l)建立產品的三維模型。由於RP系統是由三維CAD模型直接驅動的，所以首先要構建被加工工件的三維CAD模型。三維CAD模型可以通過計算機輔助設計軟件(如Pro/E、I-DEAS、Solid Works、UG等)直接構建。)，或者可以將現有產品的二維圖紙轉換成三維模型，也可以通過激光和ct掃描產品實體，獲得點雲數據，再通過逆向工程構建三維模型。
2)三維模型的近似處理。由於產品往往具有壹些不規則的自由曲面，因此在加工前需要對模型進行近似，以方便後續的數據處理。STL格式文件以其簡單實用的格式成為快速成型領域的準標準接口文件。它使用壹系列小三角形平面來近似原始模型。每個小三角形由三個頂點坐標和壹個法向量描述，三角形的大小可以根據精度要求選擇。STL文件有兩種輸出形式:二進制代碼和ASCll代碼。二進制代碼輸出形式占用的空間比ASCII代碼輸出形式占用的空間小得多，但是ASCII代碼輸出形式是可以讀取和檢查的。典型的CAD軟件都有轉換輸出STL格式文件的功能。
3)對三維模型進行切片。根據被加工模型的特點，選擇合適的加工方向，在成型高度方向上以壹定間隔用壹系列平面切割近似模型，從而提取截面的輪廓信息。間隔壹般為0.05mm~0.5mm，常用0.1mm。間隔越短，成型精度越高，但成型時間越長，效率越低，反之，精度越低但效率越高。
4)成型加工。根據切片的截面輪廓，在計算機的控制下，相應的成型頭(激光頭或噴頭)根據截面輪廓信息做掃描運動，在工作臺上逐層堆積材料，然後將各層粘合在壹起，最終得到原型產品。
5)成型件的後處理。將成型件從成型系統中取出，打磨、拋光、塗層，或放入高溫爐中進行後燒結，進壹步提高強度。快速成型技術具有以下重要特征:
l)可以制造任何復雜的三維幾何實體。由於采用了離散/堆疊成型的原理，將壹個非常復雜的三維制造過程簡化為二維過程的疊加，可以實現任意復雜形狀零件的加工。零件越復雜，RP技術的優勢越明顯。此外，RP技術特別適用於具有復雜型腔和復雜型面的零件，這些零件用傳統方法很難甚至不可能制造。
2)快速性。通過修改或重組CAD模型，可以獲得新零件的設計和加工信息。零件可以在幾小時到幾十小時內制造完成，具有快速制造的突出特點。
3)靈活性高。不需要任何特殊的夾具或工具就可以完成復雜的制造過程，可以快速制造出工具、原型或零件。
4)快速原型技術實現了機械工程多年追求的兩個高級目標，即材料提取(氣、液、固相)過程與制造過程的集成，設計(CAD)與制造(CAM)的集成。
5)結合逆向工程、CAD技術、網絡技術和虛擬現實，成為產品快速開發的有力工具。
因此，快速成型技術在制造領域發揮著越來越重要的作用，並將對制造業產生重要影響。快速成型技術的分類；
快速成型技術按成型方法可分為兩大類:基於激光和其他光源的激光技術，如立體光刻機(SLA)、分層實體制造(LOM)、選擇性激光粉末燒結(SLS)、形狀沈積成型(SDM)等。噴射技術，如熔融沈積成型(FDM)、三維打印(3DP)和多相噴射沈積(MJD)。下面簡單介紹壹下比較成熟的技術。
