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快速成型技术的特点:
与传统材料加工技术相比,快速成型具有鲜明的特点：
1．数字化制造。
2．高度柔性和适应性。可以制造任意复杂形状的零件。
3．直接CAD模型驱动。如同使用打印机一样方便快捷。
4．快速。从CAD设计到原型(或零件)加工完毕，只需几十分钟至几十小时。
5．材料类型丰富多样，包括树脂、纸、工程蜡、工程塑料（ABS等）、陶瓷粉、金属粉、砂等，可以在航空，机械，家电，建筑，医疗等各个领域应用。
主要工艺：
RP技术结合了众多当代高新技术：计算机辅助设计、数控技术、激光技术、材料技术等，并将随着技术的更新而不断发展。自1986年出现至今，短短十几年，世界上已有大约二十多种不同的成形方法和工艺，而且新方法和工艺不断地出现。目前已出现的RP技术的主要工艺有：
1.PCM工艺:无木模铸造。
2.SL工艺:光固化/立体光刻 。
3.FDM工艺:熔融沉积成形。
4.SLS工艺:选择性激光烧结。
5.LOM工艺:分层实体制造。
6.3DP工艺:三维印刷。
无模铸型制造技术（PCM）－制作大型铸件的快速成型工艺
无模铸型制造技术（PCM，Patternless Casting
Manufacturing）是由清华大学激光快速成形中心开发研制。该将快速成形技术应用到传统的树脂砂铸造工艺中来。首先从零件CAD模型得到铸型CAD模型。由铸型CAD模型的STL文件分层，得到截面轮廓信息，再以层面信息产生控制信息。造型时，第一个喷头在每层铺好的型砂上由计算机控制精确地喷射粘接剂，第二个喷头再沿同样的路径喷射催化剂，两者发生胶联反应，一层层固化型砂而堆积成形。粘接剂和催化剂共同作用的地方型砂被固化在一起，其他地方型砂仍为颗粒态。固化完一层后再粘接下一层，所有的层粘接完之后就得到一个空间实体。型砂在粘接剂没有喷射的地方仍是散砂，比较容易清除。清理出中间未固化的散砂就可以得到一个有一定壁厚的铸型，在砂型的内表面涂敷或浸渍涂料之后就可用于浇注金属。
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和传统铸型制造技术相比，无模铸型制造技术具有无可比拟的优越性，它不仅使铸造过程高度自动化、敏捷化，降低工人劳动强度，而且在技术上突破了传统工艺的许多障碍，使设计、制造的约束条件大大减少。具体表现在以下方面：制造时间短、制造成本低、无需木模、一体化造型，
型、芯同时成形、无拔模斜度、可制造含自由曲面（曲线）的铸型。
在国内外，也有其它一些将RP技术引入到砂型或陶瓷型铸造中来的类似工艺。其中较为典型的有：MIT开发研制的3DP（Three
Dimensional Printing）工艺、德国Generis公司的砂型制造工艺等。美国Sloigen公司的DSPC（Direct
Shell Production Casting）工艺就是在MIT的3DP基础上发展起来的。
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熔融挤出成型--高性能的快速成型工艺
熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。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，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅助结构－“支撑”，对后续层提供定位和支撑，以保证成形过程的顺利实现。 |
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这种工艺不用激光，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。近年来又开发出PC，PC/ABS，PPSF等更高强度的成形材料，使得该工艺有可能直接制造功能性零件。由于这种工艺具有一些显著优点，该工艺发展极为迅速，目前FDM系统在全球已安装快速成形系统中的份额大约为30％
适于三维打印机的特点
不使用激光，维护简单，成本低：价格是成型工艺是否适于三维打印的一个重要因素。多用于概念设计的三维打印机对原型精度和物理化学特性要求不高，便宜的价格是其能否推广开来的决定性因素。
塑料丝材，清洁，更换容易：与其他使用粉末和液态材料的工艺相比，丝材更加清洁，易于更换、保存，不会在设备中或附近形成粉末或液体污染。
后处理简单：仅需要几分钟到一刻钟的时间剥离支撑后，原型即可使用。而现在应用较多的SL，SLS，3DP等工艺均存在清理残余液体和粉末的步骤，并且需要进行后固化处理，需要额外的辅助设备。这些额外的后处理工序一是容易造成粉末或液体污染，二是增加了几个小时的时间，不能在成型完成后立刻使用。
成型速度较快：一般来讲，FDM工艺相对于SL，SLS，3DP工艺来说，速度是比较慢的。但针对三维打印应用，其也有一定的优势。首先，SL，SLS，3DP都有层间过程（铺粉/液，挂平），因而它们一次成型多个原型是速度很快，例如3DP可以做到一小时成型25mm左右高度的原型。三维打印机成型空间小，一次多成型1至2个原型，相对来讲，他们的速度优点就不甚明显了。其次三维打印机对原型强度要求不高，所以FDM工艺可通过减小原型密实程度的方法提高成型速度。通过试验，具有某些结构特点的模型，最高成型速度已经可以达到60立方厘米/小时。通过软件优化及技术进步，预计可以达到200立方厘米/小时的高速度。
