氦－镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束在控制管理系统的控制下按零件的各分层截面信息在光敏树脂表明上进行逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完毕后，工作台下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，刮板将粘度较大的树脂液面刮平，接着进行下一层的扫描加工，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至整个零件制造完毕，得到一个三维实体原型。

  （5）液态树脂有气味和毒性，并且需要避光保护，以防止提前发生聚合反应，选择时有局限性；

  （6）能轻松实现自动化操作及固化，提高生产的自动化程度，来提升生产效率和经济的效果与利益。分类：(1)自由基光固化树脂

  4．光固化成型工艺过程大致上可以分为几个阶段，其后处理工艺过程包括哪些基本步骤？

  后处理步骤：（1）原型叠层制作结束后，工作台升出液面，停留5~10min（晾干）；

  （2）将原型和工作台一起斜放景干，并将其浸入丙酮、酒精等清洗液中，搅动并刷掉残留的气泡，45min后放入水池中清洗工作台；

  作用：支撑结构除了确保原型的每一结构部分都能可靠固定之外，还有助于减少原型在制作的步骤中发生的翘曲变形。

  7．影响光固化原型精度的因素有哪些？为提高原型精度，各因素是怎么来控制的？

  措施：二次曝光法—多次反复曝光后的固化深度与以多次曝光量之和进行一次曝光的固化深度是等效的。

  措施：首先对扫描固化过程进行理论分析，进而找出各个工艺参数对扫描过程的影响。

  答：叠层实体快速原型制造技术由计算机、材料存储及送进机构、热粘压机构、激光切割系统、可升降工作台和数控系统和机架等组成。首先在工作台上制作基底，工作台下降，送纸滚筒送进一个步距的纸材，工作台回升，热压滚筒滚压背面涂有热熔胶的纸材，将当前迭层与原来制作好的迭层或基底粘贴在一起，切片软件根据模型当前层面的轮廓控制激光器进行层面切割，逐层制作，当全部迭层制作完毕后，再将多余废料去除，最终形成三维工件原型。

  答：优点：原材料价格实惠公道，原型制作成本低；制件尺寸大；无须后固化处理；无须设计和制作支撑结构；废料易剥离；热物性与机械性能好，可实现切削加工；精度高；设备可靠性好，寿命长；操作方便。缺点：不能直接制作塑料工件；工件的抗拉强度和弹性不够好；工件易吸湿膨胀；工件表面有台阶纹，需打磨

  成型过程误差：不一致的约束，成型功率控制不当，切碎网格尺寸，工艺参数不稳定；

  设备精度误差：激光头的运动定位精度，X、Y轴系导轨垂直度，Z轴与工作台面垂直度；

  答：在进行STL转换时，能够准确的通过零件形状的不同复杂程度来定。在保证成形件形状完整平滑的前提下，尽可能的避免过高的精度。不同的CAD软件所用的精度范围也不一样，例如Pro/E 所选用的范围是0.01～0.05mm，UGⅡ所选用的范围是0.02～0.08mm，如果零件细小结构较多可将转换精度设高一些；

  STL文件输出精度的取值应与相对应的原型制作设备上切片软件的精度相匹配。过大会使切割速度严重减慢，过小会引起轮廓切割的严重失真；

  模型的成型方向对工件品质（尺寸精度、表面粗糙度、强度等）、材料成本和制作时间产生很大的影响。应该将精度要求比较高的轮廓（例如，有较高配合精度要求的圆柱、圆孔），尽可能放置在X-Y平面；

  为提高成形效率，在保证易剥离废料的前提下，应尽可能减小网格线长度，能够准确的通过不同的零件形状来设定。当原型形状最简单时，可以将网格尺寸设大一些，提高成型效率；当形状复杂或零件内部有废料时，能够使用变网格尺寸的办法来进行设定，即在零件外部采用

  热湿变形控制：采用新的材料和新的涂胶方法；改进后处理方法；根据制件的热变形规律预先对CAD模型进行反变形修正；原型制作后的处理解决措施：加压下冷却叠层块；充分冷却后剥离；及时进行表面处理（涂覆增强剂如强力胶、环氧树脂漆或聚氨酯漆等，有助于增加制件的强度和防潮效果）。

  7．新型的“Offset Fabrication”叠层实体快速原型工艺方法的基本原理

  答：该方法使用的薄层材料为双层结构，上面一层为制作原型的叠层材料，下面的薄层材料是衬材。双层薄材在叠层之前进行轮廓切割，将叠层材料层按照当前叠层的轮廓进行切割，接着进行粘接堆积，粘接后，衬层材料与叠层材料分离，带走当前叠层的余料。

