摘 要：快速成型技术是一种新的技术，应用在模具制造中，节约了模具制造的时间及成本，本文讨论了快速成型技术的工艺方法。
关键词：快速成型技术；快速模具制造；应用
中图分类号：TG316 文献标识码：A
1.快速成型技术
1.1 含义
快速成型技术英语名：Rapid Prototyping & Manufacturing，缩写为RP，是20世纪80年代末90年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术。其特点是可以不需机加工设备或者模具即可快速制造形状极为复杂的工件，从而在小批量产品生产或新产品试制时节省时间和初始投资。快速成型技术（RP）的成型原理是基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件。快速加工原型和快速加工零件指的的并不是一种东西，并且其作用也是完全不同的。前者指的是能代表一切性质和功能的实验件，一般用于新产品的测试，便于评价，而且制作的数量也是比较少的。而后者值得是最终产品，是可以直接利用的。但是快速加工原型和快速加工零件在生产中使用得都比较多，两者具有不同的作用，生产商会根据生产的具体要求来选择其中一种，或者两种一起使用。
快速成型技术（RP）的成型过程主要分为以下4步：
第一步：通过计算机的CAD软件，建立好将要生产的东西的三维模型，这是最关键的一步，没有模型什么都做不了，并且制作的模型一定要完整，便于接下来的操作。
第二步：在计算机中，对建立好的模型进行分层切片，虽然这只是一个模拟过程，但是还是需要尽可能贴近实际，要沿同一个方向进行切片，不能每次的切片方向都不同，这样不利于生产，会增加生产过程中不必要的麻烦。
第三步：把在计算机内切出来的每一个薄片的信息传递给快速成型的系统中去，并控制这个系统把原材料逐层加工，逐层叠加，最后形成三维实体。
第四步：再经过一系列的加工处理，最后就形成实际零件了。
经过20多年的发展，快速成型技术（RP）有较大发展，应用非常广泛，尤其在汽车制造，航天航空，建筑，家电，卫生医疗及娱乐等领域有强大的应用。
1.2 分类
目前基于快速成型技术（RP）开发的工艺种类较多，可以分别按所用材料划分，成型方法划分等。利用激光或其他光源的成型工艺的成型：立体光造型（简称SL），或光固化快速成型；叠层实体造型（简称LDM）选择性激光烧结（简称SLS）形状层积技术（简称SDM）；利用原材料喷射工艺的成型：熔融层积技术（简称FDM）；三维印刷技术（简称3DP）其他类型工艺有：树脂热固化成型（LTP）；实体掩模成型（SGC）；弹射颗粒成型（BFM）空间成型（SF）；实体薄片成型（SFP）。
2.典型快速成形工艺方法
2.1 立体光刻技术
SLA的工作原理采用紫外激光器为能源，把设计出来的三维模型进行水平切片。
其中紫外激光器有两种：一种是氦一福激光器，另一种是氨离子激光器。两种激光器的波长和功率都是不一样的，可以根据实际情况灵活选择。
在对模型进行切片的过程中，可以知道被分层的一些信息，然后计算机会根据这些信息进行接下来的处理，让激光束进行扫描，被扫描到的范围中存在液态光敏树脂，它会变成固体，形成了薄的固体截面。接着工作台下降一层的高度，重复上述步骤，逐层逐层地叠加上去，直到模型制作完成。
模型制作完成之后，不是直接利用的，还需要进行硬化处理，不然的话，模型很容易被破坏掉，硬化之后，还需要进行打光、电镀、喷漆，让整个模型看起来更加美观，之后就可以进行质量检查了，检验合格之后就可以进行包装、出售了。
2.2 薄材叠层成形技术
薄材叠层成形技术与立体光刻技术存在一些类似的地方，都有利用到激光，只不过前者是利用激光对原料纸进行切割和粘合，后者是利用激光固化液态光敏树脂，并且两种技术生产出来的产品也是不同的，前者生成的是零件的模型，后者生成的是整個的模型。
在制作过程中，两者也存在共同点，比如：都是一层一层地叠加，制作的时候工作台都是需要连续下降的。
下面将具体阐述其制作方法：
第一步，单面涂有热熔胶的纸通过加压粘结在一起，等到计算机得到了分层CAD模型的具体数据之后，就会操控激光器对一层纸进行切割，并且是将纸切割成将要制成的零件的内外轮廓。
第二步，接着将新的一层纸再叠加在上面，重复上述步骤。
在制作过程中，值得注意的一点是，虽然工作台会连续下降，但切割掉的纸片不会随着工作台下降，需要停留在原处，起到一个支撑和固化的作用。