1、SLA(stereolithography Apparatus)工藝SLA工藝又稱光造型或立體光刻，由美國查爾斯·胡爾於1984年申請專利。1988美國3D系統公司推出商用樣機SLA-I，這是世界上第壹臺快速成型機。SLA成型機占據了RP設備市場的很大份額。SLA技術是基於液態光敏樹脂的光聚合原理。這種液體材料在壹定波長和強度的紫外光照射下能迅速發生光聚合反應，分子量急劇增加，材料由液態變為固態。SLA工作原理:液體槽中充滿液體光固化樹脂的激光束，在偏轉鏡的作用下，可以在液體表面進行掃描，掃描軌跡和有無光由計算機控制。光點擊中的地方，液體就會凝固。成型開始時，工作平臺在液面以下壹定深度。聚焦光斑根據計算機的指令在液面上逐點掃描，即逐點固化。當壹層掃描完成後，未照射的區域仍然是液態樹脂。然後升降臺帶動平臺下降壹層，成型的壹層覆蓋壹層樹脂。刮刀將粘度較高的樹脂刮平，然後掃描下壹層，新循環的壹層與上壹層牢固粘合，如此反復，直至整個零件制造完成，得到三維實體模型。SLA方法是目前快速成型技術領域研究最多的方法，也是技術上最成熟的方法。SLA工藝成形的零件精度高，加工精度壹般可達0.1 mm，原材料利用率近100%。但這種方法也有壹定的局限性，如需要支撐、樹脂收縮導致精度下降、光固化樹脂有毒性等。
2.LOM(層壓對象制造)工藝LOM工藝被稱為層壓實體制造或分層實體制造，是由美國Helisys公司的Michael Feygin於1986年研制成功的。LOM工藝使用薄材料，如紙和塑料薄膜。片材表面預先塗有壹層熱熔膠。在加工過程中，熱壓輥對板材進行熱壓，使其粘附在下面成型的工件上。用CO2激光在新粘接的層上切割零件的截面輪廓和工件的外框，在截面輪廓和外框之間的多余區域切割上下對齊的網格。激光切割完成後，工作臺帶動成型的工件下降並與條狀板材分離。進給機構轉動接收軸和進給軸，帶動料帶移動，將新層移動到加工區。工件接頭上升到加工平面，熱輥熱壓，使工件層數增加壹層，高度增加壹個材料厚度。然後在新圖層上切割輪廓。重復這壹過程，直到零件的所有部分都被粘合和切割。最後，去除切碎的多余部分，得到分層制造的實體零件。LOM工藝只需要切割板材上零件截面的輪廓，不需要掃描整個截面。所以厚壁零件成型速度更快，容易制造大型零件。過程中沒有材料相變，不容易造成翹曲變形。工件外框和橫截面輪廓之間的多余材料在加工中起支撐作用，因此LOM工藝不需要支撐。缺點是材料浪費嚴重，表面質量差。
3.SLS(選擇性激光燒結)工藝SLS工藝被稱為選擇性激光燒結，是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的C.R.Dechard於1989年研制成功的。SLS工藝是由粉末材料制成的。將材料粉鋪在成型件的上表面，刮平。用高強度CO2激光掃描新鋪設的新層上的零件截面。材料粉末在高強度激光的照射下燒結在壹起，得到零件的截面，並與下面成型的零件連接。當燒結壹層截面時，新的壹層材料粉末被鋪開，下面的截面被選擇性燒結。燒結後，去除多余的粉末，然後對零件進行拋光和幹燥。SLS技術的特點是材料廣泛，不僅可以制造塑料零件，還可以制造陶瓷、蠟等材料的零件，尤其是金屬零件。這使得SLS工藝具有吸引力。SLS工藝不需要支撐，因為沒有燒結粉末起支撐作用。
4.3DP(三維打印)工藝三維打印工藝是由麻省理工學院的E-manual Sachs開發的。它已經被美國的Soligen公司商業化，命名為DSPC(直接型殼生產鑄造),用於制造鑄造用的陶瓷型殼和型芯。3DP工藝類似於SLS工藝，采用粉末材料，如陶瓷粉末、金屬粉末等。不同的是，材料粉末不是通過燒結連接的，而是零件的橫截面是由噴嘴用粘合劑(比如矽膠)“打印”在材料粉末上的。用粘合劑粘合的零件強度低，需要後處理。先燒粘結劑，再高溫熔滲金屬，使零件致密化，提高強度。
