快速原型製造系統，基於快速原型(RP)技術，由計算機輔助設計模型（CAD模型）直接驅動的快速完成任意複雜形狀的三維實體零件製造的系統。快速原型是一種基於離散堆積成形思想的新型成形技術。它是集計算機、數控、雷射、新材料等多種技術於一體的先進的產品設計與製造技術。
基本介紹
- 中文名：快速原型製造系統
- 性質：基於快速原型(RP)技術
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原理
快速原型製造採用離散堆積成形原理（圖1）。先由三維CAD軟體設計出所需要零件的三維實體或曲面模型，然後根據工藝要求將其按一定厚度切片分層，將實體的三維信息轉變成許多二維平面（截面）信息，此即離散過程，再將這些分層後的數據進行一定的處理，加入加工參數，產生數控代碼，然後在微機的控制下，數控系統以平面加工方式，有序地連續加工出每個薄層，並使它們自動粘接而成形，即堆積過程。
工藝方法
主要有4種（圖2）。
①立體光刻(SLA)。液槽中盛滿液態光固化樹脂，雷射束按計算機的指令在液態表面上逐點掃描，光點打到的地方液體逐點固化，當一層掃描完後，升降台下降一層固定高度，已成形的層面上則又布滿一層液態樹脂，雷射束再次在計算機的控制下對這一層進行掃描而使其固化，使新固化的一層牢固地粘在前一層上，如此重複直到整個零件製造完畢（圖2a）。
②分層實體製造(LOM)。採用雷射或刀具對箔材進行切割出工藝框線和原型的邊緣輪廓線，將不屬於原型的箔材切割成格線狀。通過升降平台的移動和箔材的送給，可以切割出新的層片，並將其與已有的層片粘接在一起，如此層層疊加後得到一個塊狀物，最後將不屬於原型的材料小塊剝除，從而獲得所需的三維實體（圖2b）。
③選擇性雷射燒結(SLS)。將材料粉末鋪灑在已成形的零件的層截面上並刮平，用高強度的雷射器在剛鋪的新層上掃描出零件截面，材料粉末在雷射照射下被燒結而得到一個新的零件截面，並與下面已成形的部分連線。重複這一過程可獲得所需的實體（圖2c）。
④熔融沉積製造(FDM)。使用蠟、尼龍等熱塑性材料，並以絲狀供應，造型時，材料在噴頭內加熱熔化，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動，並將熔化的材料擠出，材料擠出後迅速凝固，並與周圍的材料凝結（圖2d）。
特點
①高度柔性，可以製造任意複雜形狀的三維實體。
②CAD模型直接驅動，設計製造高度一體化。
③成形過程無需專用夾具或工具。
④無須人員干預或作較少干預，自動化程度高。
⑤成形全過程的快速性，適合現代激烈的產品市場。
⑥技術高度集成。
推薦書目
趙汝嘉.先進制造系統導論.北京:機械工業出版社,2003.
