塑性）在特定外围约束（边界约束或外力约束)下的成形方法。Extrude，Cast， Powder metallurgy。 4 生长成形（Growth Forming)利用材料的活性进行成形的方法。自然系统中生物个体发育，人为系统中还没有。,RPM属于离散/堆积成形。R
3、PM技术是采用软件离散材料堆积的原理实现零件的成形过程。通过离散获得堆积的路径、顺序、限制和方式，通过堆积材料“叠加”起来形成三维实体。 RPM作业过程： CAD模型建立。 STL文件生成。 分层切片。 快速堆积成型 。,1.光敏液相固化法 Stereo Lithography Apparatus ，SLA,SLA工艺于1984年获美国专利，1988年美国3D System公司推出的商品化样机SLA-1，是世界上第一台快速原型技术成形机。这种方法的代表还有日本和德国。,三、典型RPM成形方法,光敏液相固化法的基本原理,SLA工艺成形的产品特点,SLA工艺成形的零件精度较高，可达0.1mm；可形
4、成任意复杂形状的零件；材料利用率高，性能可靠，产品透明美观，可直接做力学实验。 局限性：需要支撑，设备昂贵，树脂收缩导致精度下降，光固化树脂价格昂贵，有一定的毒性且产品不能溶解，不利于环保 。,鼠标外壳激 光树脂原型,照相机激光树脂原型,美国Helisys公司于1986年研制成功。该方法的代表是美国Helisys公司的LOM-1050和LOM-2030成形机，日本Kira公司的KSC-50成形机。,2.选区片层粘结法（ Laminated Object Manufacturing，LOM）,选区片层粘结法的基本原理,（1）使用胶纸作为成型材料，成本低，原材料易于获得， 无交变，无热应力，形状和
5、尺寸精度稳定 ； （2）成型后的模型需密封保存以免吸潮； （3）由于无须进行化学反应，成型件尺寸可以制得很大； （4）Z向精度比SLA和SLS要低； （5）纸张上有交叉格，便于成型后去除模型周边的废料，但剥离费时； （6）模型有类木纹的纹理； （7）适合于航空、汽车等行业中体积较大的制件，但由于适应面较窄， 渐趋淘汰。,LOM的特点,美国德克萨斯大学奥斯汀分校于1989年研制成功，已被美国DTM公司商品化，推出SLS Model125成形机。德国EOS公司和我国的北京隆源自动成形系统有限公司也分别推出了各自的SLS工艺成形机。,3.选择性（选区）激光烧结法 （Selective Laser S
6、intering，SLS）,选择性激光烧结的基本原理,选择性激光烧结（SLS）的产品特点,1、材料适应面广。能制造塑料零件，陶瓷、 蜡、尼龙等材料的零件。能制造出直接使用的金属零件。 2、不需加支撑。 3、精度不高。平均精度为0.150.2mm，表面粗糙度不好，不宜做薄壁件。,1988年研制成功，由美国Stratasys公司推出商品化的3D Modeler1000和FDM1600等规格的系列产品。最新产品是制造大型ABS原型的FDM8000等型号的产品。,4.熔丝沉积成形法 （Fused Deposition Modeling，FDM）,熔丝沉积成形的基本原理,5. 三维印刷（Three Di
7、mensional Printing,3D-P）,五、RPM技术的研究和应用,全球RP设备装机量,医学 新产品快速开发制造 快速模具 快速铸造,四、RPM的特点,快速原型制造在新产品快速开发中的应用,利用加工样品，找出新产品外观&结构设计缺陷，完善设计。,车辆零件开发与试制,消费类产品开发与试制,玩具产品开发与试制,电子产品开发与试制,利用加工的样品可以进行装配和功能验证。,利用新产品样件可先进行市场调研，投标、招标。,快速原型制造在快速模具上的应用,快速原型制造在快速铸造上的应用,快速原型制造在快速铸造上的应用,模型实例1 轿车车灯,模型实例2 电话机外壳,模型实例3 皮鞋底,模具实例1 手机外壳橡胶模,模具实例2 拐头树脂型复合模,模具实例3 电子产品注射模,（三） 模型 制造,医学模型,艺术模型,建筑模型,模型制作实例1 CT扫描股骨模型,模型制作实例2 艺术模型,
