快速成形和零件制造技術(shù)（1）
　　RP (Rapid Prototyping)技術(shù)是20世紀(jì)80年代后期誕生，90年代發(fā)展起來(lái)的快速成形(原型)技術(shù)，被公認(rèn)為是近年來(lái)制造技術(shù)領(lǐng)域的一次重大突破，它對(duì)制造業(yè)的影響可與數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)相媲美。
RP系統(tǒng)綜合了機(jī)械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)，激光技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)，可以自動(dòng)、直接、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或直接制造零件，從而可以對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評(píng)價(jià)、修改及功能試驗(yàn)，有效地縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，可以快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
　　快速成形技術(shù)徹底擺脫了傳統(tǒng)的“去除”加工法(部分去除大于工件的毛坯上的材料來(lái)得到工件)，而采用全新的“增長(zhǎng)”堆積法(用一層層的小毛坯逐步疊加成大工件，將復(fù)雜的三維加工分解成簡(jiǎn)單的二維加工的組合)，因此，它不必采用傳統(tǒng)的加工機(jī)床和工模具，只需傳統(tǒng)加工方法的10%～30%的工時(shí)和20%～35%的成本，就能直接制造出產(chǎn)品樣品或模具。由于快速成形具有上述突出的優(yōu)勢(shì)，所以近年來(lái)發(fā)展迅速，已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)支柱技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)并行工程CE(Concurrent Engineering)必不可少的手段。
　　一、RP&M技術(shù)產(chǎn)生的背景
　　隨著全球市場(chǎng)一體化的形成，制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度日益成為市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要矛盾。在這種情況下，自主快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)(快速設(shè)計(jì)和快速工模具制造)的能力(成本和周期)，成為制造業(yè)全球競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力基礎(chǔ)。同時(shí)，制造業(yè)為滿足日益?zhèn)€性化的市場(chǎng)需求，又要求制造技術(shù)有較強(qiáng)的靈活性，能夠在不增加產(chǎn)品的成本的前提下，以小批量甚至單件組織生產(chǎn)。因此，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的速度和制造技術(shù)的柔性就變得十分關(guān)鍵了。
　　半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，計(jì)算機(jī)、CAD/CAM、NC、材料和激光等技術(shù)的發(fā)展和普及，也在技術(shù)層面上為新的制造技術(shù)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。
　　正是在這種社會(huì)背景下，快速成形/零件制造技術(shù)(RP&M-Rapid Prototyping/Parts Manufacturing)于20世紀(jì)80年代后期產(chǎn)生于美國(guó)，并迅速擴(kuò)展到歐洲及日本，被認(rèn)為是近年來(lái)制造技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。
　　二、RP&M的原理及主要方法
