离散/ 堆积成形原理

harvey

快速成形（Rapid Prototyping， 简称RP）， 又称快速原型制造（Rapid Prototyping Manufacturing， 简称RPM）。意指快速地制造出原型或零件， 是学术界和工业界的专用技术语， 但它并不仅仅指快速原型， 而是代表了一种成形概念， 泛指快速的成形制造过程、快速成形工艺方法以及相应的软件、材料、设备以及整个技术链。目前， 快速制造（Rapid Manufacturing，简称RM） 已被公认为是泛指快速的成形制造这样一种重要的先进制造技术。

从学术上看， 基于离散-堆积成形原理的成形方法统称为快速成形或快速制造， 即是指由CAD 模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的技术总称。
RP 成形过程可分为离散和堆积两个过程， 如图10-1-1 所示， 离散过程将三维实体的CAD 模型沿一定方向分解， 即将连续的实体（表面）， 按一定厚度采样， 分解成不连续的层片， 得到一系列截面数据。

各种工艺根据各自的工艺要求， 对截面数据进行处理（如填充， 偏移等）， 通过合理的工艺规划， 生成控制成形工具的运动轨迹。在堆积过程中， 成形工具在运动轨迹的控制下， 加工出层片， 并将新生成的层片与已成形部分堆积、连接， 层片生成与堆积连接过程循环往复， 直至零件全部加工完成。离散和堆积是RP 工艺特有的两个过程， 离散是堆积的准备和依据，堆积是离散的复原， 它们相辅相成， 实现零件的数字化成形。

显然， 离散过程是一种数据处理过程， 是对三维CAD 模型进行离散化的数据处理， 而堆积过程是一种物理实现过程， 通过物理实体的运动完成层片的堆积成形。在这两个过程中间则需要根据各种RP 工艺的不同要求进行合理的工艺规划， 主要是根据成形工艺特点和用户要求合理制定工艺规则， 生成堆积单元的运动轨迹， 选择合适的工艺参数等。由此可见， 工图 RP 成形过程示意图艺规划是联系离散过程（数据处理过程） 和堆积过程（物理实现过程） 的桥梁， 是实现从离散时的信息取样到堆积时的信息还原的信息处理过程， 体现了不同RP 工艺的区别和特点。
最近， 学术界和工程界专家将这种成形制造方法称为增材制造， 以区别于传统的切削等加工技术的减材制造和铸造、锻造等采用模具的成形制造。