快速塑料零件制造
材料性能一直是FDM工艺的主要优点，其ABS原型强度可以达到注塑零件的三分之一。今年来又发展出PC，PC/ABS，PPSF等材料，强度已经接近或超过普通注塑零件，可在某些特定场合（试用，维修，暂时替换等）下直接使用。虽然直接金属零件成型（近年来许多研究机构和公司都在进行这方面的研究，是当今快速原型领域的一个研究热点）的材料性能更好，但在塑料零件领域，FDM工艺是一种非常适宜的快速制造方式。随着材料性能和工艺水平的进一步提高，我们相信，会有更多的FDM原型在各种场合直接使用。
立体光刻(SL)----高精度的快速成型工艺
SL工艺，由Charles
Hull于1984年获美国专利。1986年美国3DSystems公司推出商品化样机SLA—1，这是世界上第一台快速原形系统。SLA系列成形机占据着RP设备市场的较大份额。SL工艺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（325或355nm）和强度(w=10～400mw)的紫外光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,扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制,光点扫描到的地方,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，液面始终处于激光的焦平面，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，然后再进行下一层的扫描，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。 |
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SL方法是目前RP技术领域中研究得最多的方法，也是技术上最为成熟的方法。一般层厚在0.1到0.15mm，成形的零件精度较高。多年的研究改进了截面扫描方式和树脂成形性能，使该工艺的加工精度能达到0.1mm，现在最高精度已能达到0.05mm。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。
选择性激光烧结(SLS)－－材料广泛的快速成型工艺
SLS工艺又称为选择性激光烧结，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。 |
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SLS工艺最大的优点在于选材较为广泛，如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸脂（poly
carbonates）、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。粉床上未被烧结部分成为烧结部分的支撑结构，因而无需考虑支撑系统（硬件和软件）。SLS工艺与铸造工艺的关系极为密切，如烧结的陶瓷型可作为铸造之型壳、型芯，蜡型可做蜡模，热塑性材料烧结的模型可做消失模.
分层实体制造(LOM)－没落的快速成型工艺
LOM工艺称为分层实体制造，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-2030两种型号成形机。LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，热压辊热压片材，使之与下面已成形的工件粘接；用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格；激光切割完成后，工作台带动已成形的工件下降，与带状片材(料带)分离；供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面；热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚；再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面粘接、切割完，得到分层制造的实体零件。 |
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LOM工艺只须在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面。因此成形厚壁零件的速度较快，易于制造大型零件。零件的精度较高（<
0.15mm）。工件外框与截面轮廓之间的多余材料在加工中起到了支撑作用，所有LOM工艺无需加支撑。
研究LOM工艺的公司除了Helisys公司，还有日本Kira公司、瑞典Sparx公司、新加坡Kinergy精技私人有限公司、清华大学、华中理工大学等。但因为LOM工艺材料仅限于纸，性能一直没有提高，已逐渐走入没落，大部分厂家已经或准备放弃该工艺.