这个技术有两个优点：第一个是成形速率高，可以节省不少时间，能更快地投入生产，第二个优点是成本比较低，及时制作毁了，也不会损失太多，并且其质量还是非常好的。
2.3 选区激光粉末烧结技术（SLS）
SLS利用的是激光束，原理还是逐层制造。激光束可以有选择地把工作台上粘结的金属粉末或者废金属粉末融化，等到烧结成型之后，就形成了一个截面。相同的道理，再铺上一层粉末，在此利用激光束进行烧结，就这样逐层制造，逐层粘结，最后制造出三维实体。
SLS的优点就是在于它可以直接烧结粉末，不需要将粉末融化后再成形，而是直接成形，并且这种技术的成形材料范围是非常广泛的，大部分材料都适合。
2.4 熔融沉积成形技术（FDM）
这种技术加工的原材料不像SLS是粉末，而是丝材，但是这些丝材是要在融化之后再利用的，融化地点就是在喷头中，然后才进行进一步的加工。
2.5 三维打印技术（TDF）
这种技术不依赖激光，它是通过喷头喷射出液态材料形成三维实体，当然这种液态材料也是有要求的，它不能像水一样，完全没有可塑性，要求需要具有一定的可塑性，能够很好地形成实体。这种技术的应用范围还是比较广泛的，比较常见的就是应用在制作陶瓷上。
3.快速成形模具制造
模具是一种技术性高的产品，对于传统的模具制造而言，制造过程十分复杂，还要考虑各种各样的影响因素，而且制造周期也比较长，中等复杂的模具的制造时间一般不会少于3个月，可想而知，对于复杂模具的制作将要花费更长的时间。所以RP技术可谓是应运而生，对于一些制作量比较少的产品，RP技术发挥的作用非常大，不管模具的难度如何，制作速度都是非常快的，而且质量也是非常不错的。
3.1 直接制造金属模具
制造一些工期比较短，而且数量也比较少的零件的时候，最好的方法其实是直接制造模具。
这种方法的操作方法是用选域激光烧结直接制作铸造型壳。具体的步骤是包括两步，第一步是形成型壳的CAD图形，第二步是形成型壳。
型壳的CAD图形是在CAD软件中形成的，经过相应地处理，一些补充设计，如浇冒口系统，最后就得到了。
型壳的出炉是通过SLS烧结形成的，将里面的粉末清理干净了，就得到型壳了。
这种方法的优点就是能够保证在几天内完成非常复杂的零部件模具的制造，而且模具越复杂越能显示其优越性。
3.2 间接制造金属模具
快速成形可用来间接制造模具。间接制模法指制硬模具，或采用喷涂金属法获得轮廓形状，或者制作母模复制软模具等。对快速成形制造技术得到的原型表面进行特殊的处理后代替木模，直接制造石膏型或陶瓷型，或者由原型经硅橡胶模过渡转换得到石膏型或陶瓷型，再由石膏型或陶瓷型浇注出金属模具。
4.快速成型模具制造应用
RP的快速模具制造的方法一般有两大类：一是直接法，二是间接法。不同的方法使用于不同的情境，制作工藝也是不尽相同的，但是制造出来的产品质量确实一样的好。前者体现在选择性激光烧结法上，这种方法制造出来的模具，可以使用非常长的时间。但这种方法也是优缺点的，就是在烧结过程中，材料可能会发生收缩现象，这种收缩现象是比较难以控制的，所以制造出来的模具的精确度不是很高，需要反复地实验。
间接法是快速制造模具过程中经常使用的方法。因为各种因素的限制，生产出来的模具是不能完全代替最终的成品的，需要经过市场检验，检验合格之后，是需要用实际材料进行制造的。
软质模具因其所使用的软质材料（如硅橡胶、环氧树脂等）有别于传统的钢质材料而得名，由于其制造成本低和制作周期短，因而在新产品开发过程中作为产品功能检测和投入市场试运行，以及国防、航空等领域单件、小批量产品的生产方面受到高度重视，尤其适合于批量小、品种多、改型快的现代制造模式。目前，软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法等。
软质模具虽然有诸多优点，但它的适用范围也比较受限制，如果要生产上万件或是几十万件的产品时，软质模具就不适合了，还是得需要硬质磨具。而硬质模具指的就是钢质模具，而现在利用快速成形技术制作钢质模具的主要方法有3种，包括熔模铸造法、电火花加工法以及陶瓷型精密铸造法。所以说，物有所长，再好的工具也有其短板的一面，我们要做的就是选择最适合待生产产品的工具，提高工作效率，降低生产成本，保证产品质量。
参考文献
[1]张秀国.快速模具制造技术的现状及其发展趋势[J].科技与企业，2012（21）：34.
[2]程钢.在《现代模具制造技术》教学中引入多媒体[J].职业技术教育，2006（20）：20.
