李涤尘　赵万华　卢秉恒

摘自：制造技术与机床


摘　要：通过分析八种快速成型的新方法和新工艺，探讨了快速成型的发展方向。认为快速成型将向复合成型、降低成本、简化工艺，提高速度和精度的方向发展。

关键词：快速成型　新方法

　快速成型是制造技术的一次飞跃，它从成型原理上提出一个全新的思维模式，为制造技术的发展创造了一个新的机遇。自 80
年代初材料累加成型思想产生以来，研究人员开发出了许多快速成型技术，如光固化成型（ SL ）、粉末烧结成型（ SLS ）、层叠法成型（ LOM ）、熔积成型（
FDM ）等多达十余种具体的工艺方法。这些工艺方法都是在材料累加成型的原理基础上，结合材料的物理化学特性和先进的工艺方法而形成的，它与其他学科的发展密切相关。快速成型制造技术是一个具生命力的技术，近年来研究和开发人员不断探索新的方法。本文通过分析几种新的快速成型方法阐明快速成型的发展方向。

1 、多种材料组织的熔积成形
　 美国卡内基梅伦（ Carnegie Mellon ）大学的 L.E.Weiss 和斯坦福（ Stanford
）大学的 R.Merz 在 1997 年发表的文章中提出了一种多相组织的沉积型制造方法（ Shape Deposition Manufacturing of
Heterogeneous Structures ）。与此相似，西安交通大学卢秉恒教授在 1995 年申请国家自然科学基金项目《一种微机械制造的新方法》中也阐述了用多个喷头熔积不同材料来制造微机械的思想，该项目 1996 年获国家自然科学基金资助。
　
这种方法的原理如下：利用等离子放电来加热金属丝材料，加热头的结构如图 1
所示，熔化的材料熔积到工件逐渐成型。制做一个多种材料的工件时需要多个喷头，各喷头可分别喷出不同的材料。在 CAD
设计中，可以设计出一个完整的器件，器件中的零件由不同材料组成，分层后的材料信息将在每个层面中体现出来。在每一层面上，根据各部分所需要的材料要求，分别喷上所需材料，这样逐层制造就可成形出一个多种材料和部件的三位实体器件。这种技术可在一些小型复杂结构器件的一次整体制造中使用，而无需分件加工和装配，是一个材料与结构一体化的方法，是发展微机械制造的一条有效途径。

2 、气相沉积成型（ SALD ）
　　 美国康奈迪格（ Connectict ）大学的 Kevin Jakubeas
阐述了一种基于活性气体分解沉淀的成型技术，它称之为“ Selective area laser deposition ”（图 2
），即使用高能量激光的热能或光能分解一种活性气体。这种活性气体在激光的作用下发生分解，沉积出一个材料的薄层进行逐层制造。 Jakubeas