摘要：快速原型技术

(RP 技术)是综合了机械手、材料科学、计算机技术的一种新型的材料成

型工艺。它的基本理论是：由于每个复杂形状的物体都是由几个相互平行的面结构组成的，
所以，利用

CAD/CAM 技术可以把物体进行分层的设计，再控制操作系统把相对应的材料

根据层结构组合起来，最终得到实物。快速原型

(RP)技术在制作高分子基、复合陶瓷、金属基

等复合材料方面有很广阔的前景。

 

　　关键词：快速原型技术；复合材料；成形；应用

 

　　中图分类号

TU5 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2012）66-0146-02 

　　随着复合材料制造市场发展的多元化，快速原型技术的产生对复合材料产品的竞争、加
速新型产品的开发、制造技术的提高都有很大的推动作用。它综合了数控、检测、激光、机械、
计算机、

CAD 等许多学科的先进技术，很快在复合材料成形方面得到了广泛的应用。现如今，

RP 技术已经是制造业新产品开发的一项关键技术。 
　　

1 快速原型技术的概述 

　　

RP 技术是基于物体分层原理来进行产品原型的制作的一种方法，RP 技术的基本原理

是：根据

CAD/CAM 技术构造出的理想物体的三维模型，将其进行分层处理，然后分析各

层截片的轮廓数据，利用

CAD/CAM 设计软件将数据原型系统的激光装置，有选择的利用

激光对物体进行切割箔材、烧结粉末、固化树脂、热熔材料等操作，这样可以使介质行成一系
列薄层，再进行层层迭加使其形成我们设计的三维实体，从而完成所设计的新产品三维实
体模型。

 

　　

2 快速原型技术（RP 技术）的工艺方法 

　　

2.1 熔融沉积造型工艺 

　　这是一种将各种热熔性的丝状材料（蜡、

ABS 和尼龙等）加热熔化成形方法，它技术

设备简单，运行费用便宜，这种工艺适用场合比较灵活，没有毒气或化学物质的危险，工
艺相对于其它成型方法，比较干净、操作比较简单、且不产生多余的垃圾。可以快速成型楼空
模型，原材料以线的形式提供，相对于其它成型方法易于搬运和更快速更换。但是问题在于
精度相对低，难以成型结果比较复杂的零部件。在垂直方向上强度较小，成形速度也较慢，
不适合构建大型零部件。这种工艺方法适合于产品设计的概念建模以及产品的功能测试。其
原理图如图

1： 

　　

 

　　

2.2 三维打印成型工艺 

　　其工艺原理图如图

2： 

　　

 

　　如图所示，左侧是一个储料容器，是材料放置在快速成型设备中的起始位置，工作平
台中间有一个平整的金属平台，上面有一层层的粉末材料，它由成型机的滚筒设备铺开，
由成型机打印头喷出的粘结剂进行粘接，这种工艺的成形速度快，运行成本也较低，可以
使用淀粉、石膏粉等常见的材料做原材料，且废弃物较少，任意结构和形状的零件都适用。

 

　　

2.3 立体印刷成型工艺 

　　其工艺原理图如图

3： 

　　

 

　　它是快速原型技术中技术应用最广泛、最成熟的一种方法。它在工作过程中首先在成型
机工作台上铺一层液态树脂，

CAD/CAM 软件控制的激光束依照截面轮廓做横、纵向上的激

光扫描，使轮廓内的树脂固化，然后把工作台下降一定的位置，在涂上一层树脂，再进行
扫描，如此反复进行直到整个原型成形完毕。这种工艺可以成形任何形状的三维实体，仿真
性很强，成形的精度及材料的利用率都很高。

 

　　

3 RP 技术在复合材料中的应用