基于快速成型技术制造生物骨方法的研究

摘要 : 快速成型制造技术以它自由生成固体形状的特点成为骨组织工程中

的研究热点之一。本文综述和分析了快速成型技术中的几种主要的制造方法，

重点讨论当前国内外热点研究的应用立体光造型 (stereo—lithography，

SL)、选择性激光烧结 (selective laser sintering，SLS)、熔化沉积制造(fusion deposition modeling，FDM)和三维印制(three-dimensional plottin printing，3DP)等快速成型方法制造生物仿生骨的情况，并且归纳国内外最新的

研究方向和成果。

关键词 : 生物仿生骨快速成型技术支架结构骨小梁皮质骨【Abstract】The rapid prototyping(RP) teehnology, with its solid

free-form fabrication，has been considered as an epecially hot issue in

the bone tissue engineering．Some kinds of important RP technology，such

as the applications of the stereo-lithography(SL)，selective lasers inlering (SlS)，fusion deposition modeling(FDM) and three-dimensional plotting／printing (3DP) are presented．Finally the aulhers bring forward

their research and Sum up the recent study and achievements on the bioactive bone fabrication of the world．

【Keywords】bioaetive bone rapid prototypig manufacturing structure of scaffold trabecu1ar bone cortical bone 生物骨的制造方法众多，从不同的制作工艺上看，传统的工艺方法主要有

成孔剂析孔法／发泡成孔法、热致相分离、纤维编织技术、挤出成型和压印

成型。随着材料科学的迅速发展，又出现了溶解消铸型法、微粒过滤法、

现场聚合法等。而快速成型法又以它自由生成固体形状的优点 (solidfree

—from fabrication，SFF)成为新近崛起的一种更有望用于制造定制化生物骨

的制造方法。

应用 SFF技术制造的具有生物活性的植入物，能够同时保证药物的缓释

速度和细胞的长入。具有 SFF技术特点的技术有立体光造型 (stereo—lithography，SL)、激光选择烧结 (seleetive laser sintering，SLS)、微粒喷射制造 (ballistic particle manufacturing，BPM)、熔化沉积制造 (fusion deposition modeling，FDM)和三维印制 (three—dimensiona lplotting／priming, 3DP)。通过控制参数得到植入物的微结构和孔隙最重要的是，通过CAD技术可以改变这些微结构、孔隙和尺寸等特征以保证临床上每个病人得到最优的治疗方案 (即具有个体适配性 )。

1 RP技术简介

激光快速原型制造 (rapid prototyping manufacturing，RP'M) 和激光快速模具制造 (rapid tool manufacturing，RTM)是 20世纪8O年代后期发展起来的新技术，是机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学的综合性技术，就是在汁算机控制下，根据离散／堆积成型原理，利用零件的CAD模型所确定的几何信息，对层片材料或粉层进行二维扫描和处理，得到零件的一个层面，层层堆积可得到一个三维实体 (原型)。这样，用传统方法需几个星期、几个月才能制造出的复杂产品原型，用快速成型技术可在一夜之问完成，而且费用大大降低。

快速成形技术 (rapid prototyping，RP)已发展有 20多种工艺，其中较为成熟的有 5种方法，即立体光造型 (SL)、分层实体制造 (LOM)、选择性激光烧结 (SLS)、熔化沉积制造 (FDM)和三维印制 (3DP)。西安交通大学与第四军医大学正在开发生物活性骨快速制造技术，即研制具有生物活性的人造骨头，通血液、通营养，将用于人体骨骼移植。这是激光快速成型技术与生物学巧妙结合的一个典型。我国的RP技术领域的研究工作具有自己鲜明的特点，国家在 RP的应用方面也给予了很大的重视，取得了许多成果。总体来说，我国这方面的科研工作与世界先进水平虽有差距，但是并不大，某些方面还有领先之处。国外的研究水平以美国为最高，德国、日本等次之，我国的水平大致与德国、日本等国家较为相近。

2 生物骨制造中的基本要求

20世纪80年代后期 Vacanti等利用组织工程学修复骨组织缺损以来，骨组织工程学作为组织工程研究领域中的一个研究分支，被认为是最具有前途和

可行性的一个分支。其研究内容主要包括：①靶细胞的研究；②信号因子 (骨生长因子、骨诱导因子等)的研究；③多孔支架材料 [即细胞外基质，(Extra-cellularMatrix，ECM)]的研究与制备。

生物骨制造中，不可避免地要提及支架材料的寻找和制备，这也是目前骨组织工程研究热点之一。这是因为能否研出理想的支架材料，对于骨组织缺损修复的成功与否具有重要影响。目前，骨组织工程中常用的制备多孔支架材料的方法主要有：气体发泡法、熔融浇注，粒子吸滤法、乳液冻干／相分离法、烧结成空法、水热热压法、纤维黏结法、三维打印法 (3DP)、有机填充降解法。在近来研究中，用磷酸钙骨

水泥 (calcium phosphate cement，CPC)制备多孔支架已成为研究的热点。

3 生物骨制造中几种快速成型制造方法

3．1 3DP三维印制

从Cima和他的合作者在生物医药领域引入了RP技术，成功地制造了具有缓释作用的药物。现在3DP技术已经在高分子材料[例如聚交酯(polylactide)等]制造生物骨方面有了长足的发展。采用可降解聚酯材料，结合 3DP制造技术快速成型可降解的羟基类复合材料制造生物骨，这样制造出的生物骨不产生局部毒理作用 (1ocal cell toxicity)。近年来，用 3DP技术快速制造合成材料和天然材料的支架和其他复杂立体结构都是相当成功的，其采用的工艺有：融化 (melt)、溶解、粘连、热固成型 (the rmosets)、充填纤维材料 (filed polymer／fibre)、与低聚物反应等。3DP技术制造水凝胶支架，得到了满意的孔隙率和良好的表面质量。

