快速成形技术（r简称RP）又称快速原型製造技术，是近年来发展起来的一种先进制造技术。快速成形技术20世纪80年代起源于美国，很快发展到日本和欧洲，是近年来製造技术领域的一次重大突破。快速成形是一种基于离散堆积成形思想的数位化成形技术；是CAD、数控技术、雷射技术以及材料科学与工程的技术集成。它可以自动、快速地将设计思想物化为具有一定结构和功能的原型或直接製造零部件，从而可对产品设计进行快速评价、修改，以回响市场需求，提高企业的竞争能力。

RP将CAD、CAM、CNC、精密伺服驱动、光电子和新材料等先进技术集于一体，依据由CAD构造的产品三维模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。按照这些轮廓，雷射束选择性地喷射，固化一层层液态树脂（或切割一层层的纸，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成各截面，逐步叠加成三维产品。它将一个複杂的三维加工简化成一系列二维加工的组合.

(1)三维模型构造 由于RP系统只接受计算机构造的产品三维模型(立体图)，然后才能进行切片处理，因而首先应在PC机或工作站上用CAD软体（如UG、Pro/E、I-DEAS等），根据产品要求设计三维模型；或将已有产品的二维三视图转换成三维模型；或在逆向工程中，用测量仪对已有的产品实体进行扫描，得到数据点云，进行三维重构。

(2)三维模型的近似处理 由于产品上往往有一些不规则的自由曲面，加工前必须对其进行近似处理。经过近似处理获得的三维模型档案称为STL格式档案，它由一系列相连空间三角形组成。典型的CAD软体都有转换和输出STL格式档案的接口，但有时输出的三角形会有少量错误，需要进行局部修改。

(3)三维模型的分层(Slicing)处理 由于RP工艺是按一层层截面轮廓来进行加工的，因此加工前须将三维模型上沿成形高度方向离散成一系列有序的二维层片，即每隔一定的间距分一层片，以便提取截面的轮廓。间隔的大小按精度和生产率要求选定。间隔越小，精度越高，但成形时间越长。间隔範围为0.05～0.5 mm，常用0.1 mm，能得到相当光滑的成形曲面。层片间隔选定后，成形时每层叠加的材料厚度应与其相适应。各种成形系统都带有Slicing处理软体，能自动提取模型的截面轮廓。

(4)截面加工 根据分层处理的截面轮廓，在计算机控制下，RP系统中的成形头（如雷射扫描头或喷头）由数控系统控制，在x-y平面内按截面轮廓进行扫描，固化液态树脂（或切割纸，烧结粉末材料，喷射粘结剂、热熔剂和热熔材料），得到一层层截面。

(5)截面叠加 每层截面形成之后，下一层材料被送至已成形的层面上，然后进行后一层的成形，并与前一层面相粘结，从而将一层层的截面逐步叠合在一起，最终形成三维产品。

(6) 后处理 成形机成形完毕后，取出工件，进行打磨、涂挂，或者放进高温炉中烧结，进一步提高其强度（如3D-P工艺）。对于SLS工艺，将工件放入高温炉中烧结，使粘结剂挥发掉，以便进行渗金属（如渗铜）处理。

加工原理示意图：目前快速成型的对比：

3D列印，又称三维列印，在维基百科上面是这幺解释的：快速成形技术的一种，它是运用粉末状金属或塑胶等可粘合材料，通过一层又一层的多层列印方式，构造零对象。模具製造、工业设计用 于建造模型，现正发展成产品製造，形成“直接数位化製造”。一些高价值套用（如髋关节或牙齿，或飞机零部件）已经有列印而成的零部件出现。“3D列印”意 味着这项技术的普及。

在20世纪80年代中期，SLS被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔Deckard博士开发出来并获得专利，项目由DARPA赞助的。1979年，类似过程由RF Housholder得到专利，但没有被商业化。

