摘　要：快速原型技術(RP技術)是綜合了機械手、材料科學、計算機技術的一種新型的材料成型工藝。它的基本理論是：由于每個復雜形狀的物體都是由幾個相互平行的面結構組成的，所以，利用CAD/CAM技術可以把物體進行分層的設計，再控制操作系統把相對應的材料根據層結構組合起來，終得到實物。快速原型(RP)技術在制作高分子基、復合陶瓷、金屬基等復合材料方面有很廣闊的前景。
　　關鍵詞：快速原型技術；復合材料；成形；應用
　　隨著復合材料制造市場發展的多元化，快速原型技術的產生對復合材料產品的競爭、加速新型產品的開發、制造技術的提高都有很大的推動作用。它綜合了數控、檢測、激光、機械、計算機、CAD等許多學科的先進技術，很快在復合材料成形方面得到了廣泛的應用。現如今，RP技術已經是制造業新產品開發的一項關鍵技術。
　　1 快速原型技術的概述
　　RP技術是基于物體分層原理來進行產品原型的制作的一種方法，RP技術的基本原理是：根據CAD/CAM技術構造出的理想物體的三維模型，將其進行分層處理，然后分析各層截片的輪廓數據，利用CAD/CAM設計軟件將數據原型系統的激光裝置，有選擇的利用激光對物體進行切割箔材、燒結粉末、固化樹脂、熱熔材料等操作，這樣可以使介質行成一系列薄層，再進行層層迭加使其形成我們設計的三維實體，從而完成所設計的新產品三維實體模型。
　　2快速原型技術（RP技術）的工藝方法
　　2.1熔融沉積造型工藝
　　這是一種將各種熱熔性的絲狀材料（蠟、ABS和尼龍等）加熱熔化成形方法，它技術設備簡單，運行費用便宜，這種工藝適用場合比較靈活，沒有毒氣或化學物質的危險，工藝相對于其它成型方法，比較干凈、操作比較簡單、且不產生多余的垃圾。可以快速成型樓空模型，原材料以線的形式提供，相對于其它成型方法易于搬運和更快速更換。但是問題在于精度相對低，難以成型結果比較復雜的零部件。在垂直方向上強度較小，成形速度也較慢，不適合構建大型零部件。這種工藝方法適合于產品設計的概念建模以及產品的功能測試。其原理圖如圖1：
　　2.2三維打印成型工藝
　　其工藝原理圖如圖2：
　　如圖所示，左側是一個儲料容器，是材料放置在快速成型設備中的起始位置，工作平臺中間有一個平整的金屬平臺，上面有一層層的粉末材料，它由成型機的滾筒設備鋪開，由成型機打印頭噴出的粘結劑進行粘接，這種工藝的成形速度快，運行成本也較低，可以使用淀粉、石膏粉等常見的材料做原材料，且廢棄物較少，任意結構和形狀的零件都適用。
　　2.3立體印刷成型工藝
　　其工藝原理圖如圖3：
　　它是快速原型技術中技術應用廣泛、成熟的一種方法。它在工作過程中首先在成型機工作臺上鋪一層液態樹脂，CAD/CAM軟件控制的激光束依照截面輪廓做橫、縱向上的激光掃描，使輪廓內的樹脂固化，然后把工作臺下降一定的位置，在涂上一層樹脂，再進行掃描，如此反復進行直到整個原型成形完畢。這種工藝可以成形任何形狀的三維實體，仿真性很強，成形的精度及材料的利用率都很高。
　　3 RP技術在復合材料中的應用
　　3.1復合陶瓷材料的制備
　　RP技術首先借助支撐材料把陶瓷制品內的可動件和主體聯成一體，再經過預燒工藝除去支撐材料，然后經過燒結工藝獲得陶瓷制品。雖然陶瓷制品都需要經過高溫燒制工藝，但其在制胚過程中可以在常溫下進行。
　　3.2高分子基復合材料的制備
　　有機高分子材料具有熔點低、密度小、其自身在熔融狀態具有一定的粘性，不需要外加粘結劑的特點，所以它是非常理想的快速原型技術的材料。但是有機分子高分子材料的機械的綜合性能較低，就連高密度聚乙烯的抗壓強度也只有20MPa~ 40MPa。所以，一般都要摻入增強材料來組成有較高機械強度的復合材料。例如：美國用粒度3μm~6μm的玻璃纖維增強的PVC，制備出了大量的特種模具和零件，它們的精度高，抗拉強度好，且其強度是鋼材的3.5倍左右。
　　快速原型技術在制備高分子材料時，要注意盡管增強纖維在引出工作頭前已經進行過浸膠處理，即在增強纖維的表面涂抹一層熔融有機高分子材料，這樣可以使新原材料間的相互粘接問題得到解決。但是由于零件的形狀具有多個凹槽、空洞、凸起等結構，這就使得工作頭在越過這些結構時，有些長纖維在離開原來位置時唄自動剪斷，而到達新的位置時又自動與工件粘牢的問題。
　　3.3金屬基復合材料的制備
　　在室溫或者較低的溫度條件下，高分子材料可以使工作頭引出的新料和固化的舊料黏結在一起，在常溫的條件下，陶瓷材料本身雖然不會出現黏結的現象，但是經過塑化后的熟料和外加有機黏結劑可以讓陶瓷材料黏結成胚，但是，這些工藝都不適合制備金屬材料。
　　金屬材料的新、舊料之間的黏合比其它復合材料的要困難和復雜。制備金屬和金屬基復合材料制品使用快速原型技術有快速凝固的特點。作為基體材料的金屬在熔融狀態時是以金屬流的形式從工作頭引出的，這點和快速凝固工藝中的Taglor抽絲方法較為相似。例如：用碳纖維作增強芯料制備復合材料，它既能夠有優良的快速凝固金屬的性能，又可以制的具有綜合性能的纖維增金屬基復合材料。所以，使用RP技術制備金屬基復合材料是非常具有可行性的。
　　4結論
　　RP技術突破了傳統機械零件加工制造的材料成形的工藝，它引入了自動控制學、機械工程學、計算機、材料學等多種學科的先進制造技術，并且它在下面兩個方面還有非常突出的作用，制備高分子材料基復合材料各復合陶瓷制品方面；在解決金屬材料新舊料之間的黏合問題上它使用的是局部跟蹤加熱技術和焊接技術，對這個問題也有很大的幫助，尤其是RP技術應用在復合材料成形方面，使復合材料的發展得到了很好的前景。

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