3．2 FDM 熔化沉积制造

Hutmacter等人采用具有热塑性且可降解的 PCL (polycap—rolactone)材料，应用 FDM技术制造生物骨。他们将聚合物线材穿过加热的喷嘴而得到呈熔融状态的聚合物，然后一圈圈搭接堆积成线团，最终形成需要的形状。但是这种基于FDM技术制造的支架也存在一些问题。

(1)由于在制造过程中需要融化PCL等材料，这就极大地限制了生物材料的选择。

(2)FDM制造本身的缺陷是：它的处理空间极小——譬如喷嘴的设计，这

就对材料处理、工艺上的实现提出了很严峻的问题。另外，人体各个组织中都存在水，材料具有亲水性质也是不可忽视的要求。因此，水凝胶 (hydrogels)等的使用也是很重要的。显然，这在FDM中是不可能。

3．3 SL和 SI 立体光造型和选择激光烧结

在骨组织工程中，虽然有很多文献都提到使用 RP技术制造生物骨的支架结构，并接合生长因子、靶细胞等技术制造生物骨，但是从目前的情况看，主要集中在 3DP和FDM方法。考虑到 SLA和 SIS技术的工作原理，可以发现，由于激光的使用，使得生物材料的选择上比较困难。而且，局部的过热处理很可能引起材料的改性而引起其他毒理等反应。目前，骨组织工程中，关于应用SL和 SLS技术方面的各种文献多是集中在模拟骨小梁结构设计骨的支架结构负型，并且最终采用烧结工艺完成生物骨的制造。因此，生长因子和靶细胞等的复合和培养很难直接进入生物骨的内部而只是作用在制成的生物骨表面。

4 问题与展望

目前国外在设计生物骨微结构方面，众多的研究者提出了支架的设计原则，提出了许多制造方法，但是提出的设计方法却很少。2002年VanCleynenbreugel等提出用网格结构替代小粱骨的自然结构。选择的支架基质材料能够匹配小梁骨的硬度。但是这个方法的问题在于它既不能匹配各向异性的骨硬度，也不能修改已确定了的生物材料硬度的微结构设计，而这正是支架制造的瓶颈 (scenario)。

为什么不直接模拟制作已存在的骨小梁结构支架?因为这里存在许多难度：①如果想使支架的特性符合骨的有效特性，那么选用制作骨小梁支架的生物材料硬度必须与骨小梁硬度匹配；②支架 L隙率要跟自然骨骨小梁相同，不允许为了提高生物因子的传输而变更支架的 L隙率；③在骨小梁结构中的再生组织是骨小梁微结构的负型 (negative)。这些问题即使都解决了，设计出的支架结构也是既不具有自然骨的微结构，也不具有自然骨的机械性能。而骨组织工程的目的就是应用当前的优化技术，调整 L隙率的限制条件使专门为 R．Landers等人提出应用再生组织设计的负型结构更加符合骨的理想机械性能。当然，最适合组织重生是哪种结构还需要通过体内试验确定。

2004年 Lin等已经研究了一种基于成像的优化方案能够设计并获得定制

化的具有自然骨组织理想弹性特性的支架微结构。与2002年 Hollister等设计的优化方法比较，该方法提出了更高的设计能力，可以改变由不同生物材料制造的微结构，并获得各种材料综合特性和各种孔隙率。然后采用FF 技术实现这些设计。但是至今还没有体内实验结果的有关文献。

参考文献

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3D打印与快速成型和快速制造之间的区别和联系

3D打印与快速成型和快速制造之间的区别和联系 D、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。目前国内传媒界习惯把快速成型技术叫做“3D打印”或者“三维打印”，显得比较生动形象，但是实际上，“3D打印”或者“三维打印”只是快速成型的一个分支，只能代表部分快速成型工艺。快速制造（Rapid Manufacturing，简称RM），有狭义和广义之分，狭义上是基于激光粉末烧结快速成型技术的全新制造理念，实际上属于RP快速成型技术的其中一个分支，它是指从电子数据直接自动地进行快速的、柔性并具有较低成本的制造方式。快速制造它与一般的快速成型技术相比，在于可以直接生产最终产品，能够适应从单件产品制造到批量的个性化产品制造；而广义上，RM快速制造可以包括“快速模具”技术和CNC数控加工技术在内，因此可以与RP快速成型技术分庭抗礼，各擅胜场。国际上喜欢用“Additive Manufacturing”（简称AM）来囊括RP和RM 技术，国内翻译为增量制造、增材制造或添加制造。年美国ASTM 成立了F42委员会，将AM定义为：

“Process of joining mat-erials to make objects from3d model data, usua-lly layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies、” 即：一种与传统的材料去处加工方法截然相反的，通过增加材料、基于三维CAD模型数据，通常采用逐层制造方式，直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。解析二：几种主流快速成型工艺的成型原理及优缺点 1、激光光固化（SLAStereolithography）该技术以光敏树脂为原料，将计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓为轨迹对液态树脂连点扫描，便被扫描区的树脂薄层产生光聚合反应，从而形成零件的一个薄层截面。当层固化完毕，移动工作台，在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂以便进行下一层扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上，如此重复直到整个零件原型制造完毕。美国3DSYSTEMS 公司是最早推出这种工艺的公司。该项技术特点是精度和光洁度高，但是材料比较脆，运行成本太高，后处理复杂，对操作人员要求较高。适合验证装配设计过程中用。 2、三维打印成型（3DP3Dimension Printer）其最大特点是小型化和易操作，多用于商业、办公、科研和个人工作室等环境。而根据打印方式的不同，3DP三维打印技术又可以分为热爆式三维打印（代表：美国3D Systems公司的 Zprinter系列原属ZCorporation公司，已被3D Systems公司收购）、压电式三维打

