目前快速成型主要工藝方法及其分類見圖1所示。僅介紹目前較為常用的工藝方法。

立體光固化成型法

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液態(tài)樹脂逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(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)光敏樹脂固化層后，工作臺下降一個(gè)層厚，使固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂然后重復(fù)掃描、固化，新固化的一層牢固地粘接在一層上，如此反復(fù)直至完成整個(gè)零件的固化成型。

SL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。

選擇性激光燒結(jié)法

選擇性激光燒結(jié)法(SLS)是在工作臺上均勻鋪上一層很薄(100μ-200μ)的作金屬(或金屬)粉末，激光束在計(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;無須設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;可選材料種類多且利用率高(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末進(jìn)行燒結(jié)，經(jīng)滲銅等后處理特別適合制作功能測試零件;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)。

熔融沉積成型法

這種工藝是通過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，通常是0.25~0.50mm 。

FDM的優(yōu)點(diǎn)是材料利用率高;材料成本低;可選材料種類多;工藝簡潔。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試，中等復(fù)雜程度的中小原型，不適合制造大型零件。

分層實(shí)體制造法

LOM工藝是將單面涂有熱溶膠的紙片通過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)是無需設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;只需切割輪廓，無需填充掃描;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、形狀簡單的實(shí)體類原型件，特別適用于直接制作砂型鑄造模。

三維印刷法

三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點(diǎn)噴射粘合劑來粘結(jié)粉末材料的方法制造原型。3DP的成型過程與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（如圖6）。

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。

RP與CNC加工性能比較

存在的問題及發(fā)展方向

材料問題：

目前所使用的成型材料成型后的機(jī)械性能還不能滿足零件的功能需要，必須經(jīng)過后處理才能達(dá)到使用要求。采用金屬材料和高強(qiáng)度材料直接成型是RPM的一個(gè)重要發(fā)展方向。美國Michigan大學(xué)的Manzumd采用大功率激光器進(jìn)行金屬熔焊直接成型鋼質(zhì)模具的研究。

成型精度和質(zhì)量問題：

目前快速成型制件的精度和表面質(zhì)量大多不能滿足工程使用要求，只能作為概念造型和功能測試的原型使用，必須改進(jìn)成型工藝和快速成型軟件。美國Stanford大學(xué)的Prints采用逐層累加與五坐標(biāo)數(shù)控加工結(jié)合的方法，用激光將金屬直接燒結(jié)成型，可獲得與數(shù)控加工相近的精度。

應(yīng)用問題：

從制造目標(biāo)來說RPM主要用于:快速概念設(shè)計(jì)及功能測試原型制造;快速模具原型制造;快速功能零件制造。但大多數(shù)RPM是作為原型件進(jìn)行新產(chǎn)品開發(fā)和功能測試等?？焖僦苯又颇＜翱焖俟δ芰慵圃焓?/span>RPM面臨的一個(gè)重大技術(shù)難題，也是RPM技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。根據(jù)不同的制造目標(biāo)RPM技術(shù)將相對獨(dú)立發(fā)展，更加趨于專業(yè)化。

來源：王博博士