关键词：快速成型,快速制造,分散堆积成形,快速制模,生物制造

简介

纵观几千年的人类发展史，我们可以看到我们的文明是在制造成型的基础上的建立的。实际上，人类文明的推进就是制造技术的演变。所以我们可以得出这样的结论：我们的未来将从我们现在在现代成形技术的前沿领域的投入中受益，比如快速成型制造技术及其衍生技术。

现代成型科学是一门对外形和功能已经确定的三维零件的材料进行有序排列的学科。材料成型的方法，可分为四个基本类别：

（1）去除成型

去除成型是一种古老的成型方法。其方法是在原始模型上部分有序的去除材料。比如传统的车削，铣削，刨，钻，磨，激光切割，电火花加工。去除成型是现在最重要的成型方法。

（2）受迫成型

受迫成型也是一种古老的成型方法。是利用材料的可成型性在型腔约束下成型的方法。比如传统的锻造、铸造和粉末冶金。通常用于需要精密铸造或精密锻造的毛坯。

（3）分散堆积成型

分散堆积成型（如图1）是一种新颖的成型方法。首先通过分散的材料（气态，液态或固态）形成点或线，然后把它们堆成层和机构。

图1 分散堆积成形实例

（4）生长成型

自然界中所有生物个体（动物，植物等）的发育。主要依靠生物自身细胞的扩散和自组装过程。例如，海螺贝壳的螺旋型就是自身的生长过程。生长成型是目前最复杂最高级的成型水平。

20世纪末，原有的去除成型和受迫成型方法已经满足不了竞争日益激烈的全球制造业经济市场，市场急需一种个性化和柔性化兼顾的成型方法。另一方面，计算机辅助设计(CAD)技术、激光技术、数控技术和材料技术迅速发展。

基于这样的背景下，一种基于分散堆积成形的高新制造技术——快速成型制造技术出来了。它是将一个复杂的三维实体模型离散成一系列二维的层，然后逐层堆积起来的成型过程。这是一种典型的减少工艺和添加材料的成型技术。它可以通过CAD模型的直接控制完整的成型出三维实体模型的复杂结构。

在很久以前这种离散累加成型原理就被提出来过。在1982年美国的专利中（专利编号473901），Blanther就提出了一种分层制造的方法，并在20世纪50年代提出了相关的专利，然而相关技术的发展开始于上世纪80年代。其中最著名的是Charles·W·Hull从紫外光固化树脂中得到启发，于1986年提出了光固化快速成型技术的专利（专利编号 4575330）。在1988年，三维系统公司设计制造的世界上第一台现代化的三维快速成型机问世。此后，数十种快速成型制造工艺出现。在1986-1998年期间有274项在美国注册的专利。Terry Wohlers在其发表的快速成型制造技术年度汇报中还提到，该技术在很多领域中取得成就。并且成立了“快速成形协会国际联盟”来深入和推广这项技术的发展与应用。文献综述

1。理论

1。1 分散堆积成型原理

离散方法论是指把复杂事物分散成有限或无限个简单的实物或子系统来分析、处理和得到近似解或精确解的理论。微积分的过程是先把整数微分为整数，然后积分成整数。实际上大多数的对象是由离散单元组成的。很明显，将一个对象分解成有限的或无限的单位，将使复杂问题的处理变得简单得多。

分散堆积成形技术也应用在建筑领域中。例如，当一个金字塔被建造时，首先要设计多少块石头，每一块的形状，它们的精确位置，以及要被堆积的顺序，这是分散的过程；然后这些石头被有序地堆积成一个金字塔，这是积累的过程。