《生物学研究的基本方法_》教案

第2章探索生命第1节生物学研究的基本方法一、教材分析生物学是一门自然科学，研究的是一些科学事实。在各种科学事实间建立合理的联系，寻找事实产生的原因，提出解释事实的各种假说和理论。生物科学的发展就是人类不断研究的过程，研究过程要用到不同的方法，要让学生不断学会研究方法很重要，所以，通过这节课的学习，让学生初步学会简单的生物学研究方法，提高学生的能力，为以后学习生物学打好基础，也为社会进步带来新的希望。二、教学目标知识与技能目标：能说出实验法的基本步骤。过程与方法目标：通过提出假设和设计实验方案，尝试科学探究的一般方法；通过材料获取和处理信息，培养学生收集材料的能力和分析处理信息的能力。情感态度与价值观目标：在讨论中，体验用实验法进行科学探究的过程，逐渐形成严谨、实事求是的科学态度；在小组活动中，学会交流与表达，学会与他人合作。三、教学重难点教学重点:实验法研究的一般步骤教学难点：在教师的指导下，以小组为单位，学生自己进行分析、处理、归纳信息，设计实验方案。教法：通过媒体展示，提高课堂容量、拓宽学生知识面，同时采用观察、思考、阅读、探究方法等相结合。教具：多媒体课件四、教学过程内容设计意图导入教师活动我们现在学的生物教材是属于生物学，生物学是一门不断研究的学科，也是一门自然科学，既然是一门自然学科，那么在研究的过程中就要遵循自然规律，要遵循自然规律进行研究，就应该首先掌握研究的基本方法，引入课题激发学生的兴趣引入主题一、生物学研究的基本方法教师活动提问：同生们平时在生活中遇到问题是怎么解决的，用到哪些方法？联系生活实际激发学生的求知欲学生活动思考、结合生活实际回答问题培养学生的语言表达能力教师活动多媒体展示：科学家们的研究的基本方法：观察、调查、分类、实验等，引出实验法最重要整体感知，培养学生的观察能力二、过度思考既然实验法是最重要的，那么实验法研究的基本步骤是什么呢？设置悬念引入思考教师活动引出：本节课要以“实验法研究的示例：响尾蛇是如何跟踪它放走的猎物”为例来了解实验法研究的基本步骤多媒体展示：不同种响尾蛇的图片和有关响尾蛇的文字介绍感知认识学生活动认真观察、阅读信息，加强对响尾蛇的了解感知认识，拓展学生的视野教师活动展示图片：播放响尾蛇捕捉老鼠的视频，并对视频内容作解释直观形象，激发学生兴趣学生活动认真观察、迅速获取信息培养学生的观察能力和获取信息的能力教师活动提问学生：通过观察录像，叫学生说出自己感兴趣的问题引导学生发现问题学生活动学生主动起来说出自己感兴趣的问题落实学生自主学习，培养学生的创新能力教师对学生提出的问题作出客观评价，指出在众多问题中，本节课统一学生的思想，引导学生共 - 1 -

快速成型工艺比较

快速成形典型工艺比较关键词及简称光固化成形（简称：SLA或AURO）光敏树脂为原料熔融挤压成形（简称：FDM或MEM）ABS丝为原料分层实体成形（简称：LOM或SSM）纸为原料粉末烧结成形（简称：SLS或SLS）蜡粉为原料光固化成形光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。图1光固化工艺原理图图1 工艺过程为：液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下, 能在液体表面上扫描, 扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制, 光点扫描到的地方, 液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，液面始终处于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液

面上按计算机的指令逐点扫描即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕, 得到一个三维实体原型。光固化工艺的设备做出的零件其优点是精度较高、表面效果好，零件制作完成后需要少量打磨，将层层的堆积痕迹去除。光固化工艺制作的零件打磨工作量相对其他工艺设备制作的零件的打磨量是最小的；其缺点是强度低无弹性，无法进行装配。光固化工艺设备的原材料很贵，种类不多。光固化设备的零件制作完成后，还需要在紫外光的固化箱中二次固化，用以保证零件的强度。液漕内的光敏树脂经过半年到一年的时间就要过期，所以要有大量的原型服务以保证液漕内的树脂被及时用完，否则新旧树脂混在一起会导致零件的强度下降、外形变形。如需要更换不同牌号的材料就需要将一个液漕的光敏树脂全部更换，工作量大树脂浪费很多。三十几万的紫外激光器只能用1万小时，使用一年后激光器更换需要二次投入三十几万的费用。熔融挤压成形熔融挤压成形工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成型。熔融挤压成形工艺原理是材料先抽成丝状，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速固化，并与周围的材料粘结，层层堆积成型。图2熔融挤压工艺原理图

快速成型技术的发展与应用

快速成型技术的发展与应用摘要：快速成型技术是一项多学科交叉多技术集成的先进制造技术，本文简要介绍该技术的原理、特点，并重点研究阐述该技术在国内外应用和发展状况，并结合实际指出了该技术开发方向。关键词：快速成型；原理；应用；开发一引言最近英国经济学人指出：快速成型技术（简称RP技术）市场潜力巨大，必将引领未来制造业，它将使工厂彻底告别车床、钻床等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命到来的标志。虽然究竟谁能够引领第三次工业革命？目前我们要下这个结论，显得时机过早。但重视这被西方媒体誉为将带来“第三次工业革命” 的“RP技术”是非常必要的。本文就这一技术的原理及发展应用情况予以介绍。二快速成型技术原理及特点 RP技术是20世纪90年代发展起来的一项高新技术。笼统地讲，RP技术属于堆积成形；严格地讲，它是基于离散和堆积原理，将零件的CAD模型按一定方式离散，成为可加工的离散面、离散线、离散点，而后采用物理或化学手段，将这些离散的面、线段和点堆积而形成零件的整体形状。RP技术工艺流程如图1所示。其主要工艺方法有：SLA、SLS、FDM、TDP，具体见下表：用粉末材料为原料，按照分层信息铺好一层粉末材料计算机控制喷头有选择性地喷射粘接剂，使部分粉末粘接形成截面层。一层完成后，工作台下降一个层厚，如此循环形成三维产品。三快速成型技术的发展现状 3.1国外的快速成型技术的发展现状这种为现代社会带来强大冲击和震撼的新技术起源于1988年，美国3D System 公司推出的SLA-250液态光敏树脂选择性固化成形机，标志着RP技术的诞生。目前，RP技术被广泛应用于各个领域，如航天航空、医疗、军工、艺术设计等领域，应用最为广泛的是航空零部件的快速制造，包括快速精铸技术、金属直接制造零部件、风洞模型的制造。国外主要的航空企业都在应用RP技术研制新型航空器。例如，美国军用和商用航空发动机制造商Sundstrand公司使用RP技术制作新型燃气轮发动机进风口外壳原型（φ300×250，壁厚仅1.5），节省了4个多月的加工制造时间和超过8.8万美元的费用。