三维印刷(3DP)－－高速多彩的快速成型工艺
三维印刷(3DP)工艺是美国麻省理工学院Emanual
Sachs等人研制的。E.M.Sachs于1989年申请了3DP（Three-Dimensional
Printing）专利，该专利是非成形材料微滴喷射成形范畴的核心专利之一。3DP工艺与SLS工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。所不同的是材料粉末不是通过烧结连接起来的，而是通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离（等于层厚：0.013～0.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下一建造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。铺粉辊铺粉时多余的粉末被集粉装置收集。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除。
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该工艺的特点是成形速度快，成形材料价格低，适合做桌面型的快速成形设备。并且可以在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一，有限元分析模型和多部件装配体非常适合用该工艺制造。缺点是成形件的强度较低，只能做概念型使用，而不能做功能性试验。以上六种典型RP工艺由于具有不同的优劣特点，所以应用于不同的领域。
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表（1）
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PCM
无模快速制造技术
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SLA
光固化成型
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FDM
熔融沉积成型
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SLS
选择性激光烧结
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LOM
分层实体制造
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优点
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(1)无需木模，铸型一次成形。
(2)可实现一体化造型，减少设计约束和机加工量，铸件尺寸精度易控制。
(3)型、芯同时成型，提高定位精度。
(4)无需拔模斜度，减轻铸件重量。
(5)可以制作任意形状的铸件，尤其是制作复杂以及含有自由曲面的铸件，而且精度高。
(6)可实现全自动，劳动强度低，对工人技能水平要求低。
(7)速度快，制造和运行成本低。
(8)材料可再生回用。
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(1)成形速度极快，成形精度、表面质量高；
(2)适合做小件及精细件。
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(1)成形材料种类较多，成形样件强度好，能直接制作ABS塑料。
(2)尺寸精度较高，表面质量较好，易于装配。
(3)材料利用率高。
(4)操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
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(1)
有直接金属型的概念，可直接得到塑料、蜡或金属件。
(2)材料利用率高；造型速度较快。
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(1) 成形精度较高。
(2)只须对轮廓线进行切割，制作效率高，适合做大件及实体件。
(3)制成的样件有类似木质制品的硬度，可进行一定的切削加工。
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缺点
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(1)做小件和精细件时精度不如SLA。
(2)铸型表面比较粗糙，有台阶纹，成型后要进行打磨。
(3)最薄只能做3mm壁厚铸型。
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(1)成形后要进一步固化处理。
(2)光敏树脂固化后较脆，易断裂，可加工性不好。
(3)工作温度不能超过100℃，成形件易吸湿膨胀，抗腐蚀能力不强。
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(1)成形时间较长。
(2)做小件和精细件时精度不如SLA。
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(1)成形件强度和表面质量较差，精度低。
(2)在后处理中难于保证制件尺寸精度，后处理工艺复杂，样件变型大，无法装配。
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(1)不适宜做薄壁原型。
(2)表面比较粗糙，工件表面有明显的台阶纹，成型后要进行打磨。
(3)易吸湿膨胀，成形后要尽快表面防潮处理。
(4)工件强度差，缺少弹性。
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设备购置费用
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较高 |
高昂 |
低廉 |
高昂 |
中等 |
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维护和日常使用费用
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无激光器损耗，材料的利用率高，原材料便宜，运行费用极低。 |
激光器有损耗，光敏树脂价格昂贵，运行费用很高。 |
无激光器损耗，材料的利用率高，原材料便宜，运行费用极低。 |
激光器有损耗，材料利用率高，原材料便宜，运行费用居中。 |
激光器有损耗，材料利用率很低，运行费用较高。 |
