[建议]快速成型技术

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快速原型技术推广成果报告

                   ——深圳殷华在珠江三角洲

陈耀武

（深圳殷华快速模具制造有限公司  深圳  518040）

                        

摘要：由于产品开发对时间的紧迫性及降低开发费用的迫切要求，快速原型技术的应用可使问题得以缓解，快速原型技术的推广与宣传显得更重要。

关键词：快速原型及制造, 产品外型及结构设计, 硅胶模, 小批量复制

  

Popularization of Rapid Prototyping Technology
Chen Yaowu

( Shenzhen Yinhua Rapid Tooling Co.,Ltd, Shenzhen, China 518040 )

Abstract : New products development always put forward an urgent demand for reducing the time and cost, the application of rapid prototyping could meet this requirement. So, the popularization and dissemination of RP are of great importance in today’s market competition.  

Keywords : rapid prototyping and manufacture，product appearance and structure design ,silicon rubber mould，batch reproduction.

1 概述
    珠江三角洲及长江三角洲一带是中国国内主要的轻工业发达地区，而珠江三角洲的企业主要面对国外市场和国内中高档市场，而且相当一部分是港资或台资企业，产品的外形和功能都走在国内同类产品的前列。电子产品及家电用品的种类多，更新换代快，市场竞争激烈，所以，对时间的要求严格，对开发费用也有严格控制。

    在80年代末兴起的快速制造技术正好迎合市场的需求，在欧美国家得到迅速发展，并为产品开发节约了时间和金钱。在90年代中期，国内一些大企业如新飞、海尔、科龙等先后引进了快速成型设备，但由于设昂贵，维护及使用费用高昂，使用技术要求高，并且要求配套设备及技术必须要跟上等原因，快速制造技术未能充分发挥等作用。

    为适应市场需求，为众多中小企业服务，深圳殷华快速模具制造有限公司引进的美国3D Systems的SLA250/50快速激光成型机为中心，配上硅胶模真空复制设备，并组织了一支Pro/Engineer为基础的设计队伍，形成从产品造型设计、结构设计到快速原型制作到小批量复制的产品开发阶段的一条龙服务。

经过两年多的技术推广及宣传，殷华公司已经为超过两百多家大中小企业提供服务，有深圳康佳集团、深圳华为通讯集团，深圳中兴通讯公司、珠海格力空调厂、中山小霸王学习机、顺德容声冰箱厂、广州邮电通讯设备厂、福州实达集团，杭州东方通讯公司等，使企业在产品开发中真正做到降低产品开发费用，缩短开发周期，降低开发风险。下面介绍一下我公司在推广RP技术为中小企业服务方面所做的工作。

2 服务特点
经过两年多的应用，殷华公司充分发挥快速制造技术的优势，提供速度快，尺寸准确，使用性良好价格合适的原型，总结出对快速制造服务的三点要求：速度快；尺寸准确；使用性良好。

2.1速度快

顾名思义，快速原形制造必须比传统的模型制作要来得快，否则就没有意义了，传统的制作方面是手工制作或配以部分机械加工，加工周期长。而用激光快速成型却要快得多，所以说，快速成型的优势是非常明显的。

    为充分发挥SLA的作用，达到理想的速度和质量，殷华公司总结出一套如何制作支撑文件及排列零件的方法，使制作速度比标准设置快了20%。

    瑞德国际（深圳）公司（SAITEK）是殷华公司的长期客户，他们是英国某大公司的OEM厂家，主要生产电子玩具及电脑周边设备，在设计初期是通过Internet来联系及讨论，但在设计确认的时候，英国公司必须有英国工程师专程来到他们公司确认，同时一定对实物进行讨论并提供修改意见，但修改往往不止一次，如果用传统的方法制作 必会使讨论的等待时间加长，增加开发费用。因为殷华公司提供的快速服务能在收到文件的第二天把快速原形交给他们，使他们的讨论前样件准备时间缩短到最短，减少英国工程师的等待时间及费用，并且保证产品能及时交付生产。

