机械制造业发展趋势与背景分析

（一）数控技术

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，并提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因此，在数控技术方面，我们强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

1.国内外数控系统的发展概况

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM〔计算机辅助设计与制造（Computer Aided Design Computer /Aided Manuufacture）〕与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC（计算机数字控制）只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程。因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

2.数控技术发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：

（1）高精度、高速度的发展趋势。尽管十多年前就出现了高精度、高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向精度和速度的极限发展。

从当前数控机床的发展情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂（包括我国的上海通用汽车公司）已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12000r/min和1g。

在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm提高到1～1.5μm，而超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm）。

在可靠性方面，国外数控装置的MTBF［平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures）］值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件（如电主轴、直线电机）得到了快速发展，应用领域进一步扩大。

（2）五轴联动数控机床快速发展。五轴联动数控机床是为适应多面体和曲面零件加工而出现的。五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志。

（3）智能化数控系统的发展。智能化是为了提高生产的自动化程度。智能化不仅贯穿在生产加工的全过程（如智能编程、智能数据库、智能监控），还贯穿在产品的售后服务和维修中。即不仅在控制机床加工时数控系统是智能的，而且在系统出了故障，诊断、维修也都是智能的，对操作维修人员的要求降至最低。目前，在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等几个主要分支发展。例如，在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。

（4）软硬件的进一步开放。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题，目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统，就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能）形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。

数控系统在出厂时并没有完全决定其使用场合和控制加工的对象，更没有决定要加工的工艺，而是由用户根据自己的需要对软件进行再开发，以满足用户的特殊需要。数控系统生产商不制约用户的生产工艺和使用范围。

（5）PC-NC数控系统的发展。智能化新一代PC-NC（计算机数控）系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系，正在被更多的数控系统生产商采用。它不仅有开放的特点，而且结构简单、可靠性高。

但是PC-NC数控系统作为发展方向并未被普遍认同。并且将来向着超精密和超高速的极限发展，对动态实时检测和动态实时误差补偿要求很高，PC-NC数控系统未必就是发展方向。不过，目前作为一个发展分支，PC-NC数控系统确实是一种趋势。

（6）网络化方向发展。实行网络管理不仅便于远距离操作和监控，也便于远程诊断故障和进行调整，不仅有利于数控系统生产厂对其产品的监控和维修，也适用于大规模现代化生产的无人化车间，还适用于到操作人员不宜的现场环境（如超精密加工环境或对人体有害的环境）中工作。机床联网可以进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其他机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。

从我们国家的战略需求和国民经济的市场需求出发，以提高我国机械制造、装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，应采用系统的方法，选择能够主导21世纪制造业发展升级的关键技术——数控技术，实现我国制造业、装备业的跨越式发展。

（二）CAD/CAE/CAPP/FMS/CIMS/CAM技术

1.CAD

计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），是运用计算机软件制作并模拟实物设计，展现新开发商品的外形、结构、色彩、质感等特色。随着技术的不断发展，计算机辅助设计不仅仅适用于工业，还被广泛运用于诸多领域。它同时涉及软件和专用的硬件。

CAD有时也写作“Computer-assisted”“Computer-aided Drafting”，或类似的表达方式。相关的缩略语还有CADD，表示计算机辅助设计和草图“Computer-aided Design and Drafting”，以及CAAD，表示计算机辅助建筑设计“Computer-aided Architectural Design”。所有这些术语基本上都指使用计算机而不是传统的绘图板来进行各种项目的设计和工程制图。通常由CAD创建的建筑和工程项目的范围很广，包括建筑设计制图、机械制图、电路图和其他各种形式的设计交流方式。现在，它们都成为计算机辅助设计更广泛定义的一部分。

设计者很早就开始使用计算机进行计算。有人认为Ivan Sutherland在1963年在麻省理工学院开发的Sketchpad是一个转折点。Sketchpad的突出特性是它允许设计者用图形方式和计算机交互：设计者可以用一枝光笔在阴极射线管屏幕上绘制图形到计算机里。实际上，这就是图形化用户界面的原型，而这种界面是现代CAD不可或缺的特性。

CAD最早应用在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机技术的发展，CAD的应用范围也逐渐变广。

CAD的实现技术经历了许多演变。刚开始的时候，CAD主要被用于产生和手绘图纸相仿的图纸。计算机技术的发展使得计算机在设计活动中有更多应用。现今，CAD已经不仅仅用于绘图和显示，它开始进入设计者工作中更“智能”的部分。