　　RP&M技術(shù)，是指在計(jì)算機(jī)控制與管理下，由零件的CAD模型直接驅(qū)動(dòng)快速制造任意復(fù)雜形狀三維實(shí)體的技術(shù)總稱，是現(xiàn)代多種先進(jìn)技術(shù)的集成。快速成形技術(shù)采用離散/堆積成形原理，通過(guò)離散獲得堆積的路徑和方式，通過(guò)精確堆積將材料“疊加”起來(lái)形成復(fù)雜三維實(shí)體。人們把快速成形系統(tǒng)比喻為“立體打印機(jī)”(3DSolid Printer)是非常形象的。
　　離散/堆積的過(guò)程是由三維CAD模型開(kāi)始的：先將CAD模型離散化，將某一方向(常取Z向)切成許多層面，即分層，屬信息處理過(guò)程；然后在分層信息控制下順序堆積各片層，并使層層結(jié)合，堆積出三維實(shí)體零件，這是CAD模型的物理體現(xiàn)過(guò)程。每種RP設(shè)備及其操作原理都是基于逐層疊加的過(guò)程的。
　　RP&M技術(shù)的具體工藝有30余種，多數(shù)是由美國(guó)開(kāi)發(fā)的。以下是最為成熟的5種方式。
　　1.立體印刷(SLA，Stereolithgraphy Apparatus)成形技術(shù)
　　基本工作原理：用紫外激光在光敏樹(shù)脂表面掃描，令其有規(guī)律地固化，由點(diǎn)到線，再到面，完成一個(gè)層面的建造，每次產(chǎn)生零件的一層。在掃描的過(guò)程中，只有激光的曝光量超過(guò)樹(shù)脂固化所需的閾值能量的地方，液態(tài)樹(shù)脂才會(huì)發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)。因此在掃描過(guò)程中，對(duì)于不同量的固化深度，要自動(dòng)調(diào)整掃描速度，以使產(chǎn)生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相適應(yīng)。每一層固化完畢之后，升降工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)層片厚度的距離，然后將樹(shù)脂涂在前一層上，再建造一個(gè)層。如此反復(fù)，每形成新的一層均粘附到前一層上，直到制作完零件的最后一層，成為一個(gè)三維實(shí)體。這樣零件就堆積完畢，再對(duì)零件進(jìn)行一些必要的后處理，整個(gè)制做過(guò)程就完成了。
快速成形和零件制造技術(shù)（2）
　　2.熔融沉積成形(FDM，F(xiàn)used Deposition Modeling)
　　熔融沉積成形是指將熱熔性材料(ABS、尼龍或蠟)通過(guò)加熱器熔化，在移動(dòng)頭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擠壓噴出細(xì)絲，按零件的截面形狀沉積成一薄層，這樣逐層堆積制成一個(gè)零件。
在沉積過(guò)程中，噴頭受水平分層數(shù)據(jù)的控制沿XY移動(dòng)，同時(shí)半流動(dòng)融絲從FDM噴頭中擠壓出來(lái)，必須精確控制從擠壓頭孔流出的材料數(shù)量和噴頭的移動(dòng)速度，當(dāng)它和前一層相粘結(jié)時(shí)很快就會(huì)固化，整個(gè)零件是在一個(gè)活塞上制作的。該活塞可以上下移動(dòng)，當(dāng)制作完一層后活塞下降，為下一層制作留出層厚所需的空間。FDM可以使用很多種材料，任何有熱塑特性的材料均可作為其候選材料。
　　3.選擇性激光燒結(jié)(SLS，Selective Laser Sintering)
　　該工藝是利用紅外激光光束所提供的熱量熔化熱塑性材料以形成三維零件。在制作區(qū)域均勻鋪上一薄層熱塑性粉末材料，然后用激光在粉末表面掃描零件的截面形狀，激光掃描到的地方粉末燒結(jié)形成固體，激光未掃描到的地方仍是粉末，可以作為下一層的支撐并能在成形完成后去掉，上一層制作完畢后，再鋪平一層粉末，繼續(xù)掃描下一層，不斷重復(fù)這個(gè)鋪粉和選區(qū)燒結(jié)的過(guò)程直到最后一層，一個(gè)三維實(shí)體就選燒出來(lái)了。SLS使用的設(shè)備是激光器，使用的原料有蠟、聚碳酸酯、尼龍、纖細(xì)尼龍、合成尼龍和金屬材料等。
　　4.分層實(shí)體制造(LOM，Laminated object Manufacturing)
　　逐層物體制造技術(shù)是通過(guò)逐層激光剪切箔材制造零件的一種技術(shù)。用激光按該層零件的輪廓剪切，零件輪廓以外的部分用激光剪切成網(wǎng)格狀碎片以便零件制作完畢之后移去。每一層箔材之間涂有熱溶膠，通過(guò)加熱和加壓粘到前一層上，層層的箔材逐層粘成一個(gè)固體塊。當(dāng)所有的層被粘結(jié)并進(jìn)行剪切之后，整個(gè)零件就埋置在一大塊支撐材料中，去掉支撐碎片，就獲得所需的三維實(shí)體。這里所說(shuō)的箔材可以是涂覆紙(涂有粘接劑覆層的紙)、涂覆陶瓷箔、金屬箔或其他材質(zhì)的箔材。
