快速成型技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用

1、快速成型技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用汪輪歡（廣西科技大學(xué) ，545006）摘要：從快速成型制造技術(shù)的基本原理出發(fā).探討了其主要工藝方法、工藝過(guò)程、特點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域及研究現(xiàn)狀;論述了其發(fā)展目標(biāo)應(yīng)為實(shí)現(xiàn)各類(lèi)產(chǎn)品或零部件的快速、低成本、高精度、直接的成型制造，其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)重點(diǎn)應(yīng)為材料、能源、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工藝的創(chuàng)新，設(shè)備性能的提高等，以期推動(dòng)快速成型制造技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造業(yè)中的迅速發(fā)展和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：快速成型技術(shù)的現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)；遇到的問(wèn)題；開(kāi)發(fā)重點(diǎn)中圖分類(lèi)號(hào)：TW249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：103969iissn10026673201005040Rapid prototyping technology pres

2、ent situation and applicationAbstract:Based on the principle of rapid prototyping technology, main craft method,technological process,characteristic, application field and research situation are proposed; development goals of realizing kinds ofproducts manufactured in a fast, low cost, high accuracy

3、 and direct prototyping way are discussed; developmentemphasis in the future that innovation of material energy, movement organization, craft, and improvement ofequipment performance are narrated, in order to promote development and application of the rapid prototypingmanufacture technology in produ

4、ct'developing and manufacturing.Keywords:The present situation of the rapid prototyping technology；The development trend；The problems encountered ；The development of the key0引言 快速成型制造技術(shù)(RPT)是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的成型方式，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。在目前產(chǎn)業(yè)策略以市場(chǎng)響應(yīng)速度為第一的狀況下，RPT以其可以縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益而越來(lái)越引起人們的重

5、視，也成為機(jī)械制造領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。近年來(lái)，隨著掃描振鏡性能的提高，以及材料科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，RPT已日趨成熟，并于1994年正式進(jìn)入推廣普及階段。近十多年來(lái)RPT水平和應(yīng)用領(lǐng)域等方面均得到了迅速的發(fā)展，越來(lái)越多的快速成型技術(shù)和設(shè)備投入到實(shí)際應(yīng)用中，大大縮短了用戶和制造商需求距離，滿足了市場(chǎng)的需求。本文著重介紹了快速成型技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)，以期推動(dòng)快速成型技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造業(yè)中的迅速發(fā)展和應(yīng)用。1. 快速成型的基本原理快速成型介紹  RP技術(shù)簡(jiǎn)介  快速原型制造技術(shù)，又叫快速成形技術(shù)，（簡(jiǎn)稱(chēng)RP技術(shù)）：英文：RAPID

6、0;PROTOTYPING（簡(jiǎn)稱(chēng)RP技術(shù)），或  RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，簡(jiǎn)稱(chēng)RPM。   快速成型（RP）技術(shù)是九十年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，是為制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)服務(wù)的一項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù), 對(duì)促進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新、縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力有積極的推動(dòng)作用。自該技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，已經(jīng)在發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，并由此產(chǎn)生一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域。   RP技術(shù)是在現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)以及新材料技術(shù)的基礎(chǔ)上集

7、成發(fā)展起來(lái)的。不同種類(lèi)的快速成型系統(tǒng)因所用成形材料不同，成形原理和系統(tǒng)特點(diǎn)也各有不同。但是，其基本原理都是一樣的，那就是"分層制造，逐層疊加"， 類(lèi)似于數(shù)學(xué)上的積分過(guò)程。形象地講，快速成形系統(tǒng)就像是一臺(tái)"立體打印機(jī)"。   RP技術(shù)的優(yōu)越性顯而易見(jiàn)：它可以在無(wú)需準(zhǔn)備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CAD）數(shù)據(jù)，快速制造出新產(chǎn)品的樣件、模具或模型。因此，RP技術(shù)的推廣應(yīng)用可以大大縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低開(kāi)發(fā)成本、提高開(kāi)發(fā)質(zhì)量。由傳統(tǒng)的"去除法"到今天的"增長(zhǎng)法"，由有