随着计算机技术的日益发展、效能的提升和更便宜的价格，许多公司已采用立体的绘图设计。以往，碍于电脑效能的限制，绘图软件只能停留在平面设计，图纸的真实感有所欠缺。而立体绘图则冲破了这一限制，令设计蓝图更实体化。

现代CAD系统的功能包括：

（1）设计组件重用（Reuse of Design Components）。

（2）简易的设计修改和版本控制功能（Ease of Design Modification and Versioning）。

（3）设计的标准组件的自动产生（Automatic Generation of Standard Components of the Design）。

（4）设计是否满足要求和实际规则的检验（Validation/Verification of Designs Against Specifications and Design Rules）。

（5）无需建立物理原型的设计模拟（Simulation of Designs Without Building a Physical Prototype）。

（6）装配件（一堆零件或者其他装配件）的自动设计。

（7）工程文档的输出。输出的工程文档包括制造图纸、材料明细表（Bill of Materials）等。

（8）涉及到生产设备的直接输出。

（9）快速原型或快速制造工业原型的机器的直接输出。

CAD的发展导致了下列工具和方法的发展：

（1）线框模型。

（2）实体造型。

（3）智能布线图和生产关联数据库（Intelligent Wiring Diagrams and Production Linked Database Systems）。

（4）图形表达系统和工厂图纸和数据库（Graphically Represented System or Plant Diagrams and Databases）。

（5）参数化设计模型（Parametric Design Models）。

（6）实时进程模拟 （Real-time Process Simulation）。

（7）计算机数控［Computer Numerically Controlled （CNC）］ 加载文件 （工具路径指令）。

（8）有限元分析 （FEA）。

（9）快速原型法 （Rapid prototyping）。

很多CAD图纸是用应用软件通过设计草图和其他输入从头开始创建的。其他CAD图纸是从原有的电子CAD文件，通过全部或部分复制另一个CAD文件，经过改动，然后另存为新文件得到的。只有物理形式存在的图纸（蓝图、丢失文件的设计图等）可以用一种“纸到CAD转换”（图纸转换、数字化、矢量化）的程序来转换成CAD文件。

2.CAE

CAE（Computer Aided Engineering）是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。其基本思想是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限的单元节点上的场变量值。此时求解的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组，得到的是近似的数值解，求解的近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。

3.CAPP

CAPP的英文全称为Computer Aided Process Planning，中文翻译为计算机辅助工艺过程设计。

CAPP是一种将企业产品设计数据转换为产品制造数据的技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完成从毛坯到成品的设计。CAPP系统的应用将为企业数据信息的集成打下坚实的基础。

4.FMS

柔性制造系统简称FMS（Flexible Manufacture System），是一组数控机床和其他自动化的工艺设备，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。柔性制造系统由加工、物流、信息流三个子系统组成，在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。

1967年，英国莫林斯公司首次根据威廉森提出的FMS基本概念研制了“系统24”。其主要设备是六台模块化结构的多工序数控机床，目标是在无人看管条件下实现24h连续加工，但最终由于经济和技术上的困难而未全部建成。

1967年，美国的怀特·森斯特兰公司建成Omniline I系统，它由八台加工中心和两台多轴钻床组成，工件被装在托盘上的夹具中，按固定顺序以一定节拍在各机床间传送和进行加工。这种柔性自动化设备适于少品种、大批量生产中使用，在形式上与传统的自动生产线相似，所以也叫柔性自动线。日本、前苏联、德国等也都先后开展了FMS的研制工作。

1976年，日本发那科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元（简称FMC），为发展FMS提供了重要的设备形式。柔性制造单元（FMC）一般由12台数控机床与物料传送装置组成，有独立的工件储存站和单元控制系统，能在机床上自动装卸工件甚至自动检测工件，可实现有限工序的连续生产，适于多品种小批量生产应用。(www.xing528.com)

随着时间的推移，FMS在技术上和数量上都有了较大发展，实用阶段，以由3～5台设备组成的FMS为最多，但也有规模更庞大的系统投入使用。

1982年，日本发那科公司建成自动化电机加工车间，由60个柔性制造单元（包括50个工业机器人）和一个立体仓库组成，另有两台自动引导台车传送毛坯和工件，此外还有一个无人化电机装配车间，它们都能连续24h运转。

这种自动化和无人化车间是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。与此同时，还出现了若干仅具有FMS基本特征但自动化程度不很完善的经济型FMS，使FMS的设计思想和技术成就得到普及应用。

