快速成形技术的基本原理和一般过程

快速成形技术可分为以下几个步骤：首先建立一个三维CAD模型，并对模型数据进行处理；再沿某一方向进行平面分层（离散化）；然后通过专门的系统用成形材料一层一层地加工，并堆积成形。其工艺过程，如图5-1和图5-2所示。

图5-1 快速成形工艺过程

（1）建立CAD模型 可以根据平面设计数据，用CAD建模系统软件予以建立，也可把测量的实物（原型）形状、尺寸转化成CAD模型。在完成CAD三维建模后，把数学模型转化为快速成形系统能识别的文件格式，常用的有面片模型文件（如STL、CFL文件）或层片模型文件（如HPGL、CLI文件）。

（2）模型Z向分离（切片） 模型Z向分离是一个分层过程，它将STL文件格式的CAD模型根据有利于零件堆积而优选的方位，横截成一系列具有一定厚度的薄层（切片），并得到每一层的内、外轮廓、几何结构和尺寸精度等信息。层厚通常为0.05～0.4mm，若某层厚度有变化，可根据实际情况采用特殊的切片方式。

（3）层面信息处理 它是根据层面的几何结构和尺寸精度等信息，通过对每一层的内、外轮廓来识别和补偿以及对多余料区的判断等，编制成形机工作的数控代码，以便成形机的激光头或喷射孔对每一层面进行精确加工。

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图5-2 三维设计模型与切片层的互相转换示意图

a）三维设计模型 b）分层切片 c）分片制作 d）叠加成体

（4）层面加工与粘结 即根据编制的数控指令对当前的层面进行加工，并将加工出的当前层面与已加工好的部分进行粘结。

（5）逐层堆积 当每一层加工结束并与上一层粘结后，零件下降一个层面，铺上新的当前层材料，成形机再加工新的层面，如此反复进行直到整个加工完成为止，清理残存在加工件中的废料，即可得到完整的工件。

（6）后处理 成形的零件需要进行必要的处理，如对质量进一步确认、修磨、喷漆以及表面镀层等，使其达到设计原型及性能要求。