快速成形技术的快速模具制造技术(doc 6)

基于快速成形技术的快速模具制造技术一、引言近10年来，制造业市场环境发生了巨大的变化，迅速将产品推向市场已成为制造商把握市场先机的重要保障。因此，产品的快速开发技术将成为赢得21世纪制造业市场的关键快速成形技术(以下简称RP)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术，它采用离散堆积原理，将所设计物体的CAD模型转化成实物样件。由于RP技术采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理，对物体构成复杂性不敏感，因此物体越复杂越能体现它的优越性。以RP为技术支撑的快速模具制造RT(Rapid Tooling)也正是为了缩短新产品开发周期，早日向市场推出适销对路的、按客户意图定制的多品种、小批量产品而发展起来的新型制造技术。由于产品开发与制造技术的进步，以及不断追求新颖、奇特、多变的市场消费导向，使得产品(尤其是消费品)的寿命周期越来越短已成为不争的事实。例如，汽车、家电、计算机等产品，采用快速模具制造技术制模，制作周期为传统模具制造的1/3～1/10，生产成本仅为1/3～1/5。所以，工业发达国家已将RP/RT作为缩短产品开发时间及模具制作周期的重要研究课题和制造业核心技术之一，我国也已开始了快速制造业的研究与开发应用工作。二、基于RPM的快速模具制造方法模具是制造业必不可少的手段，其中用得最多的有铸模、注塑模、冲压模和锻模等。传统制作模具的方法是：对木材或金属毛坯进行车、铣、刨、钻、磨、电蚀等加工，得到所需模具的形状和尺寸。这种方法既费时又费钱，特别是汽车、摩托车和家电所需的一些大型模具，往往造价数十万元以上，制作周期长达数月甚至一年。而基于RPM技术的RT直接或间接制作模具，使模具的制造时间大大缩短而成本却大大降低。 1. 用快速成形机直接制作模具由于一些快速成形机制作的工件有较好的机械强度和稳定性，因此快速成形件可直接用作模具。例如，Stratasys公司TITAN快速成形机的PPSF制件坚如硬木，可承受30 0℃高温，经表面处理(如喷涂清漆，高分子材料或金属)后可用作砂型铸造木模、低熔点合金铸造模、试制用注塑模以及熔模铸造的压型。当用作砂形铸造的木模时，它可用来重复制作50～100件砂型。作为蜡模的成型模时，它可用来重复注射100件以上的蜡模。用FDM快速成形机的ABS工件能选择性地融合包裹热塑性粘结剂的金属粉，构成模具的半成品，烧结金属粉并在孔隙渗入第二种金属（铝）从而制作成金属模。

快速成型技术与试题---答案

试卷 2. 3.快速成型技术的主要优点包括成本低，制造速度快，环保节能，适用于新产品开发和单间零件生产等 4.光固化树脂成型（SLA）的成型效率主要与扫描速度，扫描间隙，激光功率等因素有关 5. 也被称为：3D打印，增材制造； 6.选择性激光烧结成型工艺（SLS）可成型的材料包括塑料，陶瓷，金属等； 7.选择性激光烧结成型工艺（SLS）工艺参数主要包括分层厚度，扫描速度，体积成型率，聚焦光斑直径等； 8.快速成型过程总体上分为三个步骤，包括：数据前处理，分层叠加成型（自由成型），后处理； 9.快速成型技术的特点主要包括原型的复制性、互换性高，加工周期短，成本低，高度技术集成等； 10.快速成型技术的未来发展趋势包括：开发性能好的快速成型材料，改善快速成形系统的可靠性，提高其生产率和制作大件能力，优化设备结构，开发新的成形能源，快速成形方法和工艺的改进和创新，提高网络化服务的研究力度，实现远程控制等； 11.光固化快速成型工艺中，其中前处理施加支撑工艺需要添加支撑结构，支撑结构的主要作用是防止翘曲变形，作为支撑保证形状；二、术语解释 1.STL数据模型是由3D SYSTEMS 公司于1988 年制定的一个接口协议，是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。STL 文件由多个三角形面片的定义组成，每个三角形面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。stl 文件是在计算机图形应用系统中，用于表示三角形网格的一种文件格式。它的文件格式非常简单，应用很广泛。STL是最多快速原型系统所应用的标准文件类型。STL是用三角网格来表现3D CAD模型。STL只能用来表示封闭的面或者体，stl文件有两种：一种是ASCII明码格式，另一种是二进制格式。 2.快速成型精度包括哪几部分原型的精度一般包括形状精度，尺寸精度和表面精度，即光固化成型件在形状、尺寸和表面相互位置三个方面与设计要求的符合程度。形状误差主要有：翘曲、扭曲变形、椭圆度误差及局部缺陷等；尺寸误差是指成型件与CAD模型相比，在x、y、z三个方向上尺寸相差值；表面精度主要包括由叠层累加产生的台阶误差及表面粗糙度等。 3.阶梯误差由于快速成型技术的成型原理是逐层叠加成型，因此不可避免地会产生台阶效应，使得零件的表面只是原CAD模型表面的一个阶梯近似（除水平和垂直表

