快速成形技术的发展方向

　　快速成型（Rapid Prototyping，RP）技术是当今世界上飞速发展的制造技术之一。美国3D Systems创始人Cahrles Hull于1984年设计了世界上第一个基于离散/堆积原理的RP装置，至今已有18年了，RP技术已由技术热情期进入成熟期，并朝着快速制造（Rapid Wanufacturing,RM）方向发展。根据美国Wohlers Associates咨询公司2001年的RP市场调查报告：2000年，全世界23个RP设备制造厂商共生产设备1320台，累计达6755台，安装于58个国家；2000年共制造了300万个原型，其中北美占45%，亚太占28.6%，欧洲占24.6。全球大约384家RP公司，其产值约2.97亿美元，相对于1999年增长了14.8%，这个增长速度比1996年的43.1%要逊色不少，但比前两年要有所好转。快速原型与制造技术如此受到青睐，主要原因是它可以快速将设计思想物化为具有一定结构和功能的三维实体，并且是低成本制作产品原型和零件，这大大满足了当竞争日益激烈的市场对新产品快速开发和快速制造的要求。

　　快速原型技术的两大发展趋势

　　2000年12月在德国法兰克福Euro-Mold和2001年5月辛辛那提SME-RPM会议上对RP技术的发展方向进行了热烈讨论。面向市场的菲定制生产不断扩大，人们需要即满足客户个性化需求又可进行大批量生产的低成本生产方式。1970年A.Toffler，1993年B.J.Pine，1999年D.Anderson就提出批量定制 (Mass Customization)的概念和方法体系，它的工艺的核心技术是RM。RM继承了RP的基本原理并向前发展：

　　（1）通过CAD模型直接驱动工具和材料来形成，进一步将成形的过程与物理过程统一起来；

　　（2）采用离散/堆积成形原理，将材料制备与材料成形过程统一起来。“生长成形”是上述两个过程“统一”的完美境界。会议反映RP技术朝两个方向发展。

　　RP技术发展方向一：RP仍然保留制造概念模型的部分，并朝着桌面化发展。随着快速成型技术发展，一种适合环境和桌面化的小型“三维打印机”日益受到RP设备开发商和用户的关注。这种设备的特点：

　　（1）价格便宜；

　　（2）外观小巧；

　　（3）成形空间较小；

　　（4）有一定的造型精度。

　　这方面以色列的概念模型机世界领先。我国，清华大学激光快速成形中心也在开发适合中国国情 “三维打印机”，它将比国外设备又更好的性价比。

　　RP技术发展方向二：朝制造功能性模型（零件）方向发展，主要应用于Mass Customization、材料梯度——功能梯度零件、直接应用于金属成形零件。

　　总之，快速成形技术是当今世界上发展迅速的先进制造技术之一，在RP继续朝着面化设备概念原型方面发展的同时，RM从RP中分化出来成为Mass Customization的核型工艺，并向材料梯度——功能梯度零件、生物制造以及直接金属成形零件方向迅猛发展。关注它的国内外发展的最新动态，对我国的快速成形事业的健康发展以及制造业都有深远的意义。