  答：选择性激光烧结工艺流程是采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已成形零件的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制管理系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的温度升至熔化点，进行烧结并与下面已成形的部分实现粘接。当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的烧结，如此反复，直至完成整个模型。

  答：优点：①可直接制作金属制作的产品；②可采用多种材料；③无需支撑结构；④制造工艺最简单；⑤材料利用率高。

  缺点：①原型表面粗糙；②烧结过程挥发异味；③有时需要很复杂的辅助工艺。

  答：高分子粉末材料激光烧结快速原型制造工艺过程同样分为前处理、粉层烧结叠加以及后处理过程三个阶段。①前处理阶段主要完成模型的三维CAD造型，并经STL数据转换后输入到粉末激光烧结快速原型系统中。②粉层激光烧结叠加：首先对成型空间进行预热，对于PS高分子材料，通常要预热到100℃左右。在预热阶段，根据原型结构的特点进行制作方位的确定，当摆放方位确定后，将状态设置为加工状态；然后设定建造工艺参数，如层厚、激光扫描速度和扫描方式、激光功率、烧结间距等。当成

  ①没有预热，或者预热温度不均匀，将会使成型时间增加，所成型零件的性能低和质量差，零件精度差，或使烧结过程完全不能进行。

  ②对粉末材料来预热，能减小因烧结成型时受热在工件内部产生内应力，防止其产生翘曲和变形，提高成型精度。

  熔融沉积是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微细喷嘴的喷头挤喷出来，如果热熔性材料的温度始终稍高于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保证热熔性

  材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体造型。

  将实芯丝材原材料缠绕在供料辊上，由电机驱动辊子旋转，辊子和丝材之间的摩擦力使丝材向喷头的出口送进。在供料辊与喷头之间有一导向套，导向套采用低摩擦材料制造成，以便丝材能顺利、准确地由供料辊送到喷头的内腔。喷头的前端有电阻丝式加热器，在其作用下，丝材被加热熔融，然后通过出口涂覆至工作台上，并在冷却后形成制件当前截面轮廓。

  优点：系统构造和原理简单，运行维护费用低（无激光器）；原材料无毒，适宜在办公环境安装使用；用蜡成形的零件原型，可以直接用于失蜡铸造；可以成型任意复杂程度的零件；无化学变化，制件的翘曲变形小；原材料利用率高，且材料寿命长；支撑去除简单，无需化学洗涤，分离容易；可直接制作彩色原型

  缺点：成型件表面有较明显条纹◎沿成型轴垂直方向的强度比较弱；要设计与制作支撑结构；原材料价格昂贵；需要对整个截面进行扫描涂覆，成形时间较长

  沉积过程中具有较高的沉积效率，降低模型制作成本，可以灵活地选择具有特殊性能的支撑材料，以便于后处理过程中支撑材料的去除，如水溶材料、低于模型材料熔点的热熔材料等。

  熔融沉积快速成型制造技术的重点是热融喷头，喷头温度的控制要求使材料挤出时既保持一定的形状又有良好的粘结性能。除了热熔喷头以外，成型材料的相关特性（如材料的粘度、熔融温度、粘结性以及收缩率等）也是该工艺应用过程中的关键。

  材料的粘度低、流动性好，阻力就小，有助于材料顺利挤出。材料的流动性差，需要很大的送丝压力才能挤出，会增加喷头的启停响应时间，进而影响成型精度。

  熔融温度低可以使材料在较低温度下挤出，有利于提高喷头和整个机械系统的寿命。能够大大减少材料在挤出前后的温差，减少热应力，来提升原型的精度。

  FDM工艺是基于分层制造的一种工艺，层与层之间往往是零件强度最薄弱的地方，粘

  结性好坏决定了零件成型以后的强度。粘结性过低，有时在成型的过程中因热应力会造成层与层之间的开裂。

  由于挤出时，喷头内部需要保持一定的压力才能将材料顺利挤出，挤出后材料丝一般会发生某些特定的程度的膨胀。如果材料收缩率对压力比较敏感，会造成喷头挤出的材料丝直径与喷嘴的名义直径相差太大，影响材料的成型精度。FDM成型材料的收缩率对温度不能太敏感，否则会产生零件翘曲、开裂。

  由以上材料特性对FDM工艺实施的影响来看，FDM工艺对成型材料的要求是熔融温度低、粘度低、粘结性好、收缩率小。

  由于支撑材料要与成型材料在支撑面上接触，所以支撑材料一定要能承受成型材料的高温，在此温度下不产生分解与融化。

  支撑材料是加工中采取的辅助手段，在加工完毕后必须去除，所以支撑材料与成型材料的亲和性不应太好。

  对于具有很复杂的内腔、孔等原型，为了便于后处理，可通过支撑材料在某种液体里溶解而去支撑。由于现在FDM使用的成型材料一般是ABS工程塑料，该材料一般可以溶解在有机溶剂中，所以不能使用有机溶剂。目前已开发出水溶性支撑材料。

