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90年代開始，隨著冷戰時代的結束，市場環境發生了巨大的變化。一方面表現為消費者需求日趨主體化、個性化和多樣化；另一方面則是產品制造商們都著眼于全球市場的激烈競爭。面對市場，產品制造商們不但要很快地設計出符合人們消費需求的產品，而且必須很快地生產制造出來，搶占市場。因此，面對一個迅速變化且無法預料的買方市場，以往傳統的大批量生產模式對市場的響應就顯得越來越遲緩與被動。快速響應市場需求，已成為制造業發展的重要走向。為此，這些年來工業化國家一直在不遺余力地開發先進制造技術，以提高制造工業發展水平，以便在激烈的全球競爭中占有一席之地。與此同時，計算機、微電子、信息、自動化、新材料、和現代企業管理技術的發展日新月異，這些技術、產業的發展與進步，給產品創意、研究開發、設計、工藝設計、加工準備、制造工藝、裝備、裝配、質量保證、生產管理和企業經營都有帶來了重大變革，產生了一批新的制造技術和制造模式，制造工程與科學取得了前所未有的成就。快速成形技術就是在這種背景下逐步形成并得以發展。快速成形技術的發展，使得產品設計、制造的周期大大縮短，提高了產品設計、制造的一次成品率，降低產品開發成本，從而給制造業帶來了根本性的變化。 2、技術原理及特點 快速成形技術(快速原型技術，RP技術)是計算機輔助設計及制造技術、逆向工程技術、分層制造技術(SFF)、材料去除成形(MPR)材料增加成形(MAP)技術以及它們的集成。通俗地說，快速成形技術就是利用三維CAD的數據，通過快速成型機，將一層層的材料堆積成實體原型。
快速成形技術有以下特點： (1) 制造原型所用的材料不限，各種金屬和非金屬材料均可使用； (2) 原型的復制性、互換性高； (3) 制造工藝與制造原型的幾何形狀無關，在加工復雜曲面時更顯優越； (4) 加工周期短，成本低，成本與產品復雜程度無關，一般制造費用降低50%，加工周期節約70%以上； (5) 高度技術集成，可實現了設計制造一體化； 3、快速成形工藝 迄今為止，國外、國內已開發成功了10多種成熟的快速成形工藝，其中比較常用的有以下幾種： 3.1 紙層疊法——薄形材料選擇性切割(LOM法) 計算機控制的CO2激光束按三維實體模型每個截面輪廓線對薄形材料(如底面涂膠的卷狀紙、或正在研制的金屬薄形材料等)進行切割，逐步得到各個輪廓，并將其粘結形成快速原型。用此法可以制作鑄造母模或用于“失紙精密鑄造”。 3.2 激光立體制模法——液態光敏樹脂選擇性固化(SLA法) 液槽盛滿液態光敏樹脂，它在計算機控制的激光束(按照三維模型每個截面的輪廓線)照射下會很快固化形成一層輪廓，新固化的一層牢固地粘結在前一層上，如此重復直至成形完畢，即形成快速原型。而新推出的光照成形機(如3D Systems公司出產的SLA-300 成形機)采用了Zephyr再涂層技術，最上面待成形樹脂用真空吸附式刮板結構涂布供給，不需要沉入液態樹脂中，提高了速度，在制作的原型中不再困有液態樹脂。用來制作消失模、在熔模精密鑄造中替代蠟模。 3.3 燒結法——粉末材料選擇性激光燒結(SLS法) 粉末材料可以是塑料、蠟、陶瓷、金屬或它們復合物的粉體、覆膜砂等。粉末材料薄薄地鋪一層在工作臺上，按截面輪廓的信息，CO2激光束掃過之處，粉末燒結成一定厚度的實體片層，逐層掃描燒結最終形成快速原型。用此法可以直接制作精鑄蠟模、實型鑄造用消失模、用陶瓷制作鑄造型殼和型芯、用覆膜砂制作鑄型[1]、以及鑄造用母模等。 此外還有粉末材料選擇性粘結法(TDP法)、直接殼型鑄造法(DSPC法)[2]以及實體生長成形法(SGC法)[2]等方法。 上述快速成形的工藝方法都是基于計算機三維實體造型。在對三維模型進行處理后，形成截面輪廓信息，隨后將各種材料按三維模型的截面輪廓信息進行掃描，使材料粘結、固化、燒結，逐層堆積成為快速原型，這就是所謂的分層制造技術。 4、國內外研究、應用情況 1986年，Charles Hull開發了世界上第一套快速原型裝置，第二年第一代商業化快速原型制造系統在3D Systems公司問世[2]。此后的10年間，快速原型制造技術的研究和開發工作開展得如火如荼。1998年RP的直接收入(銷售RP系統和進行原型制造及原型后續加工收入)預計可達10億美元[4]。美國、日本及歐洲發達國家已將快速成形技術應用于航空、宇航、汽車、通訊、醫療、電子、家電、玩具、軍事裝備、工業造型(雕刻)、建筑模型、機械行業等。國內RP研究起步在1991年左右，北京隆源自動成形系統有限公司、清華大學、西安交通大學、南京航天大學、華中理工大學、上海交通大學、華北工學院等在成型理論、工藝方法、設備、材料、軟件等方面做了大量的研究、開發工作。有些單位已開發出商品化、能做出復雜原型的RP系統。例如北京隆源公司開發的AFS——300激光快速成形機(選擇性激光燒結系統)[5]、華中理工大學研制的以紙為成形材料的基于分層物體制造原理的HRP系統、清華大學研制的多功能快速造型系統MRPMS和基于FDM的熔融擠出成形系統(MEM——250)等。在基于快速成形技術的快速制造模具方面，上海交通大學開發了具有我國自主知識產權的鑄造模樣計算機輔助快速制造系統，為汽車行業制造了多種模具[6]；隆源公司的RP服務中心也為企業制作了多種精密鑄模；華中理工大學研究出了一種復膜技術快速制造鑄模，翻制出了鋁合金模具和鑄鐵模塊。此外，國內的家電行業在快速成形系統的應用上，走在了國內前列。如廣東的美的、華寶、科龍，江蘇的春蘭、小天鵝，青島的海爾等，都先后采用快速成形系統來開發新產品，收到了很好的效果。目前，國內由政府資助，正在深圳、天津等地建立一批向企業提供快速成型技術的服務機構[7]。我們有理由相信：快速成形技術在我國將得到很好的應用。 在模具制造業，可以利用快速成形技術制得的快速原型，結合硅膠模、金屬冷噴涂、精密鑄造、電鑄、離心鑄造等方法生產模具；快速成形件也可以直接或間接制得EDM電極，用于電火花加生產模具；快速成形技術制得的快速原型也可以直接作為模具。 快速成形技術的進一步研究和開發工作主要在以下幾方面[5]： (1) 改善快速成形系統的可靠性、生產率和制作大件能力，尤其是提高快速成形系統的制作精度； (2) 開發經濟型的快速成形系統； (3) 快速成形方法和工藝的改進和創新； (4) 快速模具制造的應用； (5) 開發性能好的快速成形材料； (6) 開發快速成形的高性能軟件； (7) 快速成形技術與CAD、CAE、CAPP、CAM以及高精度自動測量、逆向工程的一體化集成 6、結 語 快速成形技術是一種具有廣泛應用前景的正在不斷完善的高新技術。隨著市場競爭的日趨激烈，該技術將會被越來越多的企業所采用，對企業的發展，發揮越來越重要的作用，并將給企業帶來巨大的經濟效益。同時，快速成形技術作為一門多學科交叉的專業技術，其本身的發展，也將推動相關技術、產業的發展 |