生物学的基本研究方法

生物学的基本研究方法一、基础知识：（1）、_________和_______是科学探究基本方法。也是我们学习生物学的基本方法。 (2)、实践可以给研究者提供现象、数据等资料，是检验_______、形成科学理论的实践基础。实验的一般规程是：1. ________________________ 2、_____________________________ 3、________________________ 4、________________________________ 5、_________________________________________ (3)正确使用显微镜的步骤是：1. ________________________ 2、_____________________________ 3、________________________4、_________________________5、____________________________ 在显微镜下观察到的物像是________像。（4）科学探究的基本过程是;1. _____________ 2、_____________3、______________ 4、________________________ 5、___________________ 6、__________________________ 实验中单一变量原则：变量是______________________，在一个实验中，除了要研究的变量以外，其余的变量都应__________，并控制在__________状态。（5）什么叫对照实验？_________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ （6）收集资料和分析资料有什么好处？ _________________________________________ _________________________________________ （7）测量在测量中如何提高数据的可靠性？_________________________________________ （8）调查：调查是科学探究的常用方法。完成一项调查需要做好哪几个方面工作？________________________________ ________________________________________________________________ （9）综合起来科学探究的方法概括起来有： 1、2、3、 4 二、探究训练 1、使用显微镜对光的程序是（） ①选遮光器上较大的光圈对准通光孔②转动转换器，使低倍物镜对准通光孔，③左眼注视目镜，右眼睁开④转动反光镜，使光线通过通光孔反射到镜筒内 A、①→②→③→④ B、②→①→③→④ C、③→④→②→① D、③→②→①→④ 2、小明在用显微镜进行观察时看到了一个小黑点，移动载玻片和物镜，小黑点不动，由此可判断小黑点可能在( ) A 目镜上 B 物镜上 C 载玻片上 D 反光镜上 3、当显微镜的目镜为10X、物镜为10X时，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞。若目镜不变，物镜换成40X时，则在视野中可看到这行细胞中的（） A．2个B．4个C．16个D．32个 4、小强在显微镜下观察到了洋葱表皮细胞后，兴奋地向同学描述，并把显微镜轻轻挪动给同组同学，

几种常见快速成型工艺的比较

几种快速成型方式的比较几种常见快速成型工艺的比较在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括：FDM, SLA, SLS, LOM等工艺，而这几种工艺又各有千秋，下面我们在主要看一下这几种工艺的优缺点比较： FDM(fused deposition Modeling)丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材（如工程塑料、聚碳酸酯）加热熔化进而堆积成型方法，简称丝状材料选择性熔覆. 原理如下：加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层画出截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。这种工艺方法同样有多种材料可供选用，如工程塑料;聚碳酸酯、工程塑料PPSF: 以及ABS 与PC的混合料等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，并可安全地用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。专门开发的针对医用的材料ABS-i: 因为其具有良好的化学稳定性，可采用伽码射线及其他医用方式消毒，特别适合于医用。 FDM快速原型技术的优点是：制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的污染；1次成型、易于操作且不产生垃圾；独有的水溶性支撑技术，使得去除支撑结构简单易行，可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件；原材料以材料卷的形式提供，易于搬运和快速更换。可选用多种材料，如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等快速原型技术的缺点是：成型精度相对国外先进的SLA工艺较低，最高精度、成型表面光洁度不如国外 SLA：成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography)原理的一种工艺的简称，是最早出现的一种快速成型技术。在树脂槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的树脂薄片。然后，工作台下降一层

3D打印与快速成型和快速制造之间地区别和联系

3D打印与快速成型和快速制造之间的区别和联系当前，3D打印、3D打印机、三维打印、快速成型、快速制造、数字化制造这些名词，如同一股旋风，仿佛一夜之间就在学术界、政界、传媒界、金融界、制造界掀起了巨澜。然而至今还没有一篇文章能够全面、完整地对这些名词进行解析，让人们真正认识和了解“什么是3D打印”、“什么是快速制造”。解析一：概念快速成型（Rapid Prototyping，简称RP），诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种新型技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。目前国传媒界习惯把快速成型技术叫做“3D打印”或者“三维打印”，显得比较生动形象，但是实际上，“3D打印”或者“三维打印”只是快速成型的一个分支，只能代表部分快速成型工艺。快速制造（Rapid Manufacturing，简称RM），有狭义和广义之分，狭义上是基于激光粉末烧结快速成型技术的全新制造理念，实际上属于RP快速成型技术的其中一个分支，它是指从电子数据直接自动地进行快速的、柔性并具有较低成本的制造方式。快速制造它与一般的快速成型技术相比，在于可以直接生产最终产品，能够适应从单件产品制造到批量的个性化产品制造；而广义上，RM快速制造可以包括“快速模具”技术和CNC数控加工技术在，因此可以与RP快速成型技术分庭抗礼，各擅胜场。国际上喜欢用“Additive Manufacturing”（简称AM）来囊括RP和RM技术，国翻译为增量制造、增材制造或添加制造。2009年美国ASTM成立了F42委员会，将AM定义为：“Process of joining mat-erials to make objects from 3d model data, usua-lly layer upon layer, as opposed to subtractive manufacturing methodologies.”即：一种与传统的材料去

