1.快速成形的基本理論
快速成型屬于離散/堆積成型。它從成型原理上提出一個全新的思維模式，即將計(jì)算機(jī)上制作的零件三維模型，進(jìn)行網(wǎng)格化處理并存儲，對其進(jìn)行分層處理，得到各層截面的二維輪廓信息，按照這些輪廓信息自動生成加工路徑，由成型頭在控制系統(tǒng)的控制下，選擇性地固化或切割一層層的成型材料，形成各個截面輪廓薄片，并逐步順序疊加成三維坯件，然后進(jìn)行坯件的后處理，形成零件。
2.快速成形工藝過程及特點(diǎn)
1)工藝過程
(1)產(chǎn)品三維模型的構(gòu)建。由于RP系統(tǒng)是由三維CAD模型直接驅(qū)動，因此首先要構(gòu)建所加工工件的三維CAD模型。該三維CAD模型可以利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如Pro/E，I-DEAS，Solid Works，NX等）直接構(gòu)建，也可以將已有產(chǎn)品的二維圖樣進(jìn)行轉(zhuǎn)換而形成三維模型，或?qū)Ξa(chǎn)品實(shí)體進(jìn)行激光掃描、CT斷層掃描，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后利用反求工程的方法來構(gòu)造三維模型。
(2)三維模型的近似處理。由于產(chǎn)品往往有一些不規(guī)則的自由曲面，加工前要對模型進(jìn)行近似處理，以方便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理工作。由于STL格式文件格式簡單、實(shí)用，目前已經(jīng)成為快速成型領(lǐng)域的準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)接口文件。它是用一系列的小三角形平面來逼近原來的模型，每個小三角形用3個頂點(diǎn)坐標(biāo)和一個法向量來描述，三角形的大小可以根據(jù)精度要求進(jìn)行選擇。STL文件有二進(jìn)制碼和ASCⅡ碼兩種輸出形式，二進(jìn)制碼輸出形式所占的空間比ASCⅡ碼輸出形式的文件所占用的空間小得多，但ASCⅡ碼輸出形式可以閱讀和檢查。典型的CAD軟件都帶有轉(zhuǎn)換和輸出STL格式文件的功能。
(3)三維模型的切片處理。根據(jù)被加工模型的特征選擇合適的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定間隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的輪廓信息。間隔一般取0.05mm～0.5mm，常用0.1mm。間隔越小，成型精度越高，但成型時間也越長，效率就越低，反之則精度低，但效率高。
(4)成型加工。根據(jù)切片處理的截面輪廓，在計(jì)算機(jī)控制下，相應(yīng)的成型頭（激光頭或噴頭）按各截面輪廓
(5)成型零件的后處理。從成型系統(tǒng)里取出成型件，進(jìn)行打磨、拋光，或放在高溫爐中進(jìn)行后燒結(jié)，進(jìn)一步提高其強(qiáng)度。
成型過程示意圖
2)特點(diǎn)：
(1)可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體。由于采用離散/堆積成型的原理，它將一個十分復(fù)雜的三維制造過程簡化為二維過程的疊加，可實(shí)現(xiàn)對任意復(fù)雜形狀零件的加工。越是復(fù)雜的零件越能顯示出RP技術(shù)的優(yōu)越性此外，RP技術(shù)特別適合于復(fù)雜型腔、復(fù)雜型面等傳統(tǒng)方法難以制造甚至無法制造的零件。
(2)快速性。通過對一個CAD模型的修改或重組就可獲得一個新零件的設(shè)計(jì)和加工信息。從幾個小時到幾十個小時就可制造出零件，具有快速制造的突出特點(diǎn)。
(3)高度柔性。無需任何專用夾具或工具即可完成復(fù)雜的制造過程，快速制造零件。
(4)快速成型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工程學(xué)科多年來追求的兩大先進(jìn)目標(biāo)，即材料的提取（氣、液固相）過程與制造過程一體化和設(shè)計(jì)(CAD)與制造(CAM)一體化。
(5)與反求工程(Reverse Engineering)、CAD技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等相結(jié)合，成為產(chǎn)品決速開發(fā)的有力工具。
因此，快速成型技術(shù)在制造領(lǐng)域中起著越來越重要的作用，并將對制造業(yè)產(chǎn)生重要影響。
3.快速成形分類
快速成型技術(shù)根據(jù)成型方法可分為兩類：基于激光及其他光源的成型技術(shù)(Laser Technology)，例如：光固化成型(SLA)、分層實(shí)體制造(LOM)、選域激光粉末燒結(jié)(SLS)、形狀沉積成型(SDM)等；基于噴射的成型技術(shù)(Jetting Technoloy)，例如：熔融沉積成型(FDM)、三維印刷(3DP)、多相噴射沉積(MJD)。下面對其中比較成熟的工藝作簡單的介紹。
1)SLA(Stereo Lithography Apparatus)方法是目前快速成型技術(shù)領(lǐng)域中研究得最多的方法，也是技術(shù)上最為成熟的方法。SLA工藝成型的零件精度較高，加工精度一般可達(dá)到0.1mm，原材料利用率近100%。但這種方法也有自身的局限性，比如需要支撐、樹脂收縮導(dǎo)致精度下降、光固化樹脂有一定的毒性等。
2)LOM(Laminated Object Manufacturing)工藝LOM工藝稱疊層實(shí)體制造或分層實(shí)體制造，采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。
LOM工藝只需在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個截面。因此成型厚壁零件的速度較快，易于制造大型零件。工藝過程中不存在材料相變，因此不易引起翹曲變形。工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所以LOM工藝無需加支撐。缺點(diǎn)是材料浪費(fèi)嚴(yán)重，表面質(zhì)量差。
3)SLS(Selective Laser Sintering)工藝SLS工藝稱為選域激光燒結(jié)，由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。SLS工藝是利用粉末狀材料成型的。
SLS工藝的特點(diǎn)是材料適應(yīng)面廣，不僅能制造塑料零件，還能制造陶瓷、蠟等材料的零件，特別是可以制造金屬零件。這使SLS工藝頗具吸引力。SLS工藝無需加支撐，因?yàn)闆]有燒結(jié)的粉末起到了支撐的作用。
4)3DP(Three Dimension Printing)工藝三維印刷工藝是美國麻省理工學(xué)院E-manual Sachs等人研制的。已被美國的Soligen公司以DSPC(Direct Shell Production Casting)名義商品化，用以制造鑄造用的陶瓷殼體和型芯。
3DP工藝與SLS工藝類似，采用粉末材料成型，如陶瓷粉末、金屬粉末。所不同的是材料粉末不是通過燒結(jié)連結(jié)起來的，而是通過噴頭用粘結(jié)劑（如硅膠）將零件的截面“印刷”在材料粉來上面。用粘結(jié)劑粘接的零件強(qiáng)度較低，還須后處理。先燒掉粘結(jié)劑，然后在高溫下滲人金屬，使零件致密化，提高強(qiáng)度。
5)FDM(Fused Depostion Modeling)工藝熔融沉積制造(FDM)工藝由美國學(xué)者Scott Crump于1988年研制成功。FDM的材料一般是熱塑性材料，如ABS、PC，尼龍等。以絲狀供料。材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化。噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運(yùn)動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速凝固，并與周圍的材料凝結(jié)。
工藝原理圖
4.應(yīng)用領(lǐng)域
輕工業(yè)、重工業(yè)、醫(yī)療等，主要用于新品的開發(fā)與驗(yàn)證。
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