5.FDM(熔融沈積成型)工藝熔融沈積制造(FDM)是由美國學者Scott Crump於1988研制成功的。FDM的材料壹般是熱塑性材料，如蠟、ABS、尼龍等。以絲狀形式進食。材料在噴嘴中被加熱並熔化。噴嘴沿著零件的橫截面輪廓和填充軌跡移動，同時，熔融材料被擠出，迅速凝固並與周圍材料凝結。FDM技術由Stratasys設計和制造，可用於壹系列系統。這些系統是FDM Maxum、FDM泰坦、Prodigy Plus和Dimension。FDM技術使用ABS，聚碳酸酯(PC)，聚苯碸(PPSF)和其他材料。這些熱塑性材料在半熔融狀態下擠壓成細絲，在逐層堆疊的基礎上，通過沈積直接由3D CAD數據構建原型。這項技術通常用於成型、裝配、功能測試和概念設計。此外，FDM技術可以應用於打樣和快速制造。
其他材料:FDM技術和其他特殊材料。這些材料包括聚苯乙烯、橡膠和蠟。橡膠材料用作具有相似橡膠特性的功能原型。蠟是壹種專門設計用於制作脫蠟鑄件的樣品。蠟材料的特性允許FDM樣品用於生產類似於鑄造廠的傳統蠟模。聚苯碸(Polyphenylsulfone)，壹種應用於Titan模型的新型工程材料，提供高耐熱性和耐化學性、強度和硬度，其耐熱性為207.2攝氏度。
Stratasys宣布，它已經發布了FDM快速原型系統Titan的PPSF材料。在各種快速成型材料中，PPSF(或聚苯碸)具有最高的韌性、耐熱性和耐化學性。航空航天工業、汽車工業和醫療產品工業的制造商是期望使用這種PPSF材料的第壹批用戶。航空航天工業會喜歡這種材料的阻燃性能；汽車制造業也想應用它的耐化學性和在400度以上連續工作的能力；醫療產品制造商會對PPSF材料原型的消毒能力感興趣。在試驗裝置中，帕克·漢尼芬將壹個由PPSF制成的模型安裝到汽車引擎中。這部分是壹個名為曲軸箱蒸汽聚結器的過濾器，安裝在壹組V8發動機上，測試40小時，以確定過濾介質的效率。本部分收集的燃料氣中含有160度的潤滑油、燃油、油煙等燃燒的化學反應產物。Parker Hannifin的Russ Jensen說，“組裝沒有泄漏，它表現出了與第壹次組裝時相同的強度和性能。我們對它的表現相當滿意。”MSOE(密爾沃基工程學院)的運營經理Sheku Kamara同樣對這種新材料感到滿意。“當玻璃在450度熔化時，在各種快速成型材料中，PPSF也具有除金屬之外最高的操作溫度和硬度，”他說。“在粘合力測試中，PPSF原型部件在14度到392度的溫度範圍內進行測試，並保持完好。”
顏色包括最常用的白色，ABS提供六種材質顏色。顏色選項包括藍色、黃色、紅色、綠色和黑色。醫用級ABSi用於半透明應用，如車燈的透明紅色或黃色。
與SLA和PolyJet樹脂不同，FDM材料的材料特性不會隨著時間和環境暴露而改變。像註射成型的復制品壹樣，這些材料在幾乎任何環境下都能保持其強度、硬度和顏色。
精確快速成型的尺寸精度取決於許多因素，對於每個工件或不同日期，結果可能會略有變化。需要考慮的事情必須包括已知的條件，比如測量的時間範圍，工件的拼法。車呢？axum、Titan和Prodigy Plus的精度數據見表1。如圖5和圖6所示，用於精度測試的工件在每臺機器中以0.18 mm的層厚度構造，以形成當前精度數據。
MAXUM泰坦神童
理論尺寸實際尺寸百分比理論尺寸百分比理論尺寸百分比
a 76.2 76.2 0.00 76.2 0.00 76.1 0.17
B 25.4 25.5 0.30 25.5 0.40 25.6 0.60
152.4 152.4 0.00 152.3 0.08 152.4