2.2 尺寸准确

快速激光成型准确地、真实地、完整地反应出所设计的零件。而传统的手工原型隐含了许多人为因素，容易出现看图错误。手工的准确性也不如机械加工，而且制作的稳定性差，同一产品的两个手工原型存在较大的差异，特别是曲面部分不能真实反映所设计的零件，导致原型检验没问题，但模具制造出来的零件却存在错误。因此部分企业的产品开发不制作原型就去制造模具，导致修模的时间长，费用高。而用CNC制作原型，一般只能验证外形，不能验证结构。快速激光原型准确、真实、完整地反映出所设计的零件，包括外形和内部结构，平均精度能达±0.15MM, 避免了手工错误，使原型除了材料外更接近真实的产品。

    杭州东方通讯公司是使用Pro/Engineer高级三维设计软件来设计手机，设计的效率比用AutoCAD设计明显提高，而且设计出能更复杂、更美观的外形，同时使用了Pro/Engineer提供的干涉检查功能，进行初步检验，但在制作出来的快速激光原型上仍发现装配过程出现干涉，部分位置壁厚太小等问题，这些问题在三维设计软件是无法发现，只有通过制作原型后才能检查出来。这样，通过原型检验后使设计的错误在设计阶段就能找出来，避免把错误带到生产上，减少生产修复时间和资金。

2.3 可用性良好

    快速原型通常是使用特殊的材料和特殊的工艺制作而成，所以快速原形和产品的材料往往是不一样的，使得原型不能完全用于性能测试，只能作外形结构检查和在实验室内使用，进行部分性能测试，为使原形更能反映最终产品的性能，深圳殷华公司利用真空硅胶模复制技术，把快速激光原型快速复制为聚氨脂（PU）材料的原型，其材料特性可根据设计要求，选用不同性能的PU材料来达到，因此，快速原型就能变为快速产品，突破原型的使用范围。在殷华公司的客户中，相当一部分企业使用了快速复制后，再加以打磨喷漆，使快速原型变为快速产品，参加各种不同的订货会和展览或派发样品，既快速又节省资金（不用开钢模），在多个产品同时开发的时候，优势更明显。真正做到降低产品的风险，提高市场竞争力。

    广州邮电通信设备厂开发的台式IC卡公共电话，在殷华公司制作快速原型后，又复制了十套并喷以不同的颜色，其中五套在99’深圳国际通讯设备展览中展出，其余五套送给销售公司作市场调查，在展览中吸引了不少参观者，并取得了订单。在有订单的前提下才制作模具，保障了生产投资，真正做到降低开发产品的风险。如果用传统的原形制作是无法保证时间和及时出现设计上的错误，保证不了尺寸及时间。自此，广州邮电通信设备厂开发的新产品有了一条新的思路——制作快速原型。

2.4 案例

    以湖南大九通信公司的IC卡电话为例，外形设计两星期，经该公司领导多次讨论修改后，第四周确定外形，结构设计是利用Pro/E来设计的，只用了两星期，快速原型制作及表面喷漆用了一星期时间，设计修改三天，然后就用Pro/E文件来加工模具，模具制作只花了40天时间，而且试模一次成功。整个设计从开始到大批量正式生产还不到四个月，比原来的七个月快了将近一半，而且节约了相当可观的模具修改费用，使该款IC卡电话及时推出市场，并得到多方好评。

3  应用经验
3.1 三维CAD应用水平必须跟上快速成型要求

    即使是CAD应用相当广泛的珠江三角洲，相当多的企业的CAD应用主要是AutoCAD的非三维实体的设计，使得这部分企业在应用快速原型技术方面出现衔接不上的情况，为此，深圳殷华公司提供数据转换服务，把二维设计变为三维实体模型，并做干涉检查，把明显的错误在电脑里解决掉，然后才制作快速原型，保护客户的利益。