1995年，麻省理工创造了“三维列印”一词，当时的毕业生Jim Bredt和Tim Anderson修改了喷墨印表机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。

说到3D列印，就不得不提3D印表机：

3D印表机又称三维印表机，是一种累积製造技术，通过列印一层层的粘合材料来製造三维的物体。现阶段三维印表机被用来製造样品。 2003年以来三维印表机的销售逐渐扩大，价格也开始下降。

该技术可用于珠宝，鞋类，工业设计，建筑，工程和施工（AEC），汽车，航空航天，牙科和医疗产业，教育，地理信息系统，土木工程，和许多其他领域的。

最早的3D列印出现在上个世纪的80年代，价格极其昂贵且所能列印的产品数量也少得可怜。

过程原理： 3D列印技术每一层的列印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水 会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持鬆散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“列印”成型，列印完毕后只要扫除鬆散的粉末即可 “刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。

3D列印技术使用胶水和粉末都是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“列印”解析度都有直接影响。

技术优势： 3D列印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研製周期，提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比，三维列印技术还拥有如下优势：

通过摒弃生产线而降低了成本，大幅减少了材料浪费。而且，它还可以製造出传统生产技术无法製造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器。另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维列印技术还可以简化生产製造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。

另外，与机器製造出的零件相比，列印出来的产品的重量要轻60%，并且同样坚固。

同济大学三维列印微型飞机成功试飞(图)

2013年10月21日

图为正在列印的微型飞机。

图为列印出的微型飞机正在试飞。

中新网上海10月21日电(记者 许婧)同济大学航空航天与力学学院教授沈海军21日透露，该学院微小飞机实验室的几名师生成功放飞了一架他们最新研製的微型飞机，而这架飞机採用了最新的三维列印製造技术。

作为一项奇妙有趣的高新技术，3D列印近两年来逐渐进入人们的视野。至今为止，三维列印技术仍处于起步阶段，加上列印耗材种类有限、列印尺寸较小、列印材料强度偏弱等因素限制，仅有为数不多的航空公司或个人在飞机或航模的零件製造方面进行了尝试，或者列印出一些不能飞的小飞机静态模型用做摆设。

沈海军教授介绍，此次同济大学三维列印微型飞机成功试飞，在国内尚属首例，它展示了3D列印技术在微小飞机设计与製造领域上套用的可行性。

由于团队现有三维印表机最大列印幅度的限制，28cm成为微小飞机实验室师生们设计该微型飞机的特徵尺寸，经过一轮缜密的飞机设计过程后，飞机被确定为：上单翼、前拉式驱动、后三点式起落架布局、型尾翼、矩形机翼和平尾、三角形垂直安定面、半圆形方向舵、升力面镂空和桿式机身；机翼翼型採用相对厚度为0.1的平板翼。最终，飞机CAD电子图纸被转换为三维印表机识别的STL格式，以备三维印表机列印。

三维CAD软体或将助3D列印产业破冰

过去国外三维CAD软体垄断市场的时候，天价般的费用让许多企业望而却步，也使得精通三维CAD软体的设计师占的比例不高。
据介绍，随着国内三维CAD软体品牌的崛起，如中望3D、CAXA等国内软体，整体市场价格开始回落到企业可接受的範围内。同时，三维CAD技术也逐渐呈现简单化、易用化的特点，掌握专业3D设计的人群越来越多。之前举办的中望3D全球圣诞设计比赛，许多第一次使用中望3D的参赛者都能设计出精美的3D作品，中望3D也委託国内3D列印专业资讯机构iCader，将其中的吉他作品列印成迷你的模型，作为比赛纪念品。据悉，中望3D2013版也增加了专门与3D印表机对接的功能。
3D列印技术发展前景不可限量，但基于目前的限制条件，仍需要理性看待。随着国内三维CAD软体与3D列印技术的对接越来越完善，相信3D列印不会只是噱头，而是真正成为第三次工业革命的推动力。