d 2.54 2.51.1.00 2.54 0.00 2.54 0.00
e 76.2 76.15 0.07 76.07 0.17 76.12 0.10
f 101.6 101.57 0.02 101.42 0.18 101.50 0 0.10
g 25.4 25.48 0.30 25.50 0.40 25.55 0.60
h 1 12.7 12.62 0.60 12.65 0.40 12.55 1.20 H2 12.7 12.62 0.60 12.67 0 0.20 12.55 65438
壹12.7 12.67 0.20 12.7 0.00 12.62 0.60
j 6.35 6.43 1.20 6.55 3.05 6.48 2.00
k 12.7 12.67 0.20 12.78 0.60 12.78 0.60
Maxum、Titan和Prodigy Plus的尺寸精度數據。所有受檢零件的構造層厚度為0.18毫米(單位:毫米)
壹般來說，FDM技術提供的精度通常等於或優於SLA技術和PolyJet技術，絕對優於SLS技術。但是，因為準確性取決於許多因素，所以在單個原型上會出現矛盾的結果。FDM技術的準確性受較少變量的影響。采用SLA、SLS和PolyJet技術，尺寸精度會受到機器校準、操作技能、工件成形方向和位置、材料老化和收縮等因素的影響。
Z軸並非總是如此，它可能被證明是最不精確的。除了前面討論的變化之外，由於層厚的整數誤差，原型的高度也可能發生變化。所有RP系統都是如此。當任何特征表面的頂部或底部不能與層對齊時，軟件中的層切割算法會將尺寸四舍五入到最接近的層厚度。最壞的情況，壹端表面向下倒圓，另壹端向上，高度可能偏離壹層厚度。對於典型的FDM參數，這可能產生至少0.127毫米的誤差。
穩定維度的穩定性是FDM原型的關鍵優勢。就像SLS技術壹樣，時間和環境的暴露不會改變工件的尺寸或其他特性。壹旦原型與FDM系統分離，當它達到室內溫度時，它的尺寸就固定了。如果溫度發生變化，SLA或PolyJet技術不會出現這種情況。
後處理輸出的RP零件很多需要手工完成零件的光順。例如，SLA需要從工件表面手動移除支撐結構，並且工件表面需要壹些手動拋光。這意味著工件的精度不再僅僅受系統精度的影響。現在由後期加工技師的技術水平控制。對於成型、裝配和功能樣機，大多數用戶認為FDM工件的表面精度可以接受。然後，當水溶性支持和易剝離支持相結合時，FDM原型的精度將不會被手動改變。當然，如果需要翻面精度進行矽膠成型或噴漆，FDM工件也需要後期處理，就像其他技術壹樣。在這種情況下，後處理技術人員的技能在可以實現的原型精度中起著關鍵作用。
表面光潔度精度得到用戶和Stratasys的認可，FDM技術最明顯的限制是表面光潔度精度。因為是半熔融塑料擠壓，所以表面光潔度精度比SLA和PolyJet粗糙，但與SLS相當。當通過更小的線寬和更薄的層厚來提高表面加工精度時，在頂部、底部和側壁上仍然可以看到通過擠壓噴嘴的輪廓線輪廓和構造層厚度。表2列出了Maxum和Titan的表面光潔度精度。為了提高表面光潔度精度，Maxum和Titan現在都提供了0.127 mm的層厚，用戶發現工件的成形方向可以滿足考慮表面光潔度精度的要求。這些要求高精度的表面通常在垂直方向成形。不太重要的表面通常是水平的，就像底面或頂面壹樣。和其他技術壹樣，可以用二次加工(後期加工輸出)使之相同。然而，ABS和聚碳酸酯材料的硬度使得拋光勞動強度大。用戶通常使用溶劑或粘合劑來完成或準備研磨。市售介質包括焊接、ABS幹膠、丙酮和雙組分環氧樹脂。為了達到足夠的精度，FDM技術公司和競爭對手的產品都可以為矽膠模制或噴塗提供表面。關鍵的區別在於需要多長時間才能達到要求的結果。