    为充分发挥快速原形技术和三维CAD设计的优势，殷华公司组建了一支有丰富产品设计经验，熟悉模具设计，懂得生产工艺，了解国内外最新产品造型的设计队伍，为没有专业设计能力的公司提供专业设计服务。自设计组成立至今，设计过无绳电话、IC卡电话、BP机、调制解调器、按摩器，随身听等数十种产品。

    在国内，对于现有的设计水平及CAD应用水平，离快速原型制造的要求还有相当大的距离，快速原型制造要求有三维电脑模型，而三维电脑设计软件一向都是应用于图形工作站上（UNIX），而且软件和硬件（图形工作站）价值不菲，所以只有小部分大型企业才能用得起昂贵三维CAD。随着PC机性能的大幅度提高和三维CAD软件的市场竞争加剧，三维CAD软件也移植到PC机上，使得三维CAD的发展有一个广阔的空间。三维CAD软件也出现了功能合理、价格合适的中端产品，使三维软件得到比较好的普及和发展。

    殷华公司的客户主要集中在珠江三角洲一带，也只有不到30%的客户有三维CAD软件，能直接提供三维电脑模型给我们。在具有三维CAD软件的公司里，有一部分企业的应用水平比较低，而这些企业往往因人员变动，培训跟不上，技术交流少而应用水平偏低，无法制作出符合原设计意图的电脑模型，导致相当大的程度依赖二维CAD（例如AutoCAD）。

    为尽量扩大服务范围，适应国内情况，殷华公司花费40万元购买二套美国PTC公司的Pro/Engineer（Pro/Engineer在全世界高端三维CAD方面的市场占有率已高达65%），为没有三维电脑软件的公司提供二维变三维的数据转换服务。数据转换服务是对设计及图纸的一次检验。经过二年多来的工作，我们发现相当一部分企业存在如下问题。

1.图纸方面：

1)标准化程度差，没有统一的图面和规范，甚至部分按比例，部分不按比例的情况；

2)尺寸标注不全和混乱；

3)视图表达不清或错误。

2.设计方面

1)出现干涉：这是因为设计水平不高和受二维设计的限制，特别是曲面过渡位置；

2)曲面表达不清和投影线错误。

总的来说，港台企业的设计及图纸水平比国内企业的高。

3.2 快速原型后续工序必须配套

在快速成型设备方面，机器的种类很多，有激光固化（SL），激光烧结（SLS），熔积法（FDM），选择性切割（LOM），3Dprint 等。但由于材料的限制，各种机械都有各自的特点，SLA的精度最高。殷华公司出于要提供最好的质量，所以选用了SLA，所有的快速原形一般情况下是属于实验室用品，必须小心保管和使用。

快速原型后续工序必须配套。

快速原型是快速制造技术的核心，但快速原型普遍使用性差，例如：SLA的原型虽有一定的韧性差，但会出现脆断，FDM有韧性，但层与层之间容易出现断裂等等。

由于快速原型最终产品的材料不一致和使用性较差，另一方面，快速原型价格较昂贵，当需要几件样品的时候，总价格就变得不可接受。为提高原型的使用性，必须有配套的工序才能达到。从国外的情况来看，主要通过快速原型来制作快速模具。快速模具按模具材料来分，有硅胶模具、树脂模具、金属冷喷模具；按注型方式分，有真空浇注、低压注型、高温低温注型等。殷华公司从模具制作的速度，可注型的产品（家电、通讯产品）及材料等方面，选择了硅胶模真空注型的快速复制方法。经过两年多的使用，已经能够满足大部分产品大要求。在制作快速模具前，适当的后处理是必不可少的，而且后处理的质量往往回直接影响到复制件的表面及外观质量。

3.3 运作成本高，应以服务中心的形成来向各企业提供服务

    快速原型设备都是比较昂贵的，大部分的企业都买不起，即使买了，但由于需制作的产品不多，而且还要支付大笔的维护费用。而不能充分发挥设备的全部能力，导致有时闲置，有时又因多个产品需要同时制作而不能及时安排好。为适应企业的要求，特别是中小企业，只有成立服务中心才可实现把快速技术转化为企业的竞争力。