  由于支撑材料的成型精度要求不高，为了提高机器的扫描速度，要求支撑材料具有很好的流动性，相对而言，对于粘性可以差一些。

  FDM工艺对支撑材料的要求是可承受一定的高温、与成型材料不浸润、具有水溶性或者酸溶性、具有较低的熔融温度、流动性要特别好等。

  喷头温度决定了材料的粘结性能、堆积性能、丝材流量以及挤出丝宽度。成型室的温度会影响到成形件的热应力大小。

  措施：（1）喷头温度应根据丝材的性质在一些范围内选择，以保证挤出的丝呈熔融流动状态（2）一般将成型室的温度设定为比挤出丝的熔点温度低1~2℃。

  单位时间内挤出丝体积与挤出速度成正比，当填充速度一定时，随着挤出速度增大，挤出丝的截面宽度逐渐增加，当挤出速度增大到一定值，挤出的丝粘附于喷嘴外圆锥面，就异常加工。若填充速度比挤出速度快，则材料填充不足，出现断丝现象，难以成型。

  一般来说，分层厚度越小，实体表面产生的台阶越小，表面上的质量也越高，但所需的分层处理和成型时间会变长，降低了加工效率。相反，分层厚度越大，实体表面产生的台阶也就越大，表面上的质量越差，不过加工效率则相对较高。

  每层的成型时间与填充速度、该层的面积大小及形状的复杂度有关。若层的面积小，形状简单，填充速度快，则该层成型的时间就短；相反，时间就长。

  措施：加工时控制好喷嘴的工作时候的温度和每层的成型时间，以获得精度较高的成型件。◎扫描方式的影响

  措施：可采用复合扫描方式，即外部轮廓用偏执扫描，而内部区域填充用回转扫描，这样既能大大的提升表面精度，也可简化扫描过程，提高扫描效率。

  被加热到一定温度的低粘性材料(该材料可由不同相组成，如粉末—粘结剂的混合物)，通过空气压缩机提供的压力由喷头挤出，涂覆于工作平台或前一沉积层之上。喷头按当前层的层面几何形状进行扫描堆积，实现逐层沉积凝固。工作台由计算机系统控制作X、Y、Z 三维运动，可逐层制造三维实体和直接制造空间曲面。

  对成型材料的粘稠度、包含杂质的颗粒度等的要求都很严格；不能成型很尖锐的拐点。◎与传统FDM的不同之处

  ?改进后的AJS系统由于没有送丝部分而使喷头变得轻巧，减小了机构的振动，提高了成型精度。

  答：三维喷涂粘接快速成型工艺（类似于SLS）和喷墨式三维打印快速成型工艺（类似于FDM）（P108）

  答：基础原理:通过喷头喷涂粘结剂将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。首先按照设定的层厚进行铺粉，然后利用喷嘴按指定路径将液态粘结剂喷在预先铺好的粉层特定区域，之后工作台下降一个层厚的距离，接着来进行下一层的铺粉，逐层粘结后去除多余底料便得到所需形状的制件。

  应用范围广：造型过程中可以更换材料，生产不一样材料、颜色、力学性能组合的零件

  答：原理：（P124）采用光学掩膜技术，电子成像系统先在一块特殊玻璃上通过曝光和高压充电过程产生与截面形状一致的静电潜像，并吸附上碳粉形成与截面形状一致的负像，接着以此为”底片“用强紫外线灯对涂敷的一层光敏树脂一起进行曝光固化，把多余的树脂吸附走后，用石蜡填充截面中的空隙部分，接着用铣刀把这个截面修平，在此基础上进行下一个截面的固化。

  特点：优：不需要支撑、效率高、加工空间大、精度高、变形小、出错可以铣去错误层重做缺：材料浪费较多、设备体积大、噪声大、可选材料少且有毒

  一种是依照产品的要求或直接根据二维图样在CAD软件平台上设计产品三维模型，常被称为概念设计；另一种是在仿制产品时用扫描机对已有的产品实体进行扫描，得到三维模型，常被称为反求过程。

  反求就是对存在的实物模型或零件做测量并根据测量数据重构出实物的CAD模型，进而对实物做多元化的分析、修改、检验和制造的过程。反求工程技术不是传统意义上的“仿制”，而是综合应用现代工业设计的理论方法、生产工程学、材料学和有关专业相关知识，进行系统地分折研究，进而快速开发制造出高的附加价值、高技术水平的新产品。