8、模制造到無(wú)模制造，這就是RP技術(shù)對(duì)制造業(yè)產(chǎn)生的革命性意義。2. 快速成型的主要工藝技術(shù)2.1 立體光固化成型法（SL, Stereo-Lithography）   光固化法(SL)是目前最為成熟和廣泛應(yīng)用的一種快速成型制造工藝。這種工藝以液態(tài)光敏樹(shù)脂為原材料，在計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光按預(yù)定零件各分層截面的輪廓軌跡對(duì)液態(tài)樹(shù)脂逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)的樹(shù)脂薄層產(chǎn)生光聚合(固化)反應(yīng)，從而形成零件的一個(gè)薄層截面。完成一個(gè)掃描區(qū)域的液態(tài)光敏樹(shù)脂固化層后，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚，使固化好的樹(shù)脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹(shù)脂然后重復(fù)掃描、固化，新固化的一層牢固地粘接在一層上，如

9、此反復(fù)直至完成整個(gè)零件的固化成型。   L工藝的優(yōu)點(diǎn)是精度較高，一般尺寸精度可控制在0.01mm;表面質(zhì)量好;原材料利用率接近100%;能制造形狀特別復(fù)雜、精細(xì)的零件;設(shè)備市場(chǎng)占有率很高。缺點(diǎn)是需要設(shè)計(jì)支撐;可以選擇的材料種類(lèi)有限;制件容易發(fā)生翹曲變形;材料價(jià)格較昂貴。  該工藝適合比較復(fù)雜的中小型零件的制作。 2.2 選擇性激光燒結(jié)法(SLS,Selective Laser Sintering)    選擇性激光燒結(jié)法(SLS)是在工作臺(tái)上均勻鋪上一層很薄(100-200)的作金屬(或金屬)粉末，激光束

10、在計(jì)算機(jī)控制下按照零件分層截面輪廓逐點(diǎn)地進(jìn)行掃描、燒結(jié)，使粉末固化成截面形狀。完成一個(gè)層面后工作臺(tái)下降一個(gè)層厚，滾動(dòng)鋪粉機(jī)構(gòu)在已燒結(jié)的表面再鋪上一層粉末進(jìn)行下一層燒結(jié)。未燒結(jié)的粉末保留在原位置起支撐作用，這個(gè)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直至完成整個(gè)零件的掃描、燒結(jié)，去掉多余的粉末，再進(jìn)行打磨、烘干等處理后便獲得需要的零件。用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行直接燒結(jié)的工藝正在實(shí)驗(yàn)研究階段，它可以直接制造工程材料的零件。   SLS工藝的優(yōu)點(diǎn)是原型件機(jī)械性能好，強(qiáng)度高;無(wú)須設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;可選材料種類(lèi)多且利用率高(100%)。缺點(diǎn)是制件表面粗糙，疏松多孔，需要進(jìn)行后處理;制造成本高。采用各種不同成分的金屬粉

11、末進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)滲銅等后處理特別適合制作功能測(cè)試零件;也可直接制造金屬型腔的模具。采用蠟粉直接燒結(jié)適合于小批量比較復(fù)雜的中小型零件的熔模鑄造生產(chǎn)。     2.3 熔融沉積成型法(FDM,Fused Deposition Modeling)   這種工藝是通過(guò)將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出，按照零件每一層的預(yù)定軌跡，以固定的速率進(jìn)行熔體沉積（如圖4）。每完成一層，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚進(jìn)行迭加沉積新的一層，如此反復(fù)最終實(shí)現(xiàn)零件的沉積成型。FDM工藝的關(guān)鍵是保持半流動(dòng)成型材料的溫

12、度剛好在熔點(diǎn)之上(比熔點(diǎn)高1左右)。其每一層片的厚度由擠出絲的的直徑?jīng)Q定，通常0.250.50mm。   FDM的優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高;材料成本低;可選材料種類(lèi)多;工藝簡(jiǎn)潔。缺點(diǎn)是精度低;復(fù)雜構(gòu)件不易制造，懸臂件需加支撐;表面質(zhì)量差。該工藝適合于產(chǎn)品的概念建模及形狀和功能測(cè)試，中等復(fù)雜程度的中小原型，不適合制造大型零件。 2.4 分層實(shí)體制造法（LOM, Laminated Object Manufacture）  LOM工藝是將單面涂有熱溶膠的紙片通過(guò)加熱輥加熱粘接在一起，位于上方的激光切割器按照CAD分層模型所獲數(shù)據(jù)，用激

