1、激光快速成型技术原理和特点

　　80 年代后期发展起来的快速成型技术(Rapid Prototyping ，RP) 是基于分层技术、堆积成型， 直接根据CAD 模型快速生产样件或零件的先进制造成组技术总称。RP 技术不同于传统的去除成型、拼合成型及受迫成型等加工方法，它是利用材料累加法直接制造塑料、陶瓷、金属及各种复合材料零件。

　　以激光作为加工能源的激光快速成型是快速成型技术的重要组成部分，它集成了CAD 技术、数控技术、激光技术和材料科学等现代科技成果。激光快速成型(Laser Rapid Prototyping ，LRP) 原理是用CAD 生成的三维实体模型，通过分层软件分层，每个薄层断面的二维数据用于驱动控制激光光束，扫射液体，粉末或薄片材料，加工出要求形状的薄层，逐层累积形成实体模型。快速制造出的模型或样件可直接用于新产品设计验证、功能验证、工程分析、市场订货及企业决策等，缩短新产品开发周期，降低研发成本，提高企业竞争力。以此为基础进一步发展的快速模具工装制造(Quick Tooling) 技术，快速精铸技术(Quick Casting) ，快速金属粉末烧结技术(Quick Powder Sintering) 等，可实现零件的快速成品。

　　激光快速成型技术主要特点：

　　(1) 制造速度快、成本低， 节省时间和节约成本，为传统制造方法注入新的活力，而且可实现自由制造(Free Form Fabrication) ，产品制造过程以及产品造价几乎与产品的批量和复杂性无关。

　　(2) 采用非接触加工的方式，没有传统加工的残余应力问题，没有工具更换和磨损之类的问题，无切割、噪音和振动等，有利于环保。

　　(3) 可实现快速铸造、快速模具制造，特别适合于新品开发和单件零件生产。

　　2、LRP 工艺方法

　　LRP 技术包括很多种工艺方法，其中相对成熟的有立体光固化(SLA) 、选择性激光烧结(SLS) 、分层实体制造(LOM) 、激光熔覆成形(LCF) 、激光近形制造(LENS) 。

　　(1) 光固化立体造型(SL —Stereolithography ，or SLA)

　　将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态光敏树脂逐点扫描，被扫描的树脂薄层产生光聚合反应固化形成零件的一个截面， 再敷上一层新的液态树脂进行扫描加工，如此重复直到整个原型制造完毕。这种方法的特点是精度高、表面质量好，能制造形状复杂、特别精细的零件，不足是设备和材料昂贵，制造过程中需要设计支撑。

       (2) 分层实体制造(LOM—Laminated Object Manufacturing)#p#分页标题#e#

　　LOM工艺是根据零件分层得到的轮廓信息用激光切割薄材，将所获得的层片通过热压装置和下面已切割层粘合，然后新的一层纸再叠加在上面，依次粘结成三维实体。LOM主要特点是设备和材料价格较低，制件强度较好、精度较高。Helisys 公司研制出多种LOM工艺用的成型材料，可制造用金属薄板制作的成型件，该公司还开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。

　　(3) 选择性激光烧结(SLS —Selected Laser Sintering)

　　SLS 的原理是根据CAD 生成的三维实体模型，通过分层软件分层获得二维数据驱动控制激光束，有选择性地对铺好的各种粉末材料进行烧结，加工出要求形状的薄层，逐层累积形成实体模型，最后去掉未烧结的松散的粉未，获得原型制件。SLS的特点是可以采用多种材料适应不同的应用要求，固体粉材可以作为自然支撑，重要的是可以直接制造金属零件，因而具有更广阔的发展前景。但能量消耗非常高，成型精度有待进一步提高。DTM 公司推出了系列Sinterstation 成型及多种成型材料， 其中SOMOS材料具有橡胶特性，耐热、抗化学腐蚀，用该材料制造出了汽车上的蛇形管、密封垫等柔性零件。EOS 公司研制了PA3200GF 尼龙粉末材料，用其制作的零件具有较高的精度和表面光洁度。