为进一步拓宽快速原型方面的业务，殷华公司除提供原有的激光原形（SLA）服务外，联合伙伴公司提供FDM制作快速原型服务。 在不久的将来，将推出CNC加工及快速模具，更大限度地为各企业的产品开发提供快捷、价格合理、质量上乘的服务。

4 总 结
    在快速原型技术的推广过程中，前端的三维CAD应用和后续的快速产品制作必须要跟上，这样一来才可最大限度地发挥快速原型的优势。

    在快速原型后，如何应用快速原型快速地制作产品是未来的发展方向。真空复制虽然快速地制作相当于最终产品的产品，但批量较小，而且毕竟不是最终产品。虽然也有一些快速模具技术在发展，但效果仍不理想。

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技术原理和思想简介
    RP技术及其系统大体可分为五类，几乎每种RP设备及其操作原理都是基于逐层(制造)的过程。它们要么是逐层累加法要么是逐层减去法，对于逐层累加法，随着制作过程的进行，形成新的材料。同时将形成的新材料附着在前一层上。而对于逐层减去法，在一开始时便将整层首先粘着在上一层中，然后切除非零件部分。其次，不同的RP设备的工作原理要么一点一点地成型一层，要么是一次性成型一层；再次，它们要么利用激光成型，要么利用其他非激光手段成型，但它们都是以逐层的方法来形成一个零件。
SL法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法
    SL成型技术基本工作原理：加工从最底部开始，用紫外激光在光敏树脂表面扫描，每次产生零件的一层。在扫描的过程中只有激光的曝光量超过树脂固化所需的阈值能量的地方液态树脂才会发生聚合反应形成固态，因此在扫描过程中，对于不同量的固化深度，要自动调整扫描速度，以使产生的曝光量和固化某一深度所需的曝光量相适应。扫描固化成的第一层粘附在一个平台上，此时平台的位置比树脂表面稍微低一点，每一层固化完毕之后，平台向下移动一个新的高度，然后将树脂涂在前一层上，如此反复，每形成新的一层均粘附到前一层上，直到制作完零件的最后一层(零件的最顶层)。这样零件就制作完毕，升起平台对零件进行一些必要的后处理，整个制作过程就完成了。
SL 法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法
    SLS(Selective Laser Sintering)选择性激光烧结系统是利用红外激光光束所提供热量以熔化热塑性材料以形成三维零件，通过一个滚子在制作区域铺上一薄层热塑性材料，然后用激光在粉末表面扫描零件的截面形状，对于非晶体物质，激光扫描到的地方将引起粉体软化，同时整体之间在相互接触点处粘结起来形成一固体大团，这个过程称为熔化或烧结，对于结晶体，激光的热量使得粉体熔化形成液态，通过冷却后便硬化为固体，形成的每一层保留在那一层的粉体中，在所有的层均形成以后整个零件就埋置在粉体中。加工开始时先将一层很薄(100μm～250μm)的热能粉末被均匀地铺在工作平台上，辅助加热装置将其加热到熔点以下的温度，在这个均匀的粉末上面，计算机控制激光按照设计零件第一层的信息扫描，激光扫描到的地方粉末烧结形成固体，激光未扫描到的地方仍是粉末，可以做为下一层的支撑并能在成型完成后去掉，上一层制做完毕后成型活塞下降一个层后，供粉活塞上升，用铺粉滚筒将粉体从供粉活塞移到成型活塞，将粉体铺平后即可扫描下一层，不断重复这个辅粉和选区烧结的过程直到最后一层，一个三维实体就选出来了。SLS使用的激光器是 激光器，使用的原料有蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、金属以及一些发展中的物料。