13、光束將紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓，然后新的一層紙?jiān)侬B加在上面，通過(guò)熱壓裝置和下面已切割層粘合在一起，激光束再次切割，如此反復(fù)逐層切割、粘合、切割直至整個(gè)模型制作完成  LOM工藝優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;只需切割輪廓，無(wú)需填充掃描;制件的內(nèi)應(yīng)力和翹曲變形小;制造成本低。缺點(diǎn)是材料利用率低，種類(lèi)有限;表面質(zhì)量差;內(nèi)部廢料不易去除，后處理難度大。該工藝適合于制作大中型、形狀簡(jiǎn)單的實(shí)體類(lèi)原型件，特別適用于直接制作砂型鑄造模。     2.5 三維印刷法(3DP,Three Dimensional Printin

14、g )   三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點(diǎn)噴射粘合劑來(lái)粘結(jié)粉末材料的方法制造原型。3DP的成型過(guò)程與SLS相似，只是將SLS中的激光變成噴墨打印機(jī)噴射結(jié)合劑   該技術(shù)制造致密的陶瓷部件具有較大的難度，但在制造多孔的陶瓷部件（如金屬陶瓷復(fù)合材多孔坯體或陶瓷模具等）方面具有較大的優(yōu)越性。3. 快速成型的工藝過(guò)程： 盡管存在許多種快速成型技術(shù)，但是都有以下幾步工藝過(guò)程2，如圖1。4. 快速成型的特點(diǎn)： RPT與激光技術(shù)，材料科學(xué)、數(shù)控技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、檢測(cè)技術(shù)、CAD、機(jī)械科學(xué)、電子技術(shù)等學(xué)科與技術(shù)息息相關(guān)，高度的技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)了材料提取過(guò)程一

15、體化與設(shè)計(jì)(CAD)和制造 ( CAM)一體化。 RPT將一個(gè)復(fù)雜的三維加工過(guò)程簡(jiǎn)化成一系列二維加工過(guò)程的組合，與傳統(tǒng)的去除材料成型方法形成鮮明對(duì)比。RP'T具有以下特點(diǎn): 4.1成型的復(fù)制性、互換性高; 4.2高效率，高度的柔性，制造工藝與制造成型的幾何形狀無(wú)關(guān)，可迅速制造出自由曲面和任意復(fù)雜形態(tài)的零件; 4.3可以實(shí)現(xiàn)自由制造，與傳統(tǒng)制造方法結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)快速模具制造和快速鑄造3，為傳統(tǒng)制造方法注入新的活力，特別適合于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和單件小批量生產(chǎn); 4.4加工周期短、成本低，一般費(fèi)用可降低50%以上，周期縮短70%以上; 4.5無(wú)切割廢料、噪音和振動(dòng)等，有利于環(huán)保: 4.6夜間也可

16、以實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化生產(chǎn)。5. 快速成型技術(shù)的應(yīng)用快速成型技術(shù)的主要用途,歸結(jié)起來(lái)有四大類(lèi):5.1設(shè)計(jì)模型的制造  這也是該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用最多的領(lǐng)域。設(shè)計(jì)者用CAD設(shè)計(jì)出“看得見(jiàn)”的三維零件后,再利用快速成型機(jī)就可以得到“摸得著”的實(shí)體原型。這對(duì)形狀復(fù)雜或是外觀設(shè)計(jì)要求較高、需要手感較強(qiáng)的產(chǎn)品尤為重要,可以作出及時(shí)、正確的判斷,供設(shè)計(jì)者和用戶直觀測(cè)試,并可迅速反復(fù)修改、制造。此外,模型還可以用來(lái)做功能測(cè)試、裝配檢查,例如運(yùn)動(dòng)特性測(cè)試、風(fēng)洞試驗(yàn)、裝配干涉及尺寸檢查等。德國(guó)大眾(Volkswagen)汽車(chē)廠設(shè)計(jì)的汽車(chē)齒輪箱有3000多個(gè)表面,沒(méi)有實(shí)物是很難評(píng)估如此復(fù)雜的零件設(shè)計(jì)的。5.

