（1）成型原理

　　快速成形/技術是20世紀80年代開始商品化的一種高新制造技術。自出現以來，就以全新的制造思想、迅速的產品制造速度、靈活多變的產品模型，受到了學術界和制造業的極大關注。快速成形技術適應了現代*制造技術的發展需求，發展十分迅猛，在發達國家已經成為一個新的產業分支和*制造技術的一門支柱產業。

　　快速成形/技術是利用二維的制造方法作出一系列的薄切片，然后將二維薄切片按需要一層層的粘結在一起，迭加形成所要求的三維零件。制作過程如下：利用計算機CAD軟件設計制作工件的三維模型，將模型切片，計算機對切片進行數據處理，形成零件的二維層片信息（橫截面的平面輪廓和內部掃描路徑）。計算機根據這些信息，通過控制系統驅動成形激光束按照所要求的路徑運動，選擇性的固化一層層的樹脂（或者切割一層層的薄紙、燒結一層層的粉末材料、噴涂一層層的熱熔材料或者粘結劑等），形成各個截面的二維固體層片，一層制作完畢，在該層的基礎上再進行下一層的制作，層層迭加，直至各層片按順序迭加成三維零件。

　　1986年美國的Charles W Hull提出用激光照射液態光敏樹脂，固化分層制作三維物體的快速成形概念，并申請了。1988年，美國的3D Systems公司根據該商業化了*臺現代快速成形機—SLA250，以液態樹脂選擇性地固化成形零件，開創了快速成形技術的新紀元。由于快速成形技術的諸多優點適應于現代社會市場需求和*制造技術的發展要求，自誕生之日起就引起了人們的極大關注，許多大公司都購買或應用了該技術，各國也投入了大量的人力物力進行開發研究，在制作方法、零件性能、制作速度和精度上以及制作零件的材料上都取得了顯著的研究成果。除SLA外，還涌現出了許多其它形式的快速成形技術和快速成形機，如LOM（分層實體制造），SLS（選擇性激光燒結），FDM（熔絲沈積制造）等。

　　光固化（Stereolithography,簡稱SL）成型/技術基本工作原理如圖所示，以光敏樹脂為加工材料，加工從zui底部開始，紫外激光根據模型分層的截面數據在計算機的控制下在光敏樹脂表面進行掃描，每次產生零件的一層。在掃描的過程中只有激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方液態樹脂才會發生聚合反應形成固態，因此在掃描過程中，對于不同量的固化深度，要自動調整掃描速度，以使產生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相適應。掃描固化成的*層粘附在工作平臺上，此時工作平臺的位置比樹脂表面稍微低一點，每一層固化完畢之后，工作平臺向下移動一個層厚的高度，然后將樹脂涂在前一層上，如此反復，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到制作完零件的zui后一層（零件的zui頂層）。這樣整個制作過程就完成了。

　　（2）、成型特點

　　與其它成型工藝方法（FDM、LOM、SLS等）相比，光固化法快速成型的特點是精度高、表面質量好，表面粗糙度可達到Ra3.25μm，經過拋光，表面粗糙度可達到Ra1.17μm，是目前*的成型精度zui高的工藝方法（100mm以內±0.1mm或±0.1%）；

　　原材料的利用率近100%，無任何毒副作用；

　　原材料的可燒蝕性，原材料由C、H、O組成，在700℃以上溫度下，可*燒蝕，沒有任何殘留物。 

　　能成型/形狀特別復雜（如發動機缸體，發動機進排氣管），能成型薄壁（如汽車覆蓋件、裝飾件、空心零件等），特別精細（如汽車缸體裝配件、家電產品），在幾種成型方法得到的制件中，光固化成型是*一種具有裝配功能的快速成型方法，能夠檢驗產品設計的可裝配性能。

　　成型速度高，zui高掃描速度可達8000mm/s，其它工藝方法（FDM、LOM、SLS等）無法達到。

　　簡單省時的后處理 SPR-3010型光敏樹脂粘度低，成型操作非常方便，零件制作完畢的清理也非常容易，只要用酒精或其它有機溶液清洗制件表面即可。

　　光固化法快速成型是目前*的眾多基于材料累加法快速成型中使用的一種方法。其應用領域集中在航空航天、模具、汽車、家電、建筑、輕工、醫療等領域，其主要作用為促進企業的產品快速創新開發，幫助制造業迎接入關挑戰。

　　迄今為止，據不*統計，*共安裝各類快速成型機近五千臺，而其中超過75%為光固化法快速成型機（SLA），在我國使用與安裝的快速成型機中70%為光固化法快速成型機。

　　（3）、激光快速成形在產品創新過程中的應用

　　瞬息萬變的市場使交貨期成為競爭力諸因素中的首要因素。競爭環境的壓力迫使生產者采取快速反應措施，快速反應市場需求，滿足消費者不斷萌發的需求。隨著社會需要和科學技術的發展，產品的競爭越來越激烈，更新的周期越來越短，因而要求設計者不但能夠根據市場的要求很快地設計出新產品，而且能夠在盡可能短的時間內制造出產品的樣品，進行必要的性能測試，征求顧客的意見并進行修改，zui后形成能投放市場的定型產品。