SL 法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法  
    FDM(熔化沉积成型)是利用热塑性细丝在移动头中进行熔化，熔化后的材料在移动头的运动过程中被挤压出来堆积零件。这一逐层叠加技术是依据由成型细丝熔化堆积成的薄层的快速固化(大约0.1为秒)，半液体状的热塑性材料被沉积成形成一薄层。在一个平台上自下而上制做一个零件。在沉积过程中，喷头受水平分层数据的控制沿XY移动，半流动融丝从 FDM喷头中挤压出来，在此过程中必须保持热塑性材料的温度稍高于固化温度，同时须保持成型的部分温度稍低于固化温度，这样才能保证层和层之间很好地粘结。同时必须精确控制从挤压头孔滚出的材料数量，通过加热和熔化挤压过程就会剪断材料，当它和前一层相粘结时很快就会固化，整个零件是在一个活塞上制做的，该活塞可以上下移动，当制作完一层后活塞下降，为下一层制做留出层厚所需的空间。FDM可以使用很多种材料，任何有热塑特性的材料均可做为其候选材料，这些材料包括粗尼龙、可加工蜡、铸蜡，铸蜡加工出来的模型可以直接用来进行铸造。
SL 法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法
    LOM逐层物体制造技术是通过逐层激光剪切薄纸材料制造零件的一种技术，每层的纸通过热粘结逐层粘成一个固体块。每一层纸通过加热和压粘到前一层上，然后用激光按该层零件的轮廓剪切，零件轮廓以外的部分用激光剪切成小碎片以便零件制作完毕之后移去。当所有的层被粘结并进行剪切之后，整个零件就埋置在一大块支撑材料中，去掉支撑碎片，给零件上涂上密封胶以防潮湿。薄纸材料由一个滚筒提供，它在设备的一边，在设备的另一边有另外一个滚子以卷起剩下的薄纸，在纸的一面是一个可以上下移动的平台。物体就是在这个平台上制作的，其上下运动是由计算机控制的，激光光束的运动是由XY扫描系统控制的，该扫描系统中包含了最后光束聚焦系统。在薄纸的上面有一线性加热的滚子。
SL 法  SLS法  FDM法  LOM法  SGC法  
    SGC称为固体基础固化，在这种RP工艺过程中，零件每层的形成都由多步组成。首先准备好一薄层液态光敏树脂，然后根据零件某层的截面形状准备好一个玻璃罩，这个玻璃罩上的图案是根据零件某层的截面形状制作的，在玻璃罩上透光部分代表零件截面形状，其余部分不透明，UV射线通过该玻璃罩照射在树脂表面，零件截面形状部分被固化，其余部分仍为液态树脂，将这部分未固化的液态树脂吸，然后用蜡代替它，最后，固化的树脂和蜡将它们磨成均匀的薄层。这样就形成一个基础，下一层零件就可在此基础上进行制做。当零件的所有层均制做完毕之后，整个零件就被埋置在一大块蜡之中。可以通过熔化将蜡去除掉，剩下的就是由完全固化的树脂形成的零件。

