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目录1

第一章 快速成型技术原理及方法1

1.1 制造理论的研究对象1

1.1.1 制造产业和制造系统1

1.1.2 先进制造系统模型2

1.2 快速成型技术的产生3

1.3 关于对快速成形的命名4

1.4 快速成形技术的原理4

1.4.1 成形方式分类5

1.4.2 快速成形技术的原理6

1.5 快速成形的主要工艺方法8

1.5.1 立体印刷（Stereo Lithography Apparatus——SLA）8

1.5.2 分层实体制造（Laminated Object Manufacturing——LOM）9

1.5.3 选择性激光烧结（Selected Laser Sinterinh——SLS）9

1.5.4 熔化沉积成形（Fused Deposition Modrling——FDM）10

1.5.5 三维打印（Three-Dimensional Printing——3D-P）10

1.5.6 固基光敏液相法（Solid Ground Curing——SGC）10

1.5.7 热塑生材料选择性喷洒11

1.5.8 变长线扫描SLS RPT13

1.6 RPT与相关学科间的关系14

1.5.9 高功率激光二极管线阵能量源SLS RPT14

1.7 RPT的现状和发展方向16

第二章 振镜扫描激光烧结快速成型系统20

2.1 系统的基本组成单元20

2.1.1 折叠腔CO2激光器20

2.1.2 激光二极管指向器23

2.1.3 振镜（检流计扫描器）24

2.1.4 动态聚焦模块29

2.2 扫描头与激光器的控制系统32

2.2.1 硬件组成32

2.2.2 扫描头和激光器的控制命令33

第三章 变长线扫描激光烧结快速成型系统41

3.1 关键光学部件42

3.1.1 光学扩束器42

3.1.2 光束变形和线束变长模块47

3.2 机械结构50

3.3 预处理软件及控制软硬件52

3.4 加工质量和效率分析55

3.4.1 加工质量分析55

3.4.2 加工效率分析55

3.5 高功率激光二极管线阵能量源SLS RPT57

4.1 CAD软件系统——RP的支持性软件59

4.1.1 三维模型的表达方法59

第四章 快速成型系统的软件技术59

4.1.2 快速成型技术中常用的文件格式60

4.1.3 STL模型的前处理62

4.2 切片软件65

4.2.1 STL文件的切片处理65

4.2.2 拓扑处理66

4.2.3 扫描路径的生成算法66

5.1.1 快速成型材料的分类71

5.1.2 快速成型工艺对材料性能的要求71

第五章 快速成型用材料71

5.1 快速成型用材料种类及用途71

5.1.3 快速成型中聚合物材料73

5.1.4 国内外快速成型材料的产品及用途76

5.1.5 组织工程材料及其快速成型技术78

5.1.6 快速成型材料研究发展的趋势81

5.2 激光烧结快速成型用材料82

5.2.1 激光烧结快速成型对材料性能的要求82

5.2.2 激光烧结成型材料的种类及其特性83

5.2.3 成型材料性能对成型工艺的影响89

5.3 激光烧结快速成型用材料的制造方法91

5.3.1 激光烧结快速成型用原材料91

5.3.2 激光烧结快速成型材料的制造方法110

5.3.3 几种典型材料的制备方法113

第六章 激光烧结快速成型工艺技术123

6.1 激光烧结成型机理123

6.1.1 复合有机材料激光烧结成型机理123

6.1.2 覆膜陶瓷粉末激光烧结成型机理124

6.2.1 铺粉密度及其影响因素127

6.2 快速成型工艺参数对成型质量的影响127

6.2.2 激光烧结成型工艺参数对烧结密度的影响129

6.2.3 激光烧结成型工艺参数对成型精度的影响135

6.3 激光烧结过程温度场数值模拟技术140

6.3.1 覆膜陶瓷粉末激光烧结成型动态过程140

6.3.2 烧结过程温度场的数值模拟143

6.3.3 计算程序149

6.3.4 数值模拟结果149

6.3.5 数值模拟结果实验验证150

6.3.6 数值模拟结果的应用152

6.4 激光烧结成型件后处理工艺155

6.4.1 脱脂工艺技术156

6.4.2 高温烧结工艺技术162

第七章 快速模具制造技术170

7.1 快速模具制造技术概念及其分类170

7.1.1 快速模具制造技术的概念170

7.1.2 快速模具制造技术的分类171

7.2 直接制模技术174

7.2.1 直接制造木模或树脂模174

7.2.2 直接制造金属模具175

7.3 间接制模技术178

7.2.3 直接制造铸造用模178

7.3.1 快速制作简易模具179

7.3.2 利用RPT快速制作钢模具187

7.3.3 利用快速成型电火花电极制造钢模具188

7.4 快速模具制造技术的发展趋势190

第八章 快速铸造技术193

8.1 典型铸造工艺基础193

8.1.1 砂型铸造193

8.1.2 熔模铸造197

8.1.3 陶瓷型铸造204

8.1.4 石膏型铸造208

8.2 快速铸造技术212

8.2.1 快速铸造技术的概念及优点212

8.2.2 快速铸造技术的实现途径213

8.2.3 直接成型精铸用蜡模215

8.2.4 直接成型铸造用可消失树脂模217

8.2.5 制造铸造用模样和模板221

8.2.6 用快速原型翻制蜡模压型222

8.2.7 快速成型铸造用型壳（芯）222

8.2.8 直接成型铸造砂型（芯）223

8.2.9 直接成型蜡模金属压型225

8.3 铸造FMS技术226

8.3.1 铸造FMS的概念226

8.3.2 铸造FMS的构成226

8.3.3 铸造FMS的工艺路线228

8.3.4 铸造FMS的应用方向229

第九章 反求工程与快速成型集成技术230

9.1 反求工程与快速成型集成技术的原理231

9.1.1 反求工程231

9.1.2 集成技术原理232

9.2.1 无损测量方法233

9.2 数据提取方法233

9.2.2 破坏性测量方法243

9.3 测量数据处理244

9.4 快速成型工艺方法比较244

9.5 RE与RPT集成技术举例246

第十章 红外和激光技术的光学基础248

10.1 几何光学的基本定律248

10.2 光学聚焦元件249

10.2.1 球面透镜249

10.2.2 球面反射镜257

10.2.3 非球面反射镜258

10.2.4 非球面透镜259

10.2.5 平场物镜——fθ透镜260

10.3 影响聚焦元件成像质量的因素262

10.3.1 衍射262

10.3.2 像差264

10.3.3 透镜焦距和孔径的优化设计267

第十一章 激光技术基础268

11.1 激光器的发展简史268

11.2 激光的特性269

11.3.1 跃迁和辐射271

11.3 激光器的基本原理271

11.3.2 激光器的基本构成272

11.3.3 激活粒子的能级系统273

11.4 激光器的分类274

11.4.1 气体激光器275

11.4.2 固体激光器276

11.4.3 染料激光器278

11.4.4 半导体激光器278

11.5 RP系统中的激光器280

12.1 红外线的发现和红外技术的发展285

第十二章 红外技术基础285

12.2 红外线的频谱286

12.3 红外激光与物质的相互作用288

12.3.1 反射比、吸收比和透射比289

12.3.2 材料对辐射的吸收290

12.4 红外光学材料292

12.4.1 激光加工系统中的红外光学材料294

12.4.2 红外光学材料性能300

12.5 光学薄膜302

参考文献307