17、2小批量零件生產(chǎn)  對(duì)于那些數(shù)量較少的零件部件,如機(jī)械設(shè)備中的特殊零件、配制部件、藝術(shù)品、醫(yī)用人體骨骼等,利用快速自動(dòng)成型機(jī)來(lái)制造,成本會(huì)大大降低。如果用傳統(tǒng)的加工方法,零件的批量越小,成本就越高;而快速自動(dòng)成型法的加工成本則基本上不受零件批量的影響。另外,快速成型還能充當(dāng)應(yīng)急零件使用,如美國(guó)Caterpilla公司在測(cè)試新型發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)缺少一個(gè)重要零件,于是用快速成型將其趕制出來(lái),確保了發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的正常進(jìn)行。413 快速模具的制造  快速成型的另一項(xiàng)重要應(yīng)用就是制造快速模具,用于批量生產(chǎn)復(fù)雜的零件。近年來(lái)隨著許多新技術(shù)、新工藝的出現(xiàn),快速成型技術(shù)的所有工藝方法幾

18、乎都可以直接或間接用于模具的制造。下面就介紹幾種快速制模方法:5.3金屬噴涂模。 用金屬噴涂方法制造模具時(shí),先在快速成型件的表面上噴涂約2mm厚的金屬,然后將這個(gè)金屬殼用環(huán)氧樹(shù)脂填充成模具。目前金屬噴涂的方法主要有兩種,一是低熔點(diǎn)金屬噴涂,用噴槍將霧狀金屬高速噴涂上去。另一種是電弧噴射法(TAFA法),把兩根金屬線原料通過(guò)噴槍產(chǎn)生電弧,使金屬線熔化,將熔化金屬的壓縮氣原子化后噴在母模上。用金屬噴涂模具一般能生產(chǎn)10005000個(gè)零件。金屬噴涂模的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,可以生產(chǎn)注塑模、吹塑模、澆鑄模等等。美國(guó)HobatrTafa公司已用成型母模制作了工業(yè)用面罩過(guò)濾器等的噴涂模具。41312 

19、;硅橡膠模。由于硅橡膠有很好的復(fù)印性能并可承受高溫,而且制模過(guò)程簡(jiǎn)單,只需按照母模分型線依次澆鑄即可,無(wú)需專(zhuān)門(mén)設(shè)備,脫模容易。適宜于蠟、樹(shù)脂、石膏等的澆鑄成型。  美國(guó)Tekcast Industries公司采用成型母模來(lái)復(fù)制一種硫化硅橡膠模,可承受430500的高溫,用此種硅橡膠模進(jìn)行低熔點(diǎn)合金(如鋅合金)的離心鑄造,生產(chǎn)壽命可達(dá)200500件。制作電火花電極。用快速成型技術(shù)制作常規(guī)模具加工中的電火花、銅電極和石墨電極,可大大縮短電極的加工時(shí)間方法如下:4131311 電鑄銅電極。用快速成型法制備原型的負(fù)型,經(jīng)導(dǎo)電化處理后,放在銅電鍍液中沉積一定厚度的

20、銅金屬層(48小時(shí),1mm)取出后用環(huán)氧樹(shù)脂或錫填充,并連接導(dǎo)電銅棒即可。研磨石墨電極。將環(huán)氧樹(shù)脂和碳化硅磨料的混合物澆附在原型上,制作成原型負(fù)型的研磨頭,安在石墨電極研磨機(jī)上,研磨頭產(chǎn)生微小旋振,不斷研磨石墨本體,就成為一個(gè)石墨電極,這種方法比常規(guī)的數(shù)控加工更快、更直觀、安全。5.4快速鑄造  傳統(tǒng)的熔模鑄造(失蠟鑄造),需加工一個(gè)注塑模來(lái)制造蠟?zāi)?再進(jìn)行熔模鑄造,預(yù)測(cè)鑄造金屬之收縮率就成為制蠟?zāi)５年P(guān)鍵問(wèn)題。所幸的是Stratasys公司的FDM可直接快速成型鑄造石蠟,把它浸入陶瓷液料槽中,生成陶瓷型后加熱熔模石蠟即燃盡在陶瓷型中,很容易修改設(shè)計(jì),這種方法很適用于形狀復(fù)雜

21、的單件或小批量的精鑄件生產(chǎn)。如飛機(jī)葉片、葉輪等。此外,成型樣件還可以作為各種鑄造模具的模芯(木模),不僅大大縮短了制模時(shí)間,而且原型質(zhì)量、精度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性也優(yōu)于木模,特別是對(duì)于復(fù)雜件,需要多種組合的木模時(shí)優(yōu)點(diǎn)就更為突出。6. 快速成型技術(shù)遇到的問(wèn)題：目前RP技術(shù)還是面臨著很多問(wèn)題，問(wèn)題大多來(lái)自技術(shù)本身的發(fā)展水平，其中最突出的表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。 6.1工藝問(wèn)題  快速成型的基礎(chǔ)是分層疊加原理，然而，用什么材料進(jìn)行分層疊加，以及如何進(jìn)行分層疊加卻大有研究?jī)r(jià)值。因此，除了上述常見(jiàn)的分層疊加成形法之外，正在研究、開(kāi)發(fā)一些新的分層疊加成形法，以便進(jìn)一步改善制件的性能，提高成形精度