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快速成型技术及模具制造

   快速原型制造技术，又叫快速成形技术(简称RP技术).快速成型（RP）技术是九十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。快速成形技术的发展，使得产品设计、制造的周期大大缩短，提高了产品设计、制造的一次成品率，降低产品开发成本，从而给制造业带来了根本性的变化。
   技术原理及特点
   快速成形技术(快速原型技术，RP技术)是计算机辅助设计及制造技术、逆向工程技术、分层制造技术(SFF)、材料去除成形(MPR)材料增加成形(MAP)技术以及它们的集成。通俗地说，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。"分层制造，逐层叠加"， 类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
快速成形技术的基本过程：由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面或实体模型；将三维模型沿一定方向（通常为Z向）离散成一系列有序的二维层片（习惯称为分层）；根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成数控代码；成形机制造一系列层片并自动将它们联接起来，得到三维物理实体。这样将一个物理实体的复杂的三维加工离散成一系列层片的加工，大大降低了加工难度，且成形过程的难度与待成形的物理实体形状和结构的复杂程度无关。
快速成形技术有以下特点：
　　(1) 制造原型所用的材料不限，各种金属和非金属材料均可使用；
　　(2) 原型的复制性、互换性高；
　　(3) 制造工艺与制造原型的几何形状无关，在加工复杂曲面时更显优越；
　　(4) 加工周期短，成本低，成本与产品复杂程度无关，一般制造费用降低50%，加工周期节约70%以上；
　　(5) 高度技术集成，可实现了设计制造一体化；
快速原型加工具有以下优点：
　　(1)可迅速制造出自由曲面和更为复杂形态的零件，如零件中的凹槽、凸肩和空心部分等，大大降低了新产品的开发成本和开发周期。
　　(2)属非接触加工，不需要机床切削加工所必需的刀具和夹具，无刀具磨损和切削力影响。　　　
（3）无振动、噪声和切削废料。
　 （4）可实现夜间完全自动化生产。
　 （5）加工效率高，能快速制作出产品实体模型及模具
快速成形工艺
　　迄今为止，国外、国内已开发成功了10多种成熟的快速成形工艺，其中比较常用的有以下几种：
1　纸层叠法--薄形材料选择性切割(LOM法)
　　计算机控制的CO2激光束按三维实体模型每个截面轮廓线对薄形材料(如底面涂胶的卷状纸、或正在研制的金属薄形材料等)进行切割，逐步得到各个轮廓，并将其粘结形成快速原型。用此法可以制作铸造母模或用于“失纸精密铸造”。
2  激光立体制模法--液态光敏树脂选择性固化(SLA法)
　　液槽盛满液态光敏树脂，它在计算机控制的激光束(按照三维模型每个截面的轮廓线)照射下会很快固化形成一层轮廓，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至成形完毕，即形成快速原型。而新推出的光照成形机(如3D Systems公司出产的SLA-300 成形机)采用了Zephyr再涂层技术，最上面待成形树脂用真空吸附式刮板结构涂布供给，不需要沉入液态树脂中，提高了速度，在制作的原型中不再困有液态树脂。用来制作消失模、在熔模精密铸造中替代蜡模。
3　烧结法--粉末材料选择性激光烧结(SLS法)
　　粉末材料可以是塑料、蜡、陶瓷、金属或它们复合物的粉体、覆膜砂等。粉末材料薄薄地铺一层在工作台上，按截面轮廓的信息，CO2激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，逐层扫描烧结最终形成快速原型。用此法可以直接制作精铸蜡模、实型铸造用消失模、用陶瓷制作铸造型壳和型芯、用覆膜砂制作铸型、以及铸造用母模等。
　　此外还有粉末材料选择性粘结法(TDP法)、直接壳型铸造法(DSPC法)以及实体生长成形法(SGC法)等方法。
常用的基于RP技术的快速模具制造技术还有以下几种：
1．喷涂法：
采用喷枪将金属喷涂到RP原型上形成一个金属硬壳层，将其分离下来，用填充铝粉的环氧树脂或硅橡胶支撑，即可制成注塑模具的型腔。这一方法省略了传统加工工艺中的详细画图、数控加工和热处理三个耗时费钱的过程，因而成本只有传统方法的几分之一。生产周期也从3～6周减少到一周，模具寿命可达10000次。

2．研磨法：
将环氧树脂碳化硅磨料的混合物浇附在RP原型上，产生一个工件的印模，此印模可作为压力振动法研磨工具，用以制造形状复杂的石墨电极（电火花加工用）。

3．尿烷铸造：
又称室温固化（RTV）型铸造，在航空航天、体育用品、玩具和装饰品等很多领域中应用广泛。可用RP原型制作RTV硅铜模，用于小批量生产多种塑料零件。

4．真空成形：
真空成形已广泛应用于塑料杯、食品包装、高档家具以及汽车内部装饰件等领域。由于成形过程的温度低于130F，多种RP原型可直接用做真空成形铸模，从而有效地缩短了生产时间并降低了成本。

5．基于RP原型的精密铸造模具：
如根据实物的RP原型（正型）可翻制成硅胶型腔（负型）再翻制成陶瓷型（正型）；利用陶瓷正型可精铸出一个金属（如锌铝合金、铍铜）型腔（负型）用以注塑成形。

