Rapid Phototyping 中文译为快速成型、快速造型或快速造形,主要是指运用某些特殊设计。此种技术可以将设计与原型加以连结,也就是可以将设计者的概念在计算机中建立模型,并利用 RP机器以层层堆栈的方式迅速制作出原型。其原理如图所示。

RP制程的优点
pNzGpCk [?`c> 1.任何……无论多复杂的形状都非常容易成形
4)nQBFX 2.任谁……因无机器各部动作干涉问题,对操作者无熟练要求
OG}D;Ew 3.即刻……因无需准备工具夹具等,可迅即开始加工
>taZw' 4.自动……加工过程完全自动化,可完全无人运转
[f'DxZF- 5.安静……无加工噪音,振动,无大量切屑
Iq[,)$ 6.短期……可在短时间内制作模型,交货快,费用省
f?C !Br} 7u^6`P RP种类 ,P d2ZfZ Mhw\i&*U 自1987年美国3D Systems公司首先公开系统以来,各先进国家陆绩开发出各式各样的系统,大致可分成以下几大类:
[}_ar 1.液态制程(Liquid Process)
h@D4~(r 2.粉末制程(Power Process)
]H|1quT 3.塑料挤出制程(Polymer Extrusion Process)
r4qFEFV3% 4.纸层积制程(Paper Lauination Process)
5+O#5"v_ 5.面曝光制程(Solid Ground Curing)
, 0rC_)&B 6.3-D印刷制程(3-Dimensional Printing)
u$[T8UqF 7iKbd 1.液态制程(Liquid Process)
t(MlZ>H &WHEP dD 液态制程亦被称为光造形法(Stereo Lithography Apparatus),系以紫外线光束照射光硬化树脂,使被照射之树脂固化逐层堆栈。而制造出产品原型。目前使用此原理之RP系统包括,最早公开上市之SLA系统(美国3DSystems公司),日本的SOUP系统(CMET公司)及SCS系统(D-MEC公司)等10余种此类系统被开发并公开上市。截至目前该类系统占有RP市场的比例最高,以日本为例,前述三家公司之光造形系统即占有日本RP市场的70%以上。此类系统之加工原理如图所示。

优点:
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6i_ (I)具有相当良好之表面质量,可以做为RTV模之母型
f i!wrvO (2)原型实物可以很迅速、且轻易地修整到许多美术品模具母型所需之表面质量。
Z{n7z$s* (3)材料收缩量很小,故成品之弯曲程度亦最低。
HF\L`dJX? (4)公差范围在±0.1%范围以内,而且在X、Y轴之公差更低,在5”之成品公差可控制在±0.003"之内,而缩水率约在每英吋±0.001"。
/aJl0GL4! BWX&5"" 最佳应用范围:
4p~:(U[q j{P,(- (1)以艺术用途为主要考虑之概念模型。
_H8)O2mJ (2)以复杂度、精度为主要考虑之成品。
o#wF/ I (3)需后续制程(如RTV模具)之母型。
sEvJ!$Tt?I (4)某些快速仿制之应用。
<STjB,_s xI~\15PhG 2.粉末制程(PowerProcess)
r/O(EW#=8 Qg
_?..% 此类制程系以雷射光照射烧结粉末状塑性材料或金属粉末,使其结合而成型,铺设粉未系以滚筒左、右滚动方式达成在工作平台上铺上一层、一层均匀的粉末。此类系统主要有美国DTM公司的SLS系统及德国EOS公司之Stereos系统等,其原理如图所示

优点:
gi@+27; ^?xXP=/ (1)可快速交货(依成品大小区分,一般约在2一4天)
"5jZS6A] (2)不需支撑。
j4}aK2[< (3)可直接制造出金属件,同应用于塑料射出成形之暂用模。
dYV)lMJ* (4)可于表面涂布一层树脂增加成品强度。
*G~c6BZ $@&bK2@.( 应用范围:
=C\S6bF% HKcipDW (1)相当完美的概念模型且兼其部份功能性。
uR)@v^$FE (2)当表面粗度不是首要考置时可广泛被用于铸造之母型。
Y!*,G]7 (3)吹气成型模产品原型(如瓶子)。
Z gU;=. (4)功能测试用产品原型(如流场测试)。
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L 3.塑料挤出制程(Polymer Extrusion Process)
iy: ;g #lLL5ji 此类系统传以加热头(Heated Head)熔化线状之热塑性材料,并从加热头经内喷嘴均匀挤出,遂层堆积成型。主要的系统有美国sratasys公司的FDM系统。其加工原理如图所示。

优点:
-GKelz?h> T8hQ< \g (1)操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
WD?V1:>+ (2)时效及成本效益极佳。
kkOYC?zE? (3)材料之重量与感觉与ABS相近。
oG*lUh} (4)材料缩小率低(约在0.005一0.008之间)。
%""CacX *BO4"3Z 应用范围:
In;z\"NN4 [7s5Vt| (1)小齿轮,尤其是具有小齿者。
t=e0z^2i+ (2)小功能件。
D@JHi'F (3)薄壁小件。
gCm?nb) (4)造模用缩小比例件。
ev guw*u s{:
Mu~v 4.纸层积制程(Paper Lauination Process)
<zDe;& +`4}bc,G 此类系统系以薄片材料(纸为主),经由雷射切割出每一层的形状,并加热粘合而成型,主要的系统有美国Helisys公司的LOM系统及日本Kira公司的Solid Centel系统等,其中Kira