22、和成形效率。 6.2材料問(wèn)題  成型材料研究一直都是一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，快速成型材料性能要滿足：有利于快速精確的加工出成型；用于快速成型系統(tǒng)直接制造功能件的材料要接近零件最終用途對(duì)強(qiáng)度、剛度、耐潮、熱穩(wěn)定性等要求；有利于快速制模的后續(xù)處理。發(fā)展全新的RP材料，特別是復(fù)合材料，例如納米材料、非均質(zhì)材料、其他方法難以制作的材料等仍是努力的方向。 6.3精度問(wèn)題  目前，快速成形件的精度一般處于±0.1 mm的水平，高度（Z）方向的精度更是如此?？焖俪尚图夹g(shù)的基本原理決定了該工藝難于達(dá)到與傳統(tǒng)機(jī)械加工所具有的表面質(zhì)量和精度指標(biāo)，把快速成型的基本成

23、形思想與傳統(tǒng)機(jī)械加工方法集成，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是改善快速成型精度的重要方法之一3。 軟件問(wèn)題  目前，快速成型系統(tǒng)使用的分層切片算法都是基于STL文件格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，就是用一系列三角網(wǎng)格來(lái)近似表示CAD模型的數(shù)據(jù)文件，而這種數(shù)據(jù)表示方法存在不少缺陷，如三角網(wǎng)格會(huì)出現(xiàn)一些空隙而造成數(shù)據(jù)丟失，還有由于平面分層所造成的臺(tái)階效應(yīng)，也降低了零件表面質(zhì)量和成形精度，目前，應(yīng)著力開(kāi)發(fā)新的模型切片方法，如基于特征的模型直接切片法、曲面分層法，即：不進(jìn)行STL格式文件轉(zhuǎn)換，直接對(duì)CAD模型進(jìn)行切片處理，得到模型的各個(gè)截面輪廓，或利用反求工程得到的逐層切片數(shù)據(jù)直接驅(qū)動(dòng)快速成型系統(tǒng)，從而減少三角面近似

24、產(chǎn)生的 誤差，提高成形精度和速度。 6.4能源問(wèn)題  當(dāng)前快速成型技術(shù)所采用的能源有光能、熱能、化學(xué)能、機(jī)械能等。在能源密度、能源控制的精細(xì)性、成型加工質(zhì)量等方面均需進(jìn)一步提高。 應(yīng)用領(lǐng)域問(wèn)題  目前快速成型現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要在于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，主要作用是縮短開(kāi)發(fā)周期，盡快取得市場(chǎng)反饋的效果。  由于快速成型技術(shù)的巨大吸引力，現(xiàn)在，不僅工業(yè)界對(duì)其十分重視，而且許多其他的行業(yè)都紛紛致力于它的應(yīng)用和推廣，在其技術(shù)向更高精度與更優(yōu)的材質(zhì)性能方向取得進(jìn)展后.可以考慮加入生物醫(yī)學(xué)、考古、文物、藝術(shù)設(shè)計(jì)、建筑成型等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，形成高效率、高質(zhì)量、高精度

25、的復(fù)制工藝體系。7. 快速成型技術(shù)的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)： 現(xiàn)在越來(lái)越多的機(jī)構(gòu)從事快速成型設(shè)備、工藝和相關(guān)應(yīng)用軟件的研制開(kāi)發(fā)工作，越來(lái)越多的企業(yè)利用PRT直接為生產(chǎn)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)服務(wù)。 在國(guó)外，許多世界著名大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)投入了大量經(jīng)費(fèi)和人力進(jìn)行了RPT的研究，美國(guó)一直處于領(lǐng)先地位，英國(guó)、日本、德國(guó)，比利時(shí)等國(guó)的學(xué)術(shù)、研究單位也投入了力量積極開(kāi)展這方面的工作，且卓有成效。國(guó)內(nèi)的研究起步于20世紀(jì)90年代初，清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華北工學(xué)院、北京隆源公司等在快速成型工藝、設(shè)備、材料、軟件方面做了大量的研究和開(kāi)發(fā)工作，取得了很大進(jìn)展，有些已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。 RPT發(fā)展到今天，己經(jīng)趨于完善和

