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一、“快速原型”与“机械加工”相比，有什么优缺点？ 答：优点：
1、 自由成型制造，在短时间内直接制造产品模型或样品，无需传统
机床和模具。可以制造任意复杂形状、不同材料复合的零部件，材料理论利用率可达100%。
2、 制造过程快速，设计师具有直观方式体会设计的感觉，感性而迅
速地验证和检查说设计的产品结够和外形，改善了设计过程中的人机交流，缩短了产品的开发周期加快了产品更新换代的速度，降低了企业投资的新产品的风险。
3、 改变了传统的去除式加工方式，添加式和数字化驱动成型方式，
采用逐点、逐层累计添加的加工方式，通过CAD数字模型直接或间接地驱动快速成型设备系统进行原型制造。
4、 具有技术高度集成的优点。新材料、激光运用技术、精密伺服驱
动技术、计算机技术以及数控技术等高度集中，共同支撑了快速原型技术的实现。
5、 它的运用领域十分广泛，该技术特别适合用于新产品的开发、不
规则复杂零件制造、模具设计制作快速反求与复制等。除了制造业的运用，在材料科学与工程。医学等也有广阔的应用前景。
6、 与传统机械加工相比，其原型或零件本身制作过程的成本显著下
降，以及缩短的时间周期也带来了明显的时间效益，从而产生了突出的经济效益。
7、 能量在成型物理过程中是一个极为关键的因素，在以往的去除成
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形和受迫成形中，能量是被动地供给的，一般无须对加工能量进行精确的预测与控制，而在离散、堆积类型的RP中，单元体制造中能量是主动供给的，需要准确地预测与控制，对成型中的能量形式、强度、分布、供给方式以及变化等进行有效的控制，从而经由单元体的制造而完成成型。
8、 原型是通过堆积不断增大，其力学性能不但取决于成型材料本身，
而且与成型中所施加的能量大小及施加方式有密切关系，故在成型工艺控制方面，需要对多个坐标进行精确的动态控制
9、 无污染：在制造过程中不会产生废弃物造成环境污染，所以也是
一种绿色制造技术。以上优点使得广大群众得到很大益处，不仅是设计者、制造者还是推销者、消费者都得到了巨大好处。 缺点：
快速原型的几种主要工艺方法中都或多或少的存在不同的缺点，但主要缺点在于系统的开发缺乏统一规划和标准，导致对系统的开发缺乏有效的控制。
1、光固化成型缺陷（SLA）
（1） 尺寸的稳定性差。成型过程中伴随着物理和化学变化，导致软薄部分易产生翘曲变形，因而极大地影响成型件的整体尺寸精度。 （2） 需要设计成型件的支撑结构，否则会引起成型件的变形。支撑结构需在成型件未完全固化时手工去除，容易破坏成形性。 （3） 设备运转及维护成本高。由于液态树脂材料和激光器的价格较高，并且为了使光学元件处于理想的工作状态，需要进行定期的调整
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和维护，费用较高。
（4） 可使用的材料种类较小。目前可使用材料主要为感光性液态树脂材料，并且在太多情况下，不能对成型件进行抗力和热量的测试。 2、分层实体制造缺点（LOM） （1） 原型的抗拉强度和弹性不够好。
（2） 原型易吸湿膨胀，因此，成型后应尽快进行表面防潮处理。 （3） 原型表面有台阶纹理，难以构建形状精细、多曲面的零件，因此，成型后需进行表面打磨。 3、选择性激光烧结缺点（SLS）
（1） 原型结构疏松、多孔，且有内应力，制作易变性。 （2） 生成陶瓷、金属制件的后处理较难。 （3） 需要预热和冷却。
（4） 成型表面粗糙多孔，并受粉末颗粒大小及激光光斑的限制。 4、熔融沉积制造缺点（FDM） （1） 原型的表面有较明显的条纹。 （2） 沿着成型轴垂直方向的强度比较强。 （3） 原材料价格昂贵。
二、目前快速原型技术的主要研究方向是什么？主要技术瓶颈又有哪些？
答：研究方向：
1、在快速制模领域的应用
快速原型制造技术在模具制造中的应用大大促进了产品设计现代化
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的进程，极大地缩短了新产品投放市场的周期，基于快速原型技术的快速模具制造新技术是快速制造的重要发展方向，具有广阔的前景，从工艺转化上可以将快速制造工艺分为直接制模和间接制模[1]。金属模具的直接快速制造是指快速成形系统根据零件的三维造型直接分层堆积形成所需要的金属零件或模具，不需另外的工序转换。金属模具的间接快速制造是指先用快速成形技术制造出具有模具实际形状的快速原型，然后采用其他工艺在快速原型的基础上复制出所要求的模具。与快速成形技术结合进行金属模具制造的工艺有铸造、粉末成形、电加工、粉末喷射等。 2、在产品创新领域的应用
新产品设计和开发是一个不断验证、修改、重复的过程。应用快速原型技术能在产品开发初期就得到产品原型，因此能对产品进行装配性验证，在加工之前将一切可能出现的错误排除掉，这不仅降低了制造成本，还可以提高产品合格率。另一方面，快速原型技术制作模型的速度较传统方法有很大提高，尤其是对形状复杂的原型缩短时间和降低成本的潜力更大。 3、在医疗卫生领域的应用
快速原型技术与CT扫描等临床诊断技术相结合，制作人体局部或内脏器官的模型，能显示该部位病变情况的实体结构，用于辅助临床诊断如外科手术的安排等 此外，快速原型制造技术还可用于快速反求、制作工艺品的设计原型和建筑实物模型等[2]。 4、其他领域[3]
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在考古过程中，时常会因为挖掘以及保存时造成的破损对艺术品进行修复。建筑行业也利用3DP技术制作出小区建筑模型，这些原型为设计人员、建筑商以及客户提供视觉参考。生物材料快速制造。 技术瓶颈：
1、 目前RE和RPM技术虽能匹配,但不理想,其原因是现有RE中
的一些技术不能满足RPM的要求。
2、 空间三角网格直接划分是反求工程领域里研究的瓶颈问题。 3、 快速原型件的强度和精度不是很高。 4、 CMP互连也是瓶颈之一。
5、 软件处理的精度和速度、对复杂模型的处理能力就成为应用中
的一个主要瓶颈。
6、 CAD是实现RPM的前提，在应用上CAD建模往往是RPM推
广应用的瓶颈。
7、 维CT图像重建时间过长。
[1] 陈森昌．快速原型制造技术及其应用[J]．汽车科技，1999(2)：14～16． [2] 魏铁华，刘长青．快速原型制造技术[J]．水利电力机械，1998(4)：25～29
[3] 王晓聪，孙锡红，快速成型技术研究现状及应用前景 上海理工大学机械学院（200093） 2007第3期（总第171期）
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快速原型与传统机械加工
