快速原型技术

　　快速原型技术已经成为每个工业领域快速产品研发的有力工具，许多新的快速原型工艺在不断地提高精度、制造速度、模型性能以及经济效益，而且为迅速构建模型提供各种方法。《快速原型技术》内容包括快速原型技术的基础、各种快速原型机的特殊功能，以及各种小件的快速原型数字化样本是如何变为实物的，同时列举了产品在研发阶段采用快速原型的好处。适合从事工业设计、机械设计和制造以及机电一体化工作的工程技术人员阅读。

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目录
第1章产品研发产品成型快速产品研发1
11新要求新工艺1
111改变产品研发的条件——影响成功的关键因素1
112产品研发的重要地位3
113成功的关键因素和竞争战略4
114关键因素——时间5
12同步工程并行工程7
121产品研发的传统步骤7
122新产品研发策略的要求8
123同步工程的原理9
13模型11
131模型分类11
132模型对加快产品研发的影响14
14同步工程要素之一：通过快速原型法制造模型16
141快速原型制造模型作为定义数据库的保证16
142定义：快速原型快速工（模）具制造快速制造17
143关系到产品研发阶段的快速原型模型21

第2章生产制造工艺的特征22
21快速原型工艺的基本原理22
22层片信息产生23
221用三维数据记录几何结构24
2211数据流24
2212在计算机里使用三维CAD绘制三维实体模型26
222单层几何层片信息的产生33
223每一层片上几何层片信息的投影36
23实体层片模型的产生38
231液体材料光聚合作用的凝固——立体光刻工艺（SL）39
232由固相生成的工艺46
2321粉末和颗粒的熔融和凝固——激光烧结（LS）46
2322薄片切割——层合制造工艺（LLM）50
2323固相之外的熔融和凝固——熔化的层片模型（FLM）51
2324颗粒和黏结剂的粘接——三维印刷52
233由气相直接固化生成的工艺——激光化学气体沉淀（LCVD）53
234其他工艺54
24产品生产过程的分类55
25快速原理工艺理论上潜在价值的总结评估55

第3章工业快速原型系统59
31快速原型工艺流程59
32数据技术61
33原型机65
331光聚合立体光刻（SL）66
3311机器独特的基本原理66
3312立体光刻成型（SLA）——3DSystems72
3313STEREOS——EOS公司80
3314立体光刻——Fockele&Schwarze(F&S)83
3315固体基础的硬化——Cubital公司85
3316微立体光刻——MicroTEC89
3317立体光刻成型——EnvisionTechnologies91
3318立体光刻成型——PolyJetObjet93
332激光烧结95
3321机器特有的基本原理95
3322选域激光烧结——3DSystems/DTM98
3323激光烧结——EOS105
3324选域激光熔融成型——Fockele&Schwarze110
3325激光造壳,概念激光器112
333层片叠合制造（LLM）114
3331特殊设备的基本原理114
3332层合实体制造（LOM）——CubicTechnologies／Helisys118
3333快速原型系统——Kinergy124
3334选域黏着及热压成型（SAHP）——Kirak125
3335JP系统5——Schroff发展公司127
3336层铣工艺（LMP）——Zimmermann129
3337成层概念——Charlyrobot131
3338分层实体制造（SOM）——ERATZ/MEC133
334挤出工艺135
3341熔融沉积快速成型（FDM）——Stratasys135
3342多相喷射固化（MJS）——ITP141
3343三维绘图仪——Stratasys143
3344建模系统——Solidscape/SandersProtoypeInc144
3345多孔喷射成型（MJM）——3DSystems146
335三维打印（3DP）工艺148
3351快速原型系统——Z有限公司148
3352快速模具制造系统——ExtrudeHone151
3353直接壳法产品铸造（DSPC）——Soligen153
336激光生成155
3361激光工程净成型（LENS）——Optomec156
337传统原型工艺和混合工艺158
3371传统工艺：高速切削（HSC）159
3372混合工艺：受控金属堆积（CMB）160
3373快速原型工艺与传统工艺的比较162
338快速原型工艺评价概述163
3381模型精度164
3382表面166
3383基准测试和用户反馈168
3384功能原型设备的比较评价：成型室.精度.成型时间169
3385按模型类别分类原型机170
3386发展目标172
34后续工艺173
341目标材料塑料173
342目标材料金属175

第4章快速模具182
41金属模具制造的主要方法182
42基于塑料快速原型模型的金属模具184
421快速原型模型的精密铸造184
422立体光刻模型浇铸184
4221立体光刻的直接应用184
4222立体光刻的间接应用185
43基于塑料快速原型工艺的金属模具188
44基于金属快速原型工艺的金属模具189
441多组分金属粉末激光烧结189
442单组分金属粉末激光烧结190
443激光加工191
45小结和展望192

第5章应用194
51快速原型在工业品开发中的应用194
511例：泵壳194
512例：办公室灯具195
513例：组合灯座198
514例：挖掘机臂模型198
515例：LCD投影仪201
516例：花瓶的毛细管底202
517例：咖啡壶外壳制造203
518例：四缸发动机的歧管入口204
52工业产品开发的快速工具制造204
521例：涡轮泵壳204
522例：双片式电接线盒206
523例：注射成型的车前灯调光臂208
524例：精密铸造模型的永久模具209
53供计算方法评价用的快速原型制造210
531计算方法中使用的模型——通用型210
532例：卡车引擎凸轮杆的光弹性应力分析212
533例：轿车轮缘稳定性的热弹性应力分析213
54用于医学的快速原型215
541解剖模拟模型215
542泰勒（特制的）移植件217
543医学模型的特性217
544例：用于重构截骨的解剖模型219
545例：钛金属移植物用于对头盖骨缺陷的填补220
55快速原型在艺术.考古和建筑中的应用223
551艺术与设计方面的模型制作223
552艺术案例：计算机设计雕塑,GeorgGlückman223
553设计案例：开瓶器224
554考古案例：Teje皇后的头像225
555建筑学上的模型构建226
556建筑学案例：1992年世界博览会的德国展览馆226
557建筑案例：建房设计计划227
第6章经济方面的形势228
61战略方面的形势228
62操作方面231
621建立优化的快速原型工艺过程231
622确定快速原型工艺的费用232
63服务235
64自制还是购买236

第7章快速原型工艺的发展237
71材料研发选择方向237
711应用：精密铸造237
712应用：系列原料的模拟238
72工艺研发的选择趋势239
721各种单组分原料的激光烧结239
722粉末床激光烧结——粉末的选域激光再熔融（SLPR）239
7221工艺原理239
7222质量特性240
7223应用举例242
723激光生成243
7231工艺流程原理243
7232质量特性246
7233应用举例248

附录251
A1Siegwart和Singer的经济模型251
A2快速原型系统和材料的特性及技术数据254
A3缩写281

参考文献282