5.CIMS

CIMS是英文Computer Integrated Manufacturing Systems或Contemporary的缩写，直译就是计算机/现代集成制造系统。计算机集成制造——CIM的概念最早是由美国学者哈林顿博士提出的，其基本出发点是：

（1）企业的各种生产经营活动是不可分割的，要统一考虑。

（2）整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。

CIMS是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。

因此，企业作为一个统一的整体，必须从系统的观点、全局的观点广泛采用计算机等高新技术，加速信息的采集、传递和加工处理过程，提高工作效率和质量，从而提高企业的总体水平。

制造业的各种生产经营活动，从人的手工劳动变为采用机械的、自动化的设备，并进而采用计算机是一个大的飞跃，而从计算机单机运行到集成运行是更大的一个飞跃。作为制造自动化技术的最新发展、工业自动化的革命性成果，CIMS代表了当今工厂综合自动化的最高水平，被誉为未来的工厂。

CIMS的概念已经提出20余年了。20多年来，CIMS的概念已从美国等发达国家传播到发展中国家，已从典型的离散型机械制造业扩展到化工、冶金等连续或半连续制造业。

CIMS概念已被越来越多的人接受，成为指导工厂自动化的哲理，有越来越多的工厂按CIMS哲理，采用计算机技术实现信息集成，建成了不同水平的计算机集成制造系统。

CIMS与计算机综合自动化制造系统是同义词，后者是CIMS在中国早期的另一种叫法，虽然通俗些，但由于无法表达集成的内涵，使用得较少。

6.CAM

计算机辅助制造（Computer-aided Manufacturing，缩写为 CAM）是工程师大量使用产品生命周期管理计算机软件的产品元件制造过程。计算机辅助设计中生成的元件三维模型用于生成驱动数字控制机床的计算机数控代码。这包括工程师选择工具的类型、加工过程以及加工路径。

有些CAM与CAD系统集成在一起。每一个CAM软件首先都要解决CAD数据交换的问题，因为生成数据的CAD系统就像文字处理软件那样经常按照自己的专有格式保存数据。通常，CAD操作员需要将数据输出成通用的数据格式（如IGES或者STL等）。

CAM 软件的输出结果通常是简单、有时也会非常大的 G代码文本，然后使用直接数字控制（DNC）程序将它传送到机床。

人们一直希望CAM软件能够独立运转，但是通常它仍然需要知识与技能都很丰富的操作员选择合适的刀具，并且定义生成高效率的路径所需的参数及策略。

（1）CAM发展历史。商用CAM的应用最初出现在汽车以及航空工业领域的大公司中，如1971年雷诺用于车身设计与加工的 UNISURF。

（2）加工过程。大多数加工过程都要经过粗加工、半精加工、精加工3个步骤。根据材料以及所用软件的不同，每一步都是通过或简单或复杂的策略来实现，这些策略有：

①粗加工。这个过程从立方原料或者铸件开始，将它大致加工成最后的模型。因为按照水平方向加工，通常得到一种阶梯的形状。常用的策略有Zig-zag Clearing、Offset Clearing、Plunge Roughing、Rest-roughing。

②半精加工。这个过程从经过粗加工的不平零件开始，按照一个固定的偏移对零件加工。常用的策略有Raster Passes、Waterline Passes、Constant Step-over Passes、Pencil Milling。

③精加工。与半精加工类似，但是起始所用原料不同。

（3）当今提供CAM软件的公司。根据 2005年 收入排列，最大的CAM软件公司是 UGS Corp 与 Dassault Systèmes，二者都占有超过 10% 的市场份额。PTC、Hitachi Zosen 和 Delcam 分别占有超过 5% 的市场份额。Planit、Tebis、Missler、CNC （Mastercam） 以及 Sescoi 分别占有2.5% 到 5% 的市场份额。剩余 35% 的市场份额被其他较小的供应商所分割。

（4）CAM软件应用领域。

①机械工程。

②电子设计自动化。CAM 工具准备要制造的印制电路板（PCB）以及集成电路设计数据。

目前，大部分企业都采用了CAD/CAE/CAPP/CAM一体化加工技术。

（三）反求工程

反求工程也称逆向工程（Reverse Engineering）。大意是指根据已有的东西和结果，通过分析来推导出具体的实现方法。

当前反求技术包括影像反求、软件反求及实物反求三方面。目前相对研究最多的是实物反求技术。它是研究实物CAD模型的重建和最终产品的制造。狭义来说，三维反求技术是将实物模型数据化成设计、概念模型，并在此基础上对产品进行分析、修改及优化等技术。

