【摘要】本文介绍了目前主流的快速成型及金属快速成型的若干新技术和新方法，为传统的

加工方式带来了一定改善和影响。

 

　　【关键词】快速成型；新技术；激光熔覆

 

　　对加工过程的追求并伴随计算技术的飞速发展，个人计算机已可以处理复杂的三维实
体模型。无论是

1952 年诞生于美国麻省理工学院的第一台数控铣床，还是如今如火如图的

“3D”打印技术，它们都依赖于由若干函数集所组成的三维实体模型，借助计算机强大的瞬
时计算能力，算出约束条件下三维实体模型在二维平面上的投影。计算机辅助制造
（

CAM）依然构造约束条件（函数集/建立数学模型），运算，得到结果。 

　　综上，整个现代制造工业就是建立在虚拟的三维实体模型之上。虽然各加工软件、计算
机辅助设计采用不同的函数表达形式，但其背后均有统一的数学思想，依靠同样的数学原
理表达曲线，构造严密的逻辑关系，因此它们是可以被统一到同一个模型之下的。

 

　　在现代大规模

CAPP/CAM 实践中，已经证明数字化图纸，甚至背后起决定作用的数学

模型（三维实体模型）是可以借助

IT 系统在全公司范围内不断变换表现形式，或表达于生

产线下，或者转化为机床内部的

NC 代码，甚至 OA 系统中的统计结果，无论如何变换依

然可以归结为同一个模型。这为建立统一的制造系统打下了基础。

 

　　在传统机械的加工中，完成的是对实体的减加工，但有减有增才可以完成一个闭环，
才会接近凯文

·凯利在《失控》里描述的那个自组织的无机

“生命体”。从这个角度，快速成型

等增量加工方式的出现，使机械体有了生命体的影子。正因为本质上统一的数学模型，并借
助于逐渐形成闭环的加工能力，我们几乎看到了全自动生产工厂的影子。而成熟快速成型加
工方式的出现，第一次使整个制造系统有机会形成了一个可见的闭环。凯文

·凯利在《失控》

在阐述了他对自然界的观察：简单逻辑维持的蟑螂，却是整个自然界最好的适应者。在书中，
他表达了的这样一种思想：复杂，真的就是最优？

 

　　下面，着重介绍这个可能的闭环中新出现的技术。

 

　　当今主流的快速成型技术，除光敏树脂成型外，还可以利用金属粉末直接形成零件。光
敏树脂由于材料本身强度有限、种类单一，因此限制了它的发展，目前主要用于快速成型的
技术展示，部分商业化。而以金属粉末为主的快速成型技术，由于材料种类很多，强度等主
要技术指标可以满足不同的设计要求，因此具有非常大的发展空间。如采用选择性激光烧结
（

SLS），原材料的利用率甚至接近 100%，且无需支撑和模具。该方法避免了在传统制造

过程中为保证铸件质量，必须设计浇冒口等冗余部件，也不用考虑芯模。在充保护气体甚至
抽真空后，可以有效的减少水蒸气，因而大幅降低传统铸造过程中不可避免的铸造缺陷。同
时，因熔液流动范围较小，因此在制造过程中，更容易分析应力集中区，便于数据积累，
便于后期手动甚至自动优化工艺过程。

 

　　目前主流的快速成型方法：无不是通过将三维实体模型降低一个维度而实现仅通过一
个二维平面内的工作头，对面的堆砌最后形成实体。理论上，

Z 轴上实体的边沿不是一个连

续曲线，但依据极限的思想，只要层数无限细分，是可以无限接近于实体。因此在效率和精
度之间，是可以有所选择的。降维的思想，同样出现在《金属板材渐进成形

CAM 技术研究》

中，作者受快速成型中广泛采用的该降维思想启发，通过使板材沿路径包络面逐次变形，
即以工具的运动所形成的包络面代替模具的型以对板材进行逐次局部变形代替整体成形，
将板材直接成形为目的形状。同时，由于采用渐进性成型方式，极大的减少了对模具的依赖
程度。从理论上，极限只是一种假象，离散型结果即使再趋近于线性结果，它门之间还是会
有缝隙存在。但在宏观实际中，这点差距是可以通过无数次的修正并最终被

“忽略”。在实践

中，采用渐进性成型最高高度，甚至最终超过采用冲压成型方式所达到的高度。但是，采用
渐进性成型方式，所需时间远超冲压成型。类似的现象也出现在快速成型中，快速成型技术
对于小批量复杂零件相比传统加工具有优势，但大批量零件，传统工艺方法仍具有非常大