26、發(fā)展，各種新的成型工藝不斷涌現(xiàn)。展望該技術(shù)的進(jìn)一步走向，其發(fā)展目標(biāo)應(yīng)為實(shí)現(xiàn)各類(lèi)產(chǎn)品或零部件的快速、低成本、高精度、直接的成型制造。為此，RPT進(jìn)一步的研究和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)有: 7.1優(yōu)化產(chǎn)品信息的采集與處理一以現(xiàn)有三維CAD模型構(gòu)造技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步與成型材料的成分、組織、性能分析相結(jié)合，形成成型的幾恒造型與物理性態(tài)的構(gòu)建、分析為一體的CAD綜合構(gòu)造模塊。在三維模型構(gòu)造思路上，融入反求工私s，能對(duì)已有產(chǎn)品的構(gòu)造、材料等信息進(jìn)行快速、準(zhǔn)確地采集與處理，為新產(chǎn)品的剖析與改進(jìn)，拓展新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)思路提供參考。開(kāi)發(fā)快速成型的高性能軟件，改進(jìn)切片處理技術(shù)，降低切片處理帶來(lái)的轉(zhuǎn)推誤差，以提高制件的精度。完善RP系

27、統(tǒng)與CAD系統(tǒng)的接口，制定更加科學(xué)、.兼容性與交換性好的國(guó)際統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，探索更有效的三維模型數(shù)據(jù)離散模式。 7.2開(kāi)發(fā)新的成型材料成型材料是決定RPT發(fā)展的基本要素之一。加工對(duì)象和應(yīng)用方向的側(cè)重點(diǎn)不同，使用的材料不同，與RP制造的4個(gè)目標(biāo)(概念型，測(cè)試型，模具型、功能零件)相適應(yīng)，對(duì)材料的要求也不同。目前應(yīng)用較多的成型材料及其形態(tài)有液態(tài)樹(shù)脂類(lèi)、金屬或陶瓷粉末類(lèi)、紙、塑料薄膜或金屬片(箔)類(lèi)等，存在材料成本高、過(guò)程工藝要求高、制成成型的表面質(zhì)量與內(nèi)在性能還欠理想等不足。進(jìn)一步的研究課題包括開(kāi)發(fā)成本與性能更好的新材料、開(kāi)發(fā)可以直接制造最終產(chǎn)品的新材料、研究適宜快速成型工藝及后處理工藝的材料

28、形態(tài)、探索特定形態(tài)成型材料的低成本制備技術(shù)、造型材料新工藝等。 7.3 提高成型制造采用的能源性能當(dāng)前RPT所采用的能源有光能(SLA, SLS, SGC等)、熱能(FDM、焊接成型技術(shù)等)、化學(xué)能(3D一等)、機(jī)械能(數(shù)控加工等)。在能源密度、能源控制的精細(xì)性(包括能源本身的精細(xì)性，如激光光斑的大小;能源運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)的精度等)、成型加工質(zhì)量等方面均需進(jìn)一步提高。 7.4研究新的成型制造方式當(dāng)前RPT的方式基本為按照成型的三維模型構(gòu)造，逐層疊加材料制作出三維產(chǎn)品。另外一種更理想的成型制造方式為生物生長(zhǎng)成型制造，即借鑒生物生長(zhǎng)的原理與方法利用材料的活性，通過(guò)基因型生長(zhǎng)信息控制機(jī)制控制生長(zhǎng)元自行形成具有特定構(gòu)造與性能的實(shí)體把信息過(guò)程和物理過(guò)程有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)以全息生長(zhǎng)元為基礎(chǔ)的智能材料自生生長(zhǎng)，建立智能制造的新模式。 7.5 開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的快速成型制造系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性是RPT普及的關(guān)鍵，高效是RPT與傳統(tǒng)模式相競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)。現(xiàn)有的快速成型制造系統(tǒng)在這兩方面還有一定不足。進(jìn)一步的研究課題包括在確保功能的前提下，通過(guò)材料、能源、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、工藝的創(chuàng)新，提高RP設(shè)備的性能、