　　快速成形技術的出現為制造企業滿足個性化的需求和產品的快速推出提供了可能性，由于快速成形技術不采用傳統的加工機床和工具模具，零件自由成形，只要通過計算機作出零件的三維模型，就能在工作臺上實現零件的制造，如果產品設計有改動，只需在計算機中修改模型，不需要重新設計工裝夾具，很快制造出實體零件，大大縮短了產品的制作時間和投放市場的時間，幾個星期甚至幾天內就可交出樣品，為傳統工藝的10~30%，成本降為20~35%。

　　快速成形技術的作用：

　　（1） 產品設計評估與審核

　　為提高設計質量，縮短生產試制周期，RP&M快速成形系統可在幾個小時或幾天內將設計人員的圖紙或CAD模型轉變成看得見、摸得著的實體模型。這樣就可根據設計原型進行設計評定和功能驗證，迅速地取得用戶對設計的反饋信息。同時也有利于產品制造者加深對產品的理解，合理地確定生產方式、工藝流程和費用。與傳統模型制造相比，快速成型方法不僅速度快、精度高，而且能夠隨時通過CAD進行修改與再驗證，使設計走向盡善盡美。

　　（2） 產品功能試驗

　　在RP系統中使用新型光敏樹脂材料制成的產品零件原型具有足夠的強度，可用于傳熱、流體力學試驗。用某些特殊光敏固化材料制成的模型還具有光彈特性，可用于產品受載應力應變的實驗分析。例如美國的GM（通用汽車公司）在為其97年推出的某車型開發中，直接使用RP生成的模型進行車內空調系統、冷卻循環系統及冬用加熱取暖系統的傳熱學試驗，較之以往的同類試驗節省花費40%以上。Chrysler（克賴斯勒汽車公司）則直接利用RP制造的車體原型進行高速風洞流體動力學試驗，節省成本達70%。

　　（3）與客戶或訂購商的交流手段

　　在國外，RP原型成為某些制造商家爭奪訂單的手段。例如位于Detroit的一家僅組建兩年的制造商，由于裝備了2臺不同型號的快速成型機及以此為基礎的快速精鑄技術，僅在接到Ford公司標書后的4個工作日內便生產出了*個功能樣件，從而在眾多的競爭者中奪到為Ford公司生產年總產值達3000萬美元的發動機缸蓋精鑄件的合同。另一方面，客戶總是更樂意對實物原型“指手劃腳”，提出對產品的修改意見，因此RP模型是設計制造商就其產品與客戶交流溝通的*手段。 

　　（4）通過快速精鑄和翻砂鑄造制造金屬件

　　由RP方法可以提供可*氣化的光敏樹脂原型，故可用消失法鑄造，鑄出精密鑄件。為了減少消失法鑄造產生過多的氣體，RP原型可制成中空結構，中空部分還可以加以蜂窩狀支撐，以增強RP原型剛度。由于RP原型可以很容易附加上冷卻管道等結構，由RP原型甚至可以直接作為注塑模，制造出少量塑料件，以供產品開發階段使用。在航天、航空、兵器等領域,對復雜形狀的零件非常適用。

　　相對形狀結構簡單的零件可用光敏樹脂原型直接代替木模進行翻砂鑄造。

　　（5）快速模具制造

　　以RP生成的實體模作模芯或模套，結合精鑄、粉未燒結或電極研磨等技術可以快速制造出企業產品所需要的功能模具或工裝設備，其制造周期一般為傳統的數控切削方法的1/5～1/10，而成本卻僅為其1/3～1/5。模具的幾何復雜程度愈高，這種效益愈顯著。據一家位于美國Chicago的模具供貨商（僅有20名員工）聲稱，其車間在接到客戶CAD設計文件后1周內可提供任意復雜的注塑模具，而實際上80%的模具則可在24～48小時內完工。

　　的研究成果顯示，快速成形技術在其它領域的應用也顯示出極大的*性，西安交通大學在骨替代物的仿生定制化設計與制造中成功地制造出了具有生物活性功能并具有高強度的人工下頜骨，并成功地應用于臨床。西安交通大學*制造技術研究所面對我國西部缺水現狀開展的節水灌溉、農業項目的研究也取得了實用性的成果，利用光固化快速成形機制造內鑲柱式壓力補償滴頭可與輸水管合二為一形成滴灌帶，可在幾小時內直接成型出壓力補償滴頭樣件（不需要模具），裝入調節膜片裝配起來可以直接在管路上進行試驗，可使壓力補償滴頭實驗分析周期縮短4/5以上，費用降低3/4以上。西安交通大學*制造技術研究所推出的SPS600固體激光器快速成形機，以其成形速度快，精度高，在汽車制造行業獲得了成功應用。

