基于RPM快速制模技术
快速原型制造(Rapid Prototype Manufacturing简称RPM)技术是20世纪后期起源于美国，并很快发展起来的一种先进制造技术，是制造技术领域的一次重大突破。
RPM 技术综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。
技术采用软件离散／材料堆积的原理，而被制造零件通过离散获得堆积的顺序、路径、限制和方式，通过堆积材料“叠加”起来形成三维实体，成功解决计算机辅助设计中三维造型“看得见、摸不着”的问题。
RP技术改变了制造业的思维活动，突破了制造业的传统模式，为机械加工、模具制造开辟了一条高效率、低成本的新途径。
RP批发展到今天，其发展重心已从快速原型制造向快速模具制造的方向转移，目前RP的快速制模主要是注塑模、冲压模、铸模。
用CAD技术设计出被成型零件的三维实体模型，先将CAD模型离散化，沿某一方向(常取z向)按一定厚度对其进行分层，生成二维截面信息。
再将分层后的数据进行一定的处理，输入加工参数，生成加工代码；利用数控装置精确控制激光束的运动。
通过采用粘结、熔结、聚合作用等手段，逐层可选择固化树脂、切割薄片、烧结粉末、材料熔覆、或材料喷洒等方式来实现，从而快速堆积制作出所要求形状的实物原型。
RP技术可以快速精确制造任意几何形状的产品原型，无须考虑其复杂程度，零件复杂程度与制造成本关系不大，真正实现无模制造。
快速制模可分为在RP系统上直接制模和利用RP原型间接制模。
一、基于RPM直接制模方法
1，1 分层实体制造(LDM—Laminated objet Manuacturing)制模
将背面涂有热溶性粘合剂的箔材，根据分层几何信息，用二氧化碳激光在计算机控制下切出本层轮廓，再铺上一层箔材，用滚子碾压使新铺上的一层牢固粘结在已成型体上，再切割该层轮廓，如此逐层叠加，裁切后形成所需的立体模腔。
采用这种方法直接制成的模具，坚如硬石，可进行钻削等机械加工，也可进行刮腻子等装饰加工，并可耐20012高温，故可用作低熔点合金的模具或试制注塑模。
LOM关键技术是控制激光的光强和切割速度。
使它们达到最佳配合，以便保证切口质量。
1．2 立体光刻(SLA—Stereo Lithgmphy apparatus)制模
以各类光敏树脂为成型材料，氦一镉激光为能源，基于光敏树脂受紫外激光照射固化的原理。
计算机控制激光逐层扫描，被照射的地方就固化，未被照射的地方仍然是液态树脂。
如此重复直到三维零件制作完成。
1．3 选择性激光烧结(SLS—Slective laser sintering)制模
将金属粉末用易消失性树脂裹覆，通过二氧化碳高功率激光束，在CAD分层信息控制下，有选择地熔化粉末上的树脂。
使粉末烧结成得到金属粉末的粘结实体，再将树脂在一定温度下分解消失，然后。
使成型的金属粉末在高温下烧结而得到金属烧结件，用第二相低熔点金属渗入烧结件而直接成金属模具。
美国3D公司将称为Keltol的金属粉末烧结制模工艺，对于直接生产小型金属模具特别适合。
德国的Electrolux RP公司开发的利用不同熔点的几种金属粉末来烧结成型，由于各种金属收缩不一致，可相互补偿其体积变化。
1．4 熔融沉积成型(PDM—Fused deposition modelling)制模
材料在喷头中被加热并略高于其熔点。
喷头在计算机控制下作X—Y联动扫描以
及z向运动并喷出熔融的材料。
快速冷却形成一个加工层．犹如极细的丝状物“编织”成一个层面并与上一层牢牢连接在一一起，这样层层扫描叠加便可形成模腔，。