6．熔模铸造：
RP技术的最大优势在于它能迅速产生复杂的形状，而熔模铸造（失蜡铸造）是由易熔的材料制成模型，然后在模型上涂挂造型材料，须硬化后将模型熔失，从而获得无分型面的整体壳体，壳体经焙烧后可用于浇注，其主要长处是利用模型制造复杂的零件，两者结合在一起，可快速制造出各种零件。这一方法已实用化，产生了巨大的经济效益。
7．快速制模铸造
  将需铸零件的CAD模型转换为快速模壳制造，按模壳每层截面的几何形状生成陶瓷模壳然后按快速熔模铸造方法即可快速制造金属零件。此外，可将快速原型技术制作生成的样件作为铸造模具的原模，实现零件的快速铸造，其过程为：零件CAD三维设计→计算流体动力学分析（CFD）→LOM模型制造→熔模铸造金属零件。
8。快速模具制造
  统的模具制造方法周期长、成本高，一套简单的塑料注塑模具其价值也在10万元以上。设计上的任何失误反映到模具上都会造成不可挽回的损失。快速原型技术可精确制作模具的型心和型腔，也可直接用于注射过程制作塑料样件，以便发现和纠正出现的错误。
　　美国爱达荷国家工程与环境试验中心采用快速凝固工艺即RSP技术实现了注塑模具的快速经济制造。该方法采用快速原型技术制作的样件作为母体样板，通过喷涂到母体样板的金属或合金熔滴的沉积制造模具。其工艺过程为：熔融的工具钢或其它合金被压入喷嘴，与高速流动的隋性气体相遇而形成直径约0.05mm的雾状熔滴，喷向并沉积到母体样板上，复制出母样的表面结构形状，借助脱模剂使沉积形成的钢制模具与母样分离，即可制出所需模具。

图4　采用RP技术的产品开发流程图
母样使用的材料取决于喷涂其上的合金材料。对于喷涂工具钢来说，可选用陶瓷材料，类似材料还有铝氧粉和氧化锆可供选择。该方法制作精度高（喷涂工具钢时最小表面涂层可达0.038mm,制造精度可达0.025mm～0.05mm）、时间短（普通模具一周之内即可成型）、造价低（一般为传统模具制造费用的1/2～1/10）。

  9快速铸造模具
　　以聚碳酸脂为材料，用SLS快速制出母型，并在母体表面制出陶瓷壳型，焙烧后用铝或工具钢在壳内进行铸造，即得到模具的型心和型腔。该方法制作周期不超过4周，制造的模具可生产250000个塑料制品。
   
快速原型技术（RP）是采用材料累加思想，快速制造产品原型的新型综合技术，已广泛应用于机械、汽车、电器、航天航空、军工等几乎所有的工业领域，开创了模具快速制造的新时代，发展前景广阔。RP技术的出现不仅简化了模具的加工过程，降低了模具制造的成本，还使得原来一些不可能做到的东西也能做出来了，比如说，塑料模具的冷却水道，可以做成左弯右拐，遍布型腔的周围，使冷却效果达到最佳。
   从以上所述可以看到：（1）快速成型技术正在向着多种材料复合成型方向发展，无需装配一次制造多种材料、复杂形状的零件和器件。这种将材料制备与结构成型一体化的快速成型方法，将为开发复合结构成型提供新途径，在微机械、电子元器件、电子封装、传感器等领域有广泛的应用前景。（2）快速成型将向降低成本、提高效率、简化工艺的方向发展，其目的是普及快速成型技术和提高快速成型的应用范围。（3）提高成型件的精度、表面质量、力学和物理性能，为进一步进行模具加工和功能实验提供基础。

xiaopizyj

好是好，但成本太高，一克要18块钱（便宜的），不一定行的通。
可三维造型却可以用，提供一个虚拟的样品。

corey

比我以前看过的要好，支持！