几种常见快速成型工艺优缺点比较

几种常见快速成型工艺优缺点比较 FDM 丝状材料选择性熔覆（FusedDepositionModeling）快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材加热溶化的成型方法，简称FDM。丝状材料选择性熔覆的原理室，加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作X-Y平面运动。热塑性丝状材料（如直径为1.78mm的塑料丝）由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热和溶化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约0.127mm厚的薄片轮廓。一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层"画出"截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。这种工艺方法同样有多种材料选用，如ABS塑料、浇铸用蜡、人造橡胶等。这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，小型系统可用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。但仍需对整个截面进行扫描涂覆，成型时间长。适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。由于甲基丙烯酸ABS（MABS）材料具有较好的化学稳定性，可采用加码射线消毒，特别适用于医用。但成型精度相对较低，不适合于制作结构过分复杂的零件。 FDM快速原型技术的优点是： 1、制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。 2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。 3、可快速构建瓶状或中空零件。 4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。 5、原材料费用低，一般零件均低于20美元。 6、可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。

FDM快速原型技术的缺点是： 1、精度较低，难以构建结构复杂的零件。 2、垂直方向强度小。 3、速度较慢，不适合构建大型零件。 SLA 敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography）原理的一种工艺，简称SLA，也是最早出现的、技术最成熟和应用最广泛的快速原型技术。在树脂液槽中盛满液态光敏树脂，它在紫外激光束的照射下会快速固化。成型过程开始时，可升降的工作台处于液面下一个截面层厚的高度，聚焦后的激光束，在计算机的控制下，按照截面轮廓的要求，沿液面进行扫描，使被扫描区域的树脂固化，从而得到该截面轮廓的塑料薄片。然后，工作台下降一层薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一层新的液态树脂所覆盖，以便进行第二层激光扫描固化，新固化的一层牢固的粘结在前一层上，如此重复不已，知道整个产品成型完毕。最后升降台升出液体树脂表面，即可取出工件，进行清洗和表面光洁处理。光敏树脂选择性固化快速原型技术适合于制作中小形工件，能直接得到塑料产品。主要用于概念模型的原型制作，或用来做装配检验和工艺规划。它还能代替腊模制作浇铸模具，以及作为金属喷涂模、环氧树脂模和其他软模的母模，使目前较为成熟的快速原型工艺。 SLA快速原型技术的优点是： 1、系统工作稳定。系统一旦开始工作，构建零件的全过程完全自动运行，无需专人看管，直到整个工艺过程结束。 2、尺寸精度较高，可确保工件的尺寸精度在0.1mm以内。 3、表面质量较好，工件的最上层表面很光滑，侧面可能有台阶不平及不同层面间的曲面不平。

快速成型技术的现状和发展趋势

快速成型技术的现状和发展趋势 1 快速成型技术的基本成型原理近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈。尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用，使得快速成型技术 (Rapid Prototyping简称RP)得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生命力和广阔的应用前景。传统的加工技术是采用去材料的加工方式，在毛坯上把多余的材料去除，得到我们想要的产品。而快速成型技术基本原理是:借助计算机或三维扫描系统构建目标零件的三维数字化模型,之后将该信息传输到计算机控制的机电控制系统,计算机将模型按一定厚度进行“切片”处理,即将零件的3D数据信息离散成一系列2D轮廓信息,通过逐点逐面的增材制造方法将材料逐层堆积,获得实体零件,最后进行必要的少量加工和热处理,使零件性能、尺寸等满足设计要求。。它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。目前，快速成形的工艺方法已有几十种之多，大致可分为7大类，包括立体印刷、叠层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积成型、三维焊接、三维打印、数码累积成型等。其基本的原理如下图所示。图1 快速成型原理示意图 2 快速成型技术在产品开发中的应用不断提高RP技术的应用水平是推动RP技术发展的重要方面。目前，交通大学机械学院，快速成型国家工程研究中心，教育部快速成型工程研究中心快速成

型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。RP技术的实际应用主要集中在以下几个方面： 2.1 用于新产品的设计与试制。（1）CAID应用: 工业设计师在短时间得到精确的原型与业者作造形研讨。（2）机构设计应用: 进行干涉验证，及提早发现设计错误以减少后面模具修改工作。（3）CAE功效:快速模具技术以功能性材料制作功能性模具，以进行产品功能性测试与研讨。（4）视觉效果：设计人員能在短时间之便能看到设计的雛型，可作为进一步研发的基石。（5）设计确认:可在短时间即可完成原型的制作，使设计人员有充分的时间对于设计的产品做详细的检证。（6）复制于最佳化设计：可一次制作多个元件，可使每个元件针对不同的设计要求同时进行测试的工作，以在最短时间完成设计的最佳化。（7）直接生产: 直接生产小型工具，或作为翻模工具 2.2 快速制模及快速铸造快速模具制造传统的模具生产时间长，成本高。将快速成型技术与传统的模具制造技术相结合，可以大大缩短模具制造的开发周期，提高生产率，是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。快速成形技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种，直接制模是指采用RP技术直接堆积制造出模具，间接制模是先制出快速成型零件，再由零件复制得到所需要的模具 2.3 机械制造由于RP技术自身的特点，使得其在机械制造领域，获得广泛的应用，多用于制造单件、小批量金属零件的制造。有些特殊复杂制件，由于只需单件生产，或少于50件的小批量，一般均可用RP技术直接进行成型，成本低，周期短。2.4 医疗中的快速成形技术在医学领域的应用近几年来，人们对RP技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础，利用RP技术制作人体器官模型，对外科手术有极大的应用价值。 2.5 三维复制快速成形制造技术多用于艺术创作、文物复制、数字雕塑等。 2.6 航空航天技术领域航空航天产品具有形状复杂、批量小、零件规格差异大、可靠性要求高等特点，产品的定型是一个复杂而精密的过程，往往需要多次的设计、测试和改进，耗资大、耗时长，而快速成型技术以其灵活多样的工艺方法和技术优势而在现代航空航天产品的研制与开发中具有独特的应用前景。