现在用于具有复杂冷却流道的注塑模。
麻省理工学院E．Sachs教授领导的RP实验室将不锈钢粉末用FDM法制成金属型后。
经过烧结、渗铜等工艺制成了具有复杂冷却流道的注塑模。
二、基于RPM间接制模方法
与数控加工方式相比，将RP原型的样件用于传统的模具制造，一般可使模具制造成本和周期减少1／2，明显提高生产效率，间接制模工艺依零件生产批量大小、模具材料和生产成本主要有以下三种：
2．1 简易模具
(1)零件批量较小(几十到千件)或用于产品试生产，则可以用非钢铁材料制作成本较低的简易模具或称为软模具(国外称为Sok Tooling或EconomicalToling)。
一般，根据RP技术制作的零件原型。
翻制成硅橡胶模或环氧树脂模。
硅橡胶模的制造工艺流程：原型——分型——贴粘土或橡皮泥——配石膏浆——石膏造型——去粘土——浇注硅橡胶——修型
由于硅橡胶模耗费的时间和成本很少，可应用于结构复杂、花纹精细、无拔模斜度甚至有一定的倒拔模斜度或带有深凹槽的产品。
(2)对RP原型进行表面处理，用金属喷镀法或物理蒸发沉积法(PVD)镀上一层合金，如：锌合金或镍来制作模具，其抗压强度可达12。
4～62。
5Mpa、工作温度可达150℃～550℃，模具寿命可达200～3000件。
以铝基材料制成的模具表面涂覆陶瓷合成材料，其寿命可达数千件。
(3)用化学粘结陶瓷(CBC—Chemical bonded ceramic)工艺方法。
以RP原型作母模(零件反型)——浇硅橡胶或聚氨脂软模——移去母模——利用软模浇注成CBC 陶瓷型腔——在250℃下固化型腔——抛光——制成注塑模。
2．2 快速制作钢模具
利用RP技术结合精密铸造法，如陶瓷型精密铸造法、失蜡精密铸造法可快速制造各种模具。
用SIA 原型代替熔模精密铸造中的蜡模。
在SLA 模上直接涂挂耐火材料。
待耐火浆料固化后。
再焙烧除去SLA模，剩下铸造用型壳供铸件浇注。
快速制模技术中，世界上有名的美国3D—System公司发明的快速精铸技术—Quickcast。
就是在以SLA 工艺制成的原型表面上包裹耐火材料，直接焙烧使原型材料烧蚀气化后得到铸壳。
此技术关键是采用了燃烧充分且发气量小的光固树脂材料(SL5170或
SI_5180)，同时原型壳体内部呈空心立方结构，这种原型有足够强度，原型材料烧蚀时，不会出现胀壳现象，福特汽车公司用该技术制造汽车模具取得满意效果。
采用陶瓷材料作为SLS 的粉末材料，直接烧结铸造用壳体来生产各类模具，甚至是复杂的金属零件。
美国Soligen公司用直接壳型铸造(Direct Shell Produting Casting)方法在RP系统上将陶瓷材料粉末成型陶瓷铸造铸壳。
粘结处理后可用于浇注结构复杂的各种金属模具。
2．3 基于RP制造石墨电极
传统的石墨电极制造方法是机械加工和人工修整，电极精度不高，周期长。
用压力振动(研磨)石墨电极加工技术——是母模(石墨电极的负型)在振动下研磨出大致外形的石墨电极，以得到最终精确的石墨电极。
但母模的制造困难，成为该技
术应用的阻碍。
随着RP技术的发展，为母模制造开辟了新路，快速制造电加工的电极，实现复杂模具零件的快速电火花成型加工。
(1)在原型或原型制作的母模上刷涂导电层，再电铸或电镀形成金属电极。
(2)直接在原型上进行金属冷喷涂形成金属电极。
(3)利用原型制造母模，充实粉末，再压实烧结形成电极。
(4)在原型制作的母模内充入石墨粉与粘接剂的混合物，固化形成石墨电极。
(5)在原型制作的母模充入环氧树脂与碳化硅粉的混合物，先形成研磨模，再在专用振动研磨机上研磨出石墨电极。