  3、快速成型系统接收的文件格式通常为哪种格式？是由哪个公司提出来的？p132

  快速成型制造设备目前可接受诸如STL，SLC，CLI，RPI，LEAF，SIF等多种数据格式。其中由美国3D Systems公司开发的STL文件格式可以被大多数快速成型机所接受，因此被工业界认为是目前快速成型数据的准标准，几乎所有类型的快速成型制造系统都采用STL数据格式。

  STL数据格式的实质是用许多细小的空间三角形面来逼近还原CAD实体模型，这类似于实体数据模型的表面有限元网格划分。STL模型的数据是通过给出三角形法向量的三个分量及三角形的三个顶点坐标来实现的。STL文件记载了组成STL实体模型的所有三角形面。

  实际快速原型制作的步骤中，如果所要制作的原型尺寸相对于快速成型系统台面尺寸过大或过小，就必须对STL模型进行剖切处理或者有必要进行拼接处理。拼接可以将多个尺寸相对偏小的STL模型合并成一个STL模型，并在同一工作台上同时成型。目的是节省快速成型机的机时，降低成型费用，提高成型效率。如果一个STL模型的尺寸超过了成型机工作台尺寸而无法一次成型，可采用分割STL模型的方法将一个STL模型分成多个STL模型，而后在成型机上依次加工，再将加工好的每个部分粘合还原成整体原型，这样解决了快速成型机加工尺寸范围有限的问题。

  首先读入STL格式文件，并将所有三角形面的顶点坐标乘以一个较大的数（如5000），使其变为整数，以利于提高运算速度。然后，将所有平行于X-Y平面的三角形面选作表层（如工件的底面或顶面），剩下的三角形面都用来计算是否与Z0+n△Z相交。其中，Z0为模型的最底层的Z面，△Z为切片层厚度，n为层数。如果相交，则交线为轮廓线，使交线彼此顺序头、尾相接，组成环。最后，确定义X、Y方向的网格线。

  答：基于RP的快速模具制造方法大体上分为直接法和间接法两大类。直接制模法是直接采用RP技术制作模具。间接制模法指利用RP原型间接地翻制模具。依据材质不同，间接制模法产出的模具大体上分为软质模具和硬质模具两大类。（课本P168）

  答：软质模具制造方法主要有硅橡胶浇注法、金属喷涂法、树脂浇注法等。（课本P169）3、硅橡胶模具有哪些优点？制模用硅橡胶分为哪两类？

  答：硅橡胶模具的优点有：拥有非常良好的柔性和弹性，能够制作结构较为复杂、花纹精细、无拔模斜度甚至具有倒拔模斜度以及具有深凹槽类的零件，制作周期短，制件质量高。

  答：在翻制硅橡胶模具时，硅橡胶模具的成本、寿命及尺寸精度是硅胶模制作的步骤中需重点考虑的因素。

  ①为使硅胶模大小适中，在搭建硅胶模型框的时候，通常使型框四壁、底面距RP模型边缘20mm，侧面挡板高度为RP模型的高度h（mm）再加上90mm，留出50mm的高度，以保证脱泡时硅胶不能溢出，

  ③对于较高的薄壁件，如果壁厚尺寸要求精确，在选择分型面时要注意将薄壁整体置于同一半模中，以减小因合模或模具捆绑时引起薄壁型腔的变形而导致壁厚尺寸误差。

  ④型框一般做成长方形或正方形，但是对于一些特殊结构的零件，为了节约硅胶，减少相关成本，可按其形状搭建型框。

  ⑤对于存在大面积平面形状的原型，当贴好分型面后，应合理选定浇道的位置及方向。

  ⑥在刀剖开模的时候，手术刀的行走路线是刀尖走直线，刀尾走曲线，使硅胶模的分模面形状不规则，这样做才能够确保上下模合模时准确定位，避免因合模错位引起的误差。

  1、简述KeltoolTM法快速制模工艺的基础原理和特点。（P204-205）

  2、简述RapidToolTM法快速制模工艺的基础原理和特点。（P206-207）

  答：概念模型可视化、设计评价、装配校核、快速模具的母模、直接制作快速模具

  答：设计和制作可植入假体、颌面修复、义耳制作、心血管模型制作、口腔种植体导板快4.速原型在组织工程领域的应用主要有哪几个方面？(P253-257)

  2、简述基于RP 和RT 的产品快速设计与制造集成系统的软硬件资源(p260)

  答：（1）造型软件;（2）结构分析软件;（3）工艺仿线）反求系统与数据拟合软件