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发展趋势
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飞速发展 |
稳步发展 |
飞速发展 |
稳步发展 |
渐趋淘汰 |
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应用领域
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大中型复杂金属件和复杂洁具等 |
复杂、高精度、艺术用途的精细件 |
塑料件外形和机构设计 |
铸造件设计 |
实心体大件 |
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适合行业
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铸造行业、机械制造业、陶瓷卫生洁具行业、快速成形服务中心、高等院校等 |
快速成形服务中心 |
科研院校、生产企业 |
铸造行业 |
铸造行业 |
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表（2）
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| Alibre |
File（文件） ->
Export（输出）-> Save As（另存为，选择.STL）->
输入文件名-> Save（保存） |
| AutoCAD |
输出模型必须为三维实体，且XYZ坐标都为正值。在命令行输入命令“Faceters” ->
设定FACETRES为1 到10 之间的一个值 (1为低精度，10为高精度) ->
然后在命令行输入命令“STLOUT” -> 选择实体 ->
选择“Y”，输出二进制文件 -> 选择文件名 |
| CADKey |
从Export（输出）中选择Stereolithography（立体光刻） |
| I-DEAS |
File（文件）-> Export（输出）-> Rapid
Prototype File（快速成形文件）-> 选择输出的模型
->Select Prototype Device（选择原型设备）>
SLA500.dat -> 设定absolute facet deviation（面片精度） 为
0.000395 -> 选择Binary（二进制） |
| Inventor |
Save Copy As（另存复件为） -> 选择STL类型
-> 选择Options（选项），设定为High（高） |
| IronCAD |
右键单击要输出的模型 -> Part
Properties（零件属性）> Rendering（渲染） -> 设定
Facet Surface Smoothing（三角面片平滑）为 150 ->
File（文件）> Export（输出）-> 选择 .STL |
| Mechanical Desktop |
使用AMSTLOUT命令输出STL文件。
下面的命令行选项影响STL文件的质量，应设定为适当的值，以输出需要的文件。
1.Angular
Tolerance（角度差）――设定相邻面片间的最大角度差值，默认15度，减小可以提高STL文件的精度。
2.Aspect
Ratio（形状比例）――该参数控制三角面片的高/宽比。1标志三角面片的高度不超过宽度。默认值为0，忽略。
3.Surface Tolerance（表面精度）――控制三角面片的边与实际模型的最大误差。设定为0.0000
，将忽略该参数。
4.Vertex Spacing（顶点间距）――控制三角面片边的长度。默认值为0.0000, 忽略。
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| ProE |
1.File（文件）-> Export（输出）->
Model（模型）
2.或者选择File（文件）-> Save a Copy（另存一个复件）
-> 选择 .STL
3.设定弦高为0。然后该值会被系统自动设定为可接受的最小值。
4.设定Angle Control（角度控制）为1
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| ProE Wildfire |
1.File（文件）->Save a
Copy（另存一个复件）->Model（模型）->选择文件类型为STL(*.stl)
2.设定弦高为0。然后该值会被系统自动设定为可接受的最小值。
3.设定Angle Control（角度控制）为 1
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| Rhino |
File（文件）->Save As（另存为.STL） |
| SolidDesigner (Version
8.x) |
File（文件）->Save（保存）->选择文件类型为STL |
| SolidDesigner (not sure of
version) |
File（文件）-> External（外部）-> Save
STL （保存STL）-> 选择Binary（二进制）模式
->选择零件-> 输入0.001mm作为Max Deviation
Distance（最大误差） |
| SolidEdge |
1.File（文件）-> Save
As（另存为）-> 选择文件类型为STL
2.Options（选项）
设定 Conversion Tolerance（转换误差）为 0.001in 或 0.0254mm 设定Surface Plane
Angle（平面角度）为 45.00 |
| SolidWorks |
1.File（文件）-> Save
As（另存为） -> 选择文件类型为STL
2.Options（选项）-> Resolution（品质）->
Fine（良好） -> OK（确定） |
| Think3 |
File（文件）-> Save As（另存为）
-> 选择文件类型为STL |
| Unigraphics |
1.File（文件）> Export（输出）> Rapid
Prototyping（快速原型）->设定类型为 Binary （二进制）
2.设定Triangle Tolerance（三角误差）为0.0025 设定Adjacency
Tolerance（邻接误差）为0.12 设定Auto Normal Gen（自动法向生成）为On（开启） 设定Normal
Display（法向显示）为Off（关闭） 设定Triangle Display（三角显示）为On（开启） |
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(2008-12-10 18:08:31) 