快速成型技术及应用论文

基于激光快速成型技术的金属快速成型技术摘要:文章详细介绍了金属粉末快速成型的研究现状 ,分析了金属粉末选择性激光烧结的工艺特点,对这些工艺的影响因素进行了讨论。关键词：选区激光烧结;金属零件;影响因素。引言快速制造 (Rapid Manufacturing) 金属零件一直受到国内外的广泛重视 , 是当今快速成型领域的一个重要研究方向。到目前为止 ,用于直接成型金属材料、制备三维金属零件的技术主要有激光近形制造与金属粉末的选择性激光烧结技术。激光近形制造(LENS) ,又称激光熔覆制造或熔滴制造 ,它将激光熔覆工艺与激光快速成型技术相结合 , 利用激光熔覆工艺逐层堆积累加材料，形成具有三维形状的三维结构。在该方面 ,美国的Aeromet、德国的汉诺威激光中心以及清华大学激光加工研究中心等均进行了大量的研究 , 并得到了具有一定形状的三维实体零件。有异于激光近形制造 ,选择性激光烧结则有选择地逐层烧结固化粉末金属得到三维零件。在这一领域，美国的DTM丶德国的汉诺威激光中心等进行了多元金属的烧结研究。就选区激光烧结(SelectiveLaser Sintering , SLS)而言 ,根据成型用金属粉末的不同 , 人们又开发出多种工艺途径来实现金属零件的烧结成型 ,主要有三种途径:一是利用金属粉末与有机粘结剂粉末共混粉体的间接烧结，金属粉末与有机粘结剂粉末均匀共混，烧结中，低熔点的粘结剂粉末熔化并将高熔点的金属粉末粘结，形成原型(“绿件”)，经后处理，烧失粘结剂，形成“褐件”，最后通过金属熔渗工艺得到致密的金属件；二是利用金属混合粉末的直接烧结 , 其中一种粉末具有较低的熔点(如铜粉) ,另一种粉末熔点较高 (如铁粉) ,烧结中低熔点的金属粉末铜熔化并将难熔的铁粉粘结在一起 , 这种方法同样需要较大功率激光器；三是利用单一成分金属粉末的直接烧结,这种方法目前主要用于低熔点金属粉末的烧结，对熔点高的金属粉末，需采用大功率激光器。本文分别对上述的间接和直接烧结成型工艺进行了初步的研究。 1 SLS的烧结原理激光选择性烧结快速成型技术是使用激光束熔化或烧结粉末材料 ,利用分层的思想 ,把计算机中的 CAD 模型直接成型为三维实体零件。它的创新之处在于将激光、光学、温度控制和材料相联系。SLS烧结原理如图1所示，烧结过程可分为三部分: (1)首先在粉体床上铺一薄层粉体 , 并压实 , 可以根据需要 ,在激光烧结前进行预热; (2)激光照射粉体层 ,烧结粉体，形成所设计零件一层的形状；(3) 粉体床下降一个薄层厚度的距离;重复上面的过程 ,直到原型零件完成。 SLS对粉末烧结的明显优势在于: (1) 和其它的加工方法比较，能获得优良的材料性能，同时，它的加工材料范围比较宽 (聚合物、金属、陶瓷、铸造砂等)；(2) 易于实现液相烧结 , 烧结周期比较短; (3) 比传统的烧结方法更易得到密实的以粉末金属为原料的产品；(4)工艺比较简单 , 烧结路线、烧结温度便于控制。

生物科学研究方法

生物科学研究方法 ?科学研究方法： 1、假说——演绎法 ①提出假设 ②演绎就是推理 ③实验验证假设和推理 ④得出结论 2、同位素示踪法：同位素示踪法是利用放射性核素或稀有稳定核素作为示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法 3、科学的研究方法包括：归纳法、类比推理法、实验法和演绎法。 ①归纳法：是从个别性知识，引出一般性知识的推理，是由已知真的前提，引出可能真的结论。它把特性或关系归结到基于对特殊的代表（token ）的有限观察的类型；或公式表达基于对反复再现的现象的模式（pattern ）的有限观察的规律。 ②类比推理法：类比推理这是科学研究中常用的方法之一。类比推理是根据两个或两类对象有部分属性相同，从而推出它们的其他属性也相同的推理。简称类推、类比。它是以关于两个事物某些属性相同的判断为前提，推出两个事物的其他属性相同的结论的推理。 ③实验法：通过试验的论证得出所需数据，进行分析后得出结论。分为：化学物质的检测方法；实验结果的显示方法；实验条件的控制方法；实验中控制温度的方法 ④演绎法：从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。演绎法得出的结论正确与否，有待于实践检验。它只能从逻辑上保证其结论的有效性，而不能从内容上确保其结论的真理性。也可以从逻辑思维，逆向思维和想象思维延伸到其结论该以反证明。 4、实验必须遵守的原则： ①设置对照原则：空白对照；条件对照；相互对照；自身对照。 ②单一变量原则； ③平行重复原则 5、实验的特性：对照，统一性质。提出问题；设计方案；讨论结果；分析问题。分为科学实验；验证性实验；对照实验等。 ?知识拓展：

快速成型典型工艺简介

快速成形典型工艺简介关键词及简称光固化成形（简称：SLA或AURO）光敏树脂为原料熔融挤压成形（简称：FDM或MEM）ABS丝为原料光固化成形光固化成形是最早出现的快速成形工艺。其原理是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长(x=325nm)和强度(w=30mw)的紫外光的照射下能迅速发生光聚合反应, 分子量急剧增大, 材料也就从液态转变成固态。图1光固化工艺原理图工艺过程为：液槽中盛满液态光固化树脂，激光束在偏转镜作用下, 能在液体表面上扫描, 扫描的轨迹及激光的有无均由计算机控制, 光点扫描到的地方, 液体就固化。成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度，液面始终处于激光的焦平面，聚焦后的光斑在液面上按计算机