　　5.實(shí)體磨削固化(SGC，Solid Ground Curing)
　　它采用掩膜版技術(shù)使一層光固化樹(shù)脂整體一次成形,不像SL設(shè)備那樣逐層逐點(diǎn)照射成形。UV射線通過(guò)玻璃罩照射在一薄層液態(tài)光敏樹(shù)脂表面，玻璃罩上透光部分與零件截面形狀相同，零件截面形狀部分被固化，其余部分仍為液態(tài)樹(shù)脂，將其吸掉，然后用蠟代替它。下一層零件就可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行制做，當(dāng)零件的所有層均制做完成后，整個(gè)零件就被埋置在一大塊蠟之中。可以通過(guò)熔化將蠟去除掉，剩下的就是由完全固化的樹(shù)脂形成的零件。
　　此外，還有一些較為成熟的RP技術(shù)，例如，3DP(Three-Dimensional Printing)工藝，即三維印刷或三維打印,它采用逐點(diǎn)噴灑粘結(jié)劑來(lái)粘結(jié)粉末材料來(lái)制造原型；BPM(Ballistic Particle Manufacturing)工藝，即彈道粒子制造，它采用具有五軸自由度的噴頭噴射熔融材料的方法來(lái)制造原型；PCM(Patternless Casting Manufacturing)工藝，即無(wú)木模鑄造，它采用逐點(diǎn)噴灑粘結(jié)劑和催化劑的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)鑄造沙粒間的粘結(jié)，這一技術(shù)由清華大學(xué)開(kāi)發(fā)成功；MJS(Multiple Jet Solidification)工藝，亦稱為多相噴射固化，它采用活塞擠壓熔融材料使其連續(xù)地?cái)D出噴嘴方法來(lái)堆積成形；CC(Contour Craft)工藝，亦稱為輪廓成形工藝,它采用堆積輪廓和澆鑄熔融材料相結(jié)合的方法來(lái)制造原型，這種工藝在堆積輪廓時(shí)采用了簡(jiǎn)單的模具等。
   快速成形和零件制造技術(shù)（3）
　　三、RP&M技術(shù)的獨(dú)有特性
　　RP&M技術(shù)，異于傳統(tǒng)的去除成形(如車、銑、刨、磨等)，拼合成形(如焊接)，或受迫成形(如鑄、鍛，粉末冶金)等加工方法，而是采用材料累加法制造零件原型，快速成形技術(shù)較之傳統(tǒng)的諸多加工方法展示了以下幾方面的優(yōu)越性。
(1)由CAD模型直接驅(qū)動(dòng)，能自動(dòng)、快速、精確地將設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)變成一定功能的產(chǎn)品原型甚至直接制造零件，對(duì)縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、減少開(kāi)發(fā)費(fèi)用、提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
　　(2)可以在沒(méi)有任何刀具、模具及工裝卡具的情況下，快速直接地制成幾何形狀任意復(fù)雜的零件，而不受傳統(tǒng)機(jī)械加工方法中刀具無(wú)法達(dá)到某些型面的限制。
　　(3)曲面制造過(guò)程中，CAD數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化(分層)可百分之百地全自動(dòng)完成，而不像數(shù)控切削加工中需要高級(jí)工程技術(shù)人員復(fù)雜的人工輔助勞動(dòng)才能轉(zhuǎn)化為完全的工藝數(shù)控代碼。
　　(4)任意復(fù)雜零件的加工只需在一臺(tái)設(shè)備上完成，不需要傳統(tǒng)的刀具或工裝等生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。大大縮短了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和周期，加工效率遠(yuǎn)勝于數(shù)控加工。
　　(5)設(shè)備投資低于數(shù)控機(jī)床。
　　(6)在成形過(guò)程中無(wú)人干預(yù)或較少干預(yù)。
　　四、RP&M技術(shù)的應(yīng)用