特征定義:盡管高階FDM系統可以產生更小的特征，但是大多數FDM原型的最小特征尺寸被限制為兩倍的線寬。在沒有用戶幹預的情況下，FDM技術公司使用的“閉合路徑”選項會將最小特征尺寸限制為擠出噴塗組寬度的兩倍。對於壹般的噴嘴和結構參數，最小特征尺寸的範圍是從0.4到0.6 mm，盡管它大於SLA和PolyJet的最小特征尺寸，但是這個範圍與這些技術可用的最小特征尺寸相同。雖然SLA技術可以構建到0.08毫米(Viper si2型號)或0.25毫米(所有型號)，PolyJet技術可以構建到0.04毫米，但很少有原型會利用這些最小值來制作最小的細節。考慮到材料特性，通常發現SLA技術和PolyJet技術的原型通常具有0.5 mm的最小特征尺寸。FDM技術的最小特征尺寸等於或優於SLS技術的0.6至0.8 mm。由於材料特性類似於註塑ABS或聚碳酸酯，FDM技術可提供0.4至0.6毫米範圍內的功能特性
耐環境性:FDM原型提供的材料與熱塑性材料具有相似的特性。這包括環境和化學暴露。對於ABS材料，用戶可以在93度和含有油、汽油甚至壹些酸的化學介質中實驗他們的原型。壹個關鍵的考慮因素是暴露在水蒸氣中，包括浸泡和潮濕。SLA技術和PolyJet技術中使用的光敏樹脂對水分敏感，會被損壞。接觸水或濕氣不僅會影響原型的機械性能，還會影響尺寸精度。當光敏樹脂的原型吸收水分後，它們會開始軟化，變得有點柔韌。而且工件容易翹曲或膨脹，會嚴重影響尺寸精度。FDM技術的原型和SLS技術的原型不受濕氣的影響，因此可以保持其原有的機械性能和尺寸精度。
機械加工:FDM樣機可用於銑削、鉆孔、磨削、車床加工等。為了彌補曲面精度的不足，強化特征細節，當有特殊質量要求時，用戶通常會對原型進行二次加工以改善細節。在考慮了原型的物理屬性之後，應該註意操作的參數。以下方面會影響原型在預期應用中的使用。
工件尺寸:與壹些快速成型技術不同，FDM技術在廣告中的施工範圍是最大的工件尺寸。在家庭系列產品中，FDM技術提供了廣泛的建築。最大的Maxum可以提供高達600 x 500 x 600 mm的工件尺寸，這樣的構造範圍與最大的SLA系統相同。Titan提供的最大工件尺寸為406 x 355 x 406 mm，這壹建造範圍略大於SLS Sinterstations系統。Prodigy Plus是壹款辦公桌面，建築面積為203 x 203 x 305 mm，比PolyJet系統略大，也是最小的SLA系統。當采用競爭技術時，快速原型超出施工範圍的部分通常是分段施工，然後粘接。使用市售ABS幹膠，FDM工件的附著力和強度可以滿足功能測試的應用。此外，FDM工件可以通過超聲波焊接，這在SLA和PolyJet中無法使用，因為它們不是由熱塑性材料制成的。
支撐結構:在FDM技術中，需要支撐結構來形成襯底，以制造工件並支撐懸浮之外的任何特征。在工件的界面處，支撐材料的固體堆疊已經被放下。在這種固體堆疊下，金屬絲為0.5毫米，以3.8毫米的間隔沈積。FDM技術提供了兩種類型的支撐——易於剝離的支撐結構(BASS)和水溶性支撐結構(WaterWorks)。低音支架被手動從待移除的工件表面剝離。當他們不想損傷工件表面時，考慮的是他們必須容易進入和接近小特征。自來水廠是壹個解決方案，使用水溶性材料，可分解成堿性水溶劑。與容易剝離的低音不同，低音可以任意位於工件深處的嵌入區域，或者與小特征接觸，因為機械去除方法可以忽略。此外，水溶性支持物可以保護精細特征。在其他快速成型技術中，對他們來說，在不損壞特征的情況下移除支撐是壹個巨大的挑戰。