1.工作原理

反求技术是利用电子仪器去收集物体表面的原始数据，之后再使用软件，计算出采集数据的空间坐标，并得到对应的颜色。扫描仪是对物体做全方位的扫描、然后整理数据、三维造型、格式转换、输出结果。整个操作过程可以分为以下四个步骤：

（1）物体数据化。普遍采用三坐标测量机或激光扫描仪来采集物体表面的空间坐标值。

（2）从采集的数据中分析物体的几何特征。依据数据的属性进行分割，再采用几何特征和识别方法来分析物体的设计及加工特征。

（3）物体三维模型重建。利用CAD软件把分割后的三维数据做表面模型的拟合，得出实物的三维模型。

（4）检验、修正三维模型。从某种意义上说，反求工程就是仿造。

2.逆向工程软件简介

（1）Imageware。Imageware由德国Siemens集团旗下的UGS公司出品，是最著名的逆向工程软件，被广泛应用于汽车、航空、航天、消费家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。该软件拥有广大的用户群，国外有 BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、Raytheon、Toyota 等著名国际公司，国内则有上海大众、上海交大、上海 DELPHI、成都飞机制造公司等企业，界面如图1-1所示。

图1-1　Imageware软件

以前该软件主要被应用于航空航天和汽车工业。这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。常规的设计流程首先根据工业造型需要设计出结构，制作出油泥模型之后将其送到风洞实验室去测量空气动力学性能，然后再根据实验结果对模型进行反复修改直到获得满意结果，如此所得到的最终油泥模型才是符合需要的模型。将油泥模型的外形精确地输入计算机成为电子模型，就需要采用逆向工程软件。首先利用三坐标测量仪器测出模型表面点阵数据，然后利用逆向工程软件（如Imageware Surfacer）进行处理即可获得 class 1曲面。

随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其他许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。以微软公司生产的鼠标器为例，就其功能而言，只需要有三个按键就可以满足使用需要，但是怎样才能让鼠标器的手感最好，而且经过长时间使用也不易产生疲劳感却是生产厂商需要认真考虑的问题。因此微软公司首先根据人体工程学制作了几个模型并交给使用者评估，然后根据评估意见对模型直接进行修改，直至修改到大家都满意为止，最后再将模型数据利用逆向工程软件 Imageware 生成 CAD 数据。当产品推向市场后，由于外观新颖、曲线流畅，再加上手感也很好，符合人体工程学原理，迅速获得用户的广泛认可，产品的市场占有率大幅度上升。

（2）Geomagic Studio。由美国Raindrop （雨滴）公司出品的逆向工程和三维检测软件 Geomagic Studio可以轻易地从扫描所得的点云数据创建出完美的多边形模型和网格，并可自动转换为 NURBS 曲面。该软件也是除了 Imageware 以外应用最为广泛的逆向工程软件，界面如图1-2所示。

图1-2　Geomagic Studio逆向工程软件

（3）CopyCAD。CopyCAD是由英国 DELCAM公司出品的功能强大的逆向工程系统软件，它能允许从已存在的零件或实体模型中产生三维CAD模型。该软件为来自数字化数据的CAD曲面的产生提供了复杂的工具，界面如图1-3所示。

图1-3　CopyCAD逆向工程软件

CopyCAD能够接受来自坐标测量机床的数据，同时跟踪机床和激光扫描器。

CopyCAD简单的用户界面允许用户在尽可能短的时间内进行生产，并且能够快速掌握其功能，即使对于初次使用者也能做到这点。使用 CopyCAD 的用户将能够快速编辑数字化数据，产生具有高质量的复杂曲面。该软件系统可以完全控制曲面边界的选取，然后根据设定的公差自动产生光滑的多块曲面。同时，CopyCAD 还能够确保在连接曲面之间的正切的连续性。

（4）RapidForm。RapidForm是韩国INUS 公司出品的全球四大逆向工程软件之一。RapidForm提供了新一代运算模式，可实时将点云数据运算出无接缝的多边形曲面，使它成为 3D Scan 后处理最佳化的接口。RapidForm也使使用者的工作效率提升，使 3D 扫描设备的运用范围扩大，改善扫描品质。

（四）快速成型

快速成型（RP）技术是20世纪90年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术，对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生了一个新兴的技术领域。

RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成型材料不同，成型原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是“分层制造，逐层叠加”，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成型系统就像是一台“立体打印机”。

它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的“去除法”到今天的“增长法”，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造业产生的革命性意义。

RP技术的基本原理是，将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或黏合剂）形成一系列具有微小厚度的片状实体，再采用熔结、聚合、黏结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。