　　RP&M技術(shù)應(yīng)用發(fā)展很快，一個(gè)顯著的指標(biāo)是RP&M服務(wù)機(jī)構(gòu)的數(shù)量和收入的快速遞增。90年代中后期，國(guó)外RP&M服務(wù)的數(shù)量以每年59%的速度遞增，可以說(shuō)，國(guó)外已經(jīng)從對(duì)RP&M工藝的熟悉、觀望、嘗試性應(yīng)用階段進(jìn)入了將RP&M真正作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)質(zhì)量、加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度的階段。快速成形技術(shù)大大降低新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。
　　RP&M在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在RP工業(yè)的早期，汽車和航空工業(yè)主宰著RP市場(chǎng)，其占據(jù)了超過(guò)一半的市場(chǎng)份額，但RP迅速傳入其他行業(yè)。目前已可應(yīng)用于一般制造業(yè)、家用電器、航空航天、工程結(jié)構(gòu)模型制造、美學(xué)及其相關(guān)工程、醫(yī)學(xué)康復(fù)和考古等領(lǐng)域，并且還在向新的領(lǐng)域發(fā)展。
　　在制造業(yè)中以RP系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)并已成熟的快速模具工裝制造(Quick Tooling)技術(shù)，快速精鑄技術(shù)(Quick Casting)和快速金屬粉末燒結(jié)技術(shù)(Quick Powder Sintering)，可實(shí)現(xiàn)零件的快速制造。以下是RP&M應(yīng)用的幾個(gè)主要方面。1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用——快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)RPDRP&M在RPD方面的應(yīng)用。
　　RP&M在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的關(guān)鍵作用和重要意義是很明顯的。我們利用CAD技術(shù)、快速原形技術(shù)和快速制模等先進(jìn)技術(shù)來(lái)完成設(shè)計(jì)定型工作，節(jié)省時(shí)間，效益突出。它不受復(fù)雜形狀的任何限制，可迅速地將計(jì)算機(jī)上的設(shè)計(jì)變?yōu)榭蛇M(jìn)一步評(píng)估的實(shí)物原型。RP&M系列設(shè)備為用戶提供的不僅是一個(gè)概念模型，在很大程度上，它提供的就是產(chǎn)品，可以從配合、組裝及性能測(cè)試上全面驗(yàn)證設(shè)計(jì)。
　　RP生成的模型亦是設(shè)計(jì)部門與非技術(shù)部門交流的更好中介物。能顯著地提高新產(chǎn)品投產(chǎn)的一次成功率。有鑒于此，國(guó)外常把快速成形系統(tǒng)作為CAD系統(tǒng)的外圍設(shè)備。
　　一般來(lái)說(shuō)，采用QRP&M快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)，可減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本30%～70%，減少開(kāi)發(fā)時(shí)間50%以上。如某汽車公司為滿足國(guó)家新的排放標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)進(jìn)氣岐管采用了RP&M技術(shù)，使開(kāi)發(fā)周期由傳統(tǒng)方法的4個(gè)月縮短為1個(gè)月，大大縮短了其新產(chǎn)品的上市周期。又如，光學(xué)照相機(jī)體采用RP&M技術(shù)僅需3～5天(從CAD建模到原型制作)，花費(fèi)5000馬克，而傳統(tǒng)的方法則至少需1個(gè)月，耗需30000馬克。
　　目前，激光快速成形技術(shù)已成熟地應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)估與校審、產(chǎn)品工程功能試驗(yàn)等，已成為廠家與客戶的交流手段。
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　　2.快速工具(RT，Rapid Tooling)