　　新產品快速開發：

　　1、 激光快速成形

　　2、 三維激光數字化儀

　　三維激光測量系統是一種全自動非接觸幾何測量三維測量系統。它基于主動式三角測量原理，通過將一激光束照射到物體表面上，利用兩臺CCD攝取物體表面上的二維變形線圖像，就可以求出相應的三維坐標，每個測量周期可獲取一條掃描線；物體的全輪廓測量式通過LSH機臺上的步進式三軸直線運動和一軸回轉運動輔助實現的。根據測量對象和實際需要，軟件可選擇點測量、線測量、平面掃描、雙面掃描、四面掃描、回轉掃描等測量方式。

　　zui大測量范圍：

　　LSH800：600mm（X）×800mm（Y）×400mm（Z）×360度

　　控制方式：PC控制三軸平移，一軸旋轉

　　設備體積：1,300（X）×1,300（Y）×2,000（Z）

　　PC：Pentium3以上

　　操作系統：Windows98/2000/NT

　　技術特點：

　　四軸自動測量系統；

　　旋轉軸中心自動定位；

　　激光功率可用軟件調整；

　　定位誤差自動補償；

　　掃描速度比傳統接觸式測量快10-100倍；

　　可測量柔軟或不可接觸的工件；

　　多種掃描方式、*。

　　3、 真空硅膠注模

　　（1）、技術原理與應用領域

　　近年來，隨著快速成型技術應用和普及，越來越多的企業感受到該項技術在產品開發和設計過程中所帶來的效益。然而，隨著該項技術的普及以及應用領域的擴大，很多企業對小批量生產及制模（已有原型）的需求越來越迫切，利用真空澆注成型機則可以直接用工程塑料制作小批量零件或者制造簡易模具。快速模具制造應用非常廣泛，發展也非常迅速，特別是在新產品研發階段，以及一些通過復型獲得表面形狀的場合，其作用顯著。國內現有各種快速成型機近百臺，*應用服務中心五個，各省的生產力促進中心也在紛紛上馬快速成型技術及快速制模技術，還有一批擁有快速成型設備的企業也對外進行快速成型及快速模具的服務，所以對該設備的需求很大。

　　真空澆注成型機可用于制造業領域的快速模具制造，可完成硅橡膠模具、聚氨酯模具及小批量注塑零件的真空澆注成型，廣泛用于汽車、家電、輕工、醫療、農業機械及軍工等行業的研發和小批量生產。 

　　真空澆鑄成型的原理：根據成型模具材料或零件材料的固化要求，將材料按一定的比例混合后放入容器中，然后將容器放入在真空澆鑄機中，抽真空，攪拌混合材料，抽真空的目的是為了排除在攪拌過程中和化學反應中所產生的氣泡。材料被充分攪拌后，在真空的狀態下將待硅橡膠及工程塑料的澆注到模框或模具中，材料在負壓力的作用下，抽出氣泡，使成型材料牢固地貼敷在原型或模具表面固化，從而保證模具或零件的澆注成型具有高的復形精度。

　　（2） 性能指針

　　真空室尺寸：580×500×1050（mm）

　　抽真空時間：< 3min

　　zui大真空度：<-0.095Mpa

　　澆鑄件zui大重量：2.5Kg

　　（3） 成果的創造性與*性

　　該真空澆注成型機采用負壓自動調節真空泵，可形成穩定的真空負壓，采用電子安全壓力閥，保證了設備運行安全性。

　　設備抽真空速度快，5秒內可達到-0.06Mpa的壓力，表壓值zui大真空度-0.095Mpa，抽真空時間：< 3min。

　　設備具有自動攪拌和自動澆注的功能，攪拌采用網眼結構，攪拌阻力小且能達到均勻的效果。

　　整個設備采用單片機控制技術，攪拌器轉速連續可調，可適用不同組分的材料，澆注過程由低速電機驅動，自動化程度高，操作使用方便。

　　（4） 作用意義（直接經濟效益和社會效益）

　　真空注型機可應用于在新產品的研發階段，產品試制或小批量零件投產使用真空注型機可縮短企業新產品研發周期，提高企業競爭力，幫助企業盡快占領市場，將取得廣泛的社會效益。

　　用本機配合激光快速原型制造為西安東方廠制造新型號導彈引信裝置，制作的葉輪RP原型試運行至3萬轉/分，不能滿足要求，配合以硅膠模澆注的葉輪經受了10萬轉/分的高速，及時完成了軍工任務。