隨著水溶性支架的出現，FDM技術提供了壹個獨特的解決方案——構建壹個可操作的集成組件。因為水溶性載體可以分解，所以可以在壹次機械操作中構建多件式組件。當SLS或PolyJet中可以實現多件式裝配時，應仔細考慮原始零件之間留下的材料。例如，如圖3所示的FDM科技的大腦齒輪組無需手工勞動即可完成，並且水溶性支持物可在壹定時間內分解。用SLS技術制造同樣的工件，可能需要壹個多小時的手工勞動來去除齒輪和軸柄上的粉末。有了水溶性支持，整個裝配體的CAD數據就可以當作壹個工件來處理了。類似地，不需要人工勞動或時間來組裝工件。
快速成型設備最好放在電腦設計室，方便工作。要求設備無煙、無振動、無噪音，材料安全無毒。光敏樹脂(SLA)的液體原料有毒，需要特別小心處理，需要排氣系統將造型過程中產生的有毒煙霧抽出。粉末材料(SLS)需要配備排氣系統、吸塵設備、集塵箱和制氮系統；論文(LOM)還需要配備排氣系統，將建模過程中產生的煙霧排出；只有美國Stratasys公司的FDM快速成型機只需要在壹般的辦公環境下運行。許多FDM技術的用戶將這項技術視為設計的外圍。就其本身而言，為了在過程的早期階段檢查和確認設計概念，該技術已經成為與CAD系統連接並由CAD系統驅動的另壹種工具。由於這種應用，FDM技術被用作概念模型工具，以清晰地傳達日益復雜的設計。當FDM技術無法從概念模型中提供預期的速度時，它提供了將概念模型與可視化應用相結合的優勢。這些優勢包括準確性、材料屬性、顏色以及無需手動後期處理。雖然材料的強度和硬度不是概念模型的關鍵，但通常是值得關註的，因為脆弱的模型通常會在最不合適的時候破裂。FDM技術的模式也適用於銷售和營銷，包括內部和外部。在內部，FDM技術的原型用於在開始制造之前讓銷售團隊、管理層和其他員工看壹看產品外觀。對外，原型是用來在產品商業化之前引起潛在客戶的興奮和興趣。
建模、裝配和功能模型:對於很多技術來說，快速成型的應用需要在建模、裝配和功能分析方面做出壹些犧牲。雖然SLA技術和PolyJet技術提供了更好的細節、精度和表面加工精度，但它們不能提供必要的強度和硬度。同樣，SLS技術以犧牲準確性和細節為代價提供了力量。
修整樣品:快速原型可以作為樣品來構建模具。與其他快速原型技術不同，FDM技術可以成功地用於制作樣品。但是，需要考慮表面加工精度和用作母模的工件的後處理所需的時間。脫蠟鑄造是樣品的額外用途，樣品必須在它們自己的陶瓷砂殼模具中燃燒和消耗。用FDM技術建造的蠟模和ABS模已被證明適用於陶瓷砂型殼型燃燒消耗的標準鑄造工藝。
快速制造(少量多樣)快速原型引起人們對短期制造的興趣，對於小到壹個單位的訂單來說，這是非常劃算的。這種應用要求工件滿足許多領域的功能規格。當其精度和材料特性可用時，FDM技術是致力於該應用的少數技術之壹。當FDM工件尚未完成時，它可能僅限於視覺和裝飾應用，但不會阻止它被用作內部組件或用於那些不需要藝術吸引力的目的。對於快速制造的應用，運行時間將成為壹個重要的考慮因素。然而，正如幾個用戶所證明的那樣，幾個工件的運行時間明顯小於生產模具和成品所需的總時間。