　　模具是快速工具制造技術(shù)應(yīng)用的重要方面，原型的快速設(shè)計(jì)和自動(dòng)制造也保證了工具的快速制造。
　　用硅橡膠、金屬粉、環(huán)氧樹(shù)脂粉和低熔點(diǎn)合金等方法將RP原形準(zhǔn)確地復(fù)制成模具，這些簡(jiǎn)易模具的壽命是50～1000件，適宜產(chǎn)品試制階段。
、對(duì)制造長(zhǎng)壽命的鋼制模具，它是由原形翻制三維研具，用研具研磨整體石墨電極，再用電極在電火花機(jī)床上加工鋼模具。這一工藝的特點(diǎn)是快速高效，耗時(shí)僅為傳統(tǒng)制造的1/5，精度也有所提高。
　　運(yùn)用RP/RT技術(shù)比傳統(tǒng)的數(shù)控加工方法制造模具，周期縮短了1/3～1/10，費(fèi)用降低了1/3～1/5。
　　以RP生成的實(shí)體模型作模芯或模套，結(jié)合精鑄、粉末燒結(jié)或電極研磨等技術(shù)可以快速制造出企業(yè)生產(chǎn)所需要的功能模具或工裝設(shè)備，其制造周期較之傳統(tǒng)的數(shù)控切削方法可縮短30%～40%以上，而成本卻下降35%～70%。模具的幾何復(fù)雜程度愈高，這種效益愈顯著。
　　3.快速直接制造
　　快速成形技術(shù)利用材料累加法亦可用來(lái)制造塑料、陶瓷、金屬及各種復(fù)合材料零件。
　　五、RP&M與相關(guān)技術(shù)的關(guān)系
　　RP&M集成了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)控制、CAD、數(shù)控技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、激光材料等各種學(xué)科的前沿技術(shù)，是一種典型的高新技術(shù)。
　　1. RP&M與CAD技術(shù)的關(guān)系
　　CAD技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展不僅為人們迅速地進(jìn)行顯示和修改設(shè)計(jì)提供了簡(jiǎn)便易行的手段，更重要的是，這種方法可以使人們得到完整的數(shù)據(jù)，便于修改和進(jìn)一步的處理，如生成加工數(shù)據(jù)或形成RP&M所需要的數(shù)據(jù)格式文件等。顯然，CAD是實(shí)現(xiàn)RP&M的前提和基礎(chǔ)，在應(yīng)用上往往是RP&M的瓶頸。同時(shí)，RP&M技術(shù)的發(fā)展，又促進(jìn)CAD技術(shù)的發(fā)展，比如數(shù)據(jù)交換接口和分層軟件等。
　　2. RP&M技術(shù)與材料科學(xué)的關(guān)系
　　材料是實(shí)現(xiàn)RP&M的關(guān)鍵，每一種RP&M工藝都對(duì)其材料有獨(dú)特的要求，例如，SLA工藝采用特種光固化樹(shù)脂，LOM工藝采用涂有粘接劑的紙張，F(xiàn)DM工藝采用臘、ABS以及尼龍等，SLS采用各種金屬和非金屬粉末為材料。材料的性質(zhì)不但影響原型件的質(zhì)量，對(duì)原型件的應(yīng)用產(chǎn)生決定性影響，更為重要的是它是成形工藝可行性的保證。材料科學(xué)的發(fā)展，尤其是新材料的出現(xiàn)，將會(huì)對(duì)RP&M技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響，同時(shí)，RP&M技術(shù)的發(fā)展，又會(huì)向材料科學(xué)提出新的要求，促進(jìn)材料設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。
　　3. RP&M與數(shù)控技術(shù)的關(guān)系
　　目前這四種比較成熟的工藝，SLA、LOM、SLS、FDM等都必須采用數(shù)控技術(shù)以實(shí)現(xiàn)其成形運(yùn)動(dòng)控制。此外，數(shù)控技術(shù)在RP&M技術(shù)中的應(yīng)用還包括了對(duì)加工參數(shù)的控制。如SLA工藝中的補(bǔ)償系統(tǒng)，LOM、FDM工藝中溫度補(bǔ)償、功率控制和材料送給控制等。與切削加工數(shù)控技術(shù)相比，RP&M要求掃描速度快，停位精度高而負(fù)荷小，數(shù)控技術(shù)是RP&M技術(shù)的基礎(chǔ)，RP&M技術(shù)也向數(shù)控技術(shù)提出新的研究課題。 
   快速成形和零件制造技術(shù)（5）
　　4. RP&M與激光技術(shù)的關(guān)系