的指令逐点扫描即逐点固化。当一层扫描完成后，未被照射的地方仍是液态树脂。然后升降台带动平台下降一层高度，已成型的层面上又布满一层树脂，刮平器将粘度较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上，如此重复直到整个零件制造完毕, 得到一个三维实体原型。光固化工艺的设备做出的零件其优点是精度较高、表面效果好，零件制作完成打磨后，将层层的堆积痕迹去除。光固化工艺是运行费用最高，且强度低无弹性，无法进行装配。光固化工艺设备的原材料很贵，种类不多。光固化设备的零件制作完成后，还需要在紫外光的固化箱中二次固化，用以保证零件的强度。液漕内的光敏树脂经过半年到一年的时间就要过期，所以要有大量的原型服务以保证液漕内的树脂被及时用完，否则新旧树脂混在一起会导致零件的强度下降、外形变形。如需要更换不同牌号的材料就需要将一个液漕的光敏树脂全部更换，工作量大、树脂浪费很多。一年内液漕光敏树脂必须用完否则将会变质，用户需要重新投入近十万元采购光敏树脂。三十万的端面泵浦固体紫外激光器只能用1万小时，使用两年后激光器更换需要二次投入三十万的费用。振镜系统也是有易损件，再次更换需要十几万元的投入。由于设备的运行费用高，这种设备一般被大型集团或有足够资金的企业采购。熔融挤压成形熔融挤压成形工艺是利用热塑性材料的热熔性、粘结性，在计算机控制下层层堆积成型。熔融挤压成形工艺原理是材料先抽成丝状，通过送丝机构送进喷头，在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充

快速成型技术的发展和应用

快速成型技术的发展和应用摘要：科技飞速发展的今天，人类对制造业也提出了更高的要求，行业竞争也日趋激烈。快速成型技术也应运而生，并且展现了它强大的生命力和广阔的应用前景。目前，快速成型技术已在工业造型、机械制造、航空航天、军事、建筑、影视、家电、轻工、医学、考古、文化艺术、雕刻、首饰等领域都得到了广泛应用。并且随着这一技术本身的发展，其应用领域将不断拓展。 The rapid development of science and technology today, the human is put forward higher requirements on manufacturing, industry competition is increasingly fierce. Rapid prototyping technology also arises at the historic moment, and shows its strong vitality and broad application prospects. At present, the modelling of rapid prototyping technology has been in the industry, machinery manufacturing, aerospace, military, architecture, film and television, home appliances, light industry, medicine, archaeology, cultural art, sculpture, jewelry, and other fields has been widely used. And with the development of the technology itself, and will continue to expand its application field. 关键词：快速成型，堆积法，高集成性、高柔性、高速性，自动、直接、快速、精确。前言： 21世纪是以知识经济和信息社会为特征的时代，随着科学技术的发展和社会需求的多样化，全球统一市场和经济全球化的逐步形成，产品的竞争更加激烈。在工业化的国家中，60%—80%的财富是由制造业提供的。制造业是衡量一个国家实力水平的重要标志之一，也是创造社会财富和国民经济赖以生存发展的重要支柱产业。现代制造已不仅仅是机械制造，而且具有大制造，全过程，多科学的新特点。大制造应包括机电产品的制造，工业流程制造，材料科学制造等等，所以它是一个广义的制造概念。我国在先进制造技术方面和国外有比较大的差距，特别是我国制造业的自动化，信息化水平不高。大力发展和应用先进制造技术，勇气改造传统产业和形成高技术，提升我国制造业得产业结构，产品结构和组织结构，增强其技术创新能力，产品开发，和市场竞争能力。是制造业，特别是机械制造业走出困局的关键性措施。这样才能保证我们世界工厂地位的确立，实现由制造业大国向制造业强国的转变。快速成型技术的诞生快速成型技术作为一个专用名词在20世纪80年代末期，美国为了加强其制造业的竞争力与促进国民经济的增长，根据其制造业面临的挑战与机遇，并对其制造业存在的问题进行深刻反省提出来的。快速成型技术是集成制造技术，电子技术，信息技术，自动化技术，能源晕技术，材料科学以及现在管理技术等众多技术的交叉，融合和渗透而发展起来的，涉及到制造业中的产品设计，加工装配，检验测试，经营管理等产品生命周期全过程，已实现优质，高效，低耗，清洁，灵活生产，提高对动态多变，细分的市场的适应能力和竞争能力的一项综合技术。快速成型技术是顺应这一潮流而出现的先进制造技术，它能自动，直接，快速，精确的将设计思想物转化具有一定功能的原型或直接制造零件，快速成型技术是先进制造技术的重要组成部分，也是制造技术在制造理论的一次革命性飞跃，快速成型技术目前在美国，欧洲，日本等地已被广泛应用，受到制造业界及各类用户的普遍重视。世界上第一台快速成形机于自1988年诞生于美国。快速成型制造技术是国外20世纪80年

快速成型技术的原理

快速成型技术的原理、工艺过程及技术特点： 1 快速成型介绍 RP技术简介快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）；英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或 RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。 RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。 RP技术的优越性显而易见：它可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。因此，RP技术的推广应用可以大大缩短新产品开发周期、降低开发成本、提高开发质量。由传统的"去除法"到今天的"增长法"，由有模制造到无模制造，这就是RP技术对制造

业产生的革命性意义。 2、它具体是如何成形出来的呢？形象地比喻：快速成形系统相当于一台"立体打印机"。快速成型属于离散／堆积成型。它从成型原理上提出一个全新的思维模式维模型，即将计算机上制作的零件三维模型，进行网格化处理并存储，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，由成型头在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维坯件．然后进行坯件的后处理，形成零件。快速成型的工艺过程具体如下： l ）产品三维模型的构建。由于 RP 系统是由三维 CAD 模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD 模型。该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG 等）直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、 CT 断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。 2 ）三维模型的近似处理。由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似处理，以方便后续的数据处理工作。由于STL格式文件格式简单、实用，目前已经成为快速成型领域的准标准