　　激光技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是RP&M技術(shù)產(chǎn)生的前提之一，同時(shí)也是RP&M技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的保證。
RP&M技術(shù)主要有兩類成形方法：一類是基于激光的光固化、切割或熔化的方法；另一類是非激光直接堆積成形的方法。激光具有能量集中、易于控制、光斑小和波長(zhǎng)恒定等特點(diǎn)，尤其適用于RP&M技術(shù)。目前發(fā)展得比較完善，應(yīng)用較多的RP&M工藝，如SLA、LOM、SLS都采用激光為能源。
　　5. RP&M與其他相關(guān)技術(shù)的關(guān)系
　　RP&M技術(shù)除與上述學(xué)科密切相關(guān)外，還與機(jī)械科學(xué)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、電子技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)等息息相關(guān)。機(jī)械科學(xué)奠定了RP&M的工藝基礎(chǔ)，確定了RP&M技術(shù)的主體框架與應(yīng)用目標(biāo)；現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論為原型的設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的理論指導(dǎo)；電子和信息技術(shù)使RP&M技術(shù)的各子系統(tǒng)集成起來(lái)，形成協(xié)調(diào)的整體；檢測(cè)技術(shù)確保了成形質(zhì)量。
　　總之，RP&M技術(shù)是多學(xué)科的技術(shù)集成，它是各門學(xué)科協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)果，同時(shí)，又為各門學(xué)科的發(fā)展增添了新的研究?jī)?nèi)容。

六、RP&M技術(shù)的發(fā)展
　　RP&M技術(shù)是當(dāng)今世界上飛速發(fā)展的制造技術(shù)之一，自1986年在美國(guó)首次出現(xiàn)到目前為止一直處于繁榮階段，它被譽(yù)為近10年來(lái)工業(yè)界的一項(xiàng)重大的革命性的突破，1992年以前全世界總共裝機(jī)為300臺(tái)，而到1995年全世界裝機(jī)為1000臺(tái)，分布于6大洲的40多個(gè)國(guó)家。根據(jù)美國(guó)Wohlers Associates咨詢公司1998年的市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告，1993～1997年RP&M設(shè)備的平均年銷售量以58.7%的速度增長(zhǎng)，RP&M產(chǎn)值以53.6%的年平均速度增長(zhǎng)。而2001年全球的RP設(shè)備已達(dá)8000臺(tái)套，分布于60多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，美國(guó)和日本占有其中的60%。RP&M技術(shù)如此受到青睞的主要原因是它可以快速將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的三維實(shí)體，低成本制作產(chǎn)品原型甚至零件，這大大滿足了當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的市場(chǎng)對(duì)新產(chǎn)品快速開(kāi)發(fā)的要求。
　　隨著RP&M技術(shù)的迅速發(fā)展，世界上研究RP&M技術(shù)的機(jī)構(gòu)數(shù)目也越來(lái)越多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上已有數(shù)百所大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在研究和開(kāi)發(fā)RP&M技術(shù)。國(guó)外RP&M技術(shù)的研究和應(yīng)用主要集中在美國(guó)、歐洲和日本。從技術(shù)、材料和應(yīng)用等方面比較來(lái)看，總的情況是美國(guó)領(lǐng)先于歐洲和日本，歐洲和日本平分秋色。我國(guó)在這方面的發(fā)展起步較晚，但發(fā)展迅速，據(jù)美國(guó)Wohlers Associates咨詢公司稱，2002年中國(guó)RP&M設(shè)備臺(tái)數(shù)僅次于美國(guó)和日本，居世界第三位。
　　1.國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r
　　(1)RP&M工藝裝備的發(fā)展
　　目前RP&M的工藝裝備發(fā)展速度很快，許多公司開(kāi)發(fā)了自己的裝備。美國(guó)主要的RP&M生產(chǎn)商有7家，即3Dsystmes、Helisys、DTM、Stratasys、Sanders、Prototype、Soligen和BPM，其中BPM由于經(jīng)營(yíng)不善，業(yè)已倒閉。日本有6家，即CMET、D-MEC、Teijin Selki、Kira Corp、Mitsui Zosen和Denken Engineering。歐洲有3家，即德國(guó)的EOS、以色列的Cubital和F&S。
　　(2)RP&M成形材料的發(fā)展
　　成形材料是RP&M技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國(guó)外現(xiàn)在所應(yīng)用的成形材料已經(jīng)較為豐富。
　　(3)RP&M軟件的發(fā)展
　　軟件是RP&M系統(tǒng)的靈魂。其中，作為CAD到RP接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理軟件是其關(guān)鍵之一。
　　國(guó)外的各大RP&M系統(tǒng)生產(chǎn)商一般都開(kāi)發(fā)自己的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口軟件，如3D SYSTEM公司的ACES、QuickCast，Helisys公司的LOMSIice，DTM的Rapid Tool，Stratasys的Quicklice、Supprtwoks、AutoGen，Cubital的SoliderDFE，Sander Prototype的ProtBuild和ProtoSupporl等。由于CAD與RP&M的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口軟件開(kāi)發(fā)的困難性和相對(duì)獨(dú)立性，國(guó)外涌現(xiàn)了作為CAD與RP系統(tǒng)之間的橋梁的第三方軟件。國(guó)外比較著名的一些第三方接口軟件有：美國(guó)Solid Concept公司的ridge 、Solid View，比利時(shí)Materialise公司的Magics，美國(guó)POGD公司的STL Manager，美國(guó)人Igore Tebelev的Stillew，美國(guó)Imageware公司的Surface-RP&M等。
快速成形和零件制造技術(shù)（6）
　　2.我國(guó)RP&M發(fā)展現(xiàn)狀
　　我國(guó)對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)的研究從“八五”期間起步，在“九五”期間取得突破性進(jìn)展。政府在“九五”的第一年就將該技術(shù)列入“九五”攻關(guān)項(xiàng)目，國(guó)家自然基金也將RP列為先進(jìn)制造技術(shù)的重點(diǎn)資助項(xiàng)目，同時(shí)，“九五”國(guó)家科技攻關(guān)中，把先進(jìn)制造技術(shù)列為重點(diǎn)資助的領(lǐng)域之一，而先進(jìn)制造技術(shù)中的幾項(xiàng)重要內(nèi)容，如精密成形、CAD推廣應(yīng)用、并行設(shè)計(jì)和并行工程、敏捷制造、虛擬制造等技術(shù)方面都與RP有關(guān)，甚至主要以RP作技術(shù)支撐。
    這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)的RP&M技術(shù)研究開(kāi)始邁上一個(gè)新臺(tái)階。
　　我國(guó)先后發(fā)展了SLA、LOM、FDM、SLS四種RP&M工藝、裝備及配套材料，其科技成果已經(jīng)商品化。2002年我國(guó)快速成形制造的設(shè)備臺(tái)數(shù)已近千臺(tái)套，僅次于美國(guó)和日本，居世界第三位，其中60%是我國(guó)自己制造的。我國(guó)自主開(kāi)發(fā)了無(wú)模砂型制造(PLC)、低溫冰型(LIR P)工藝以及不采用激光器的紫外光快速成形機(jī)等幾種快速成形制造新技術(shù)，引起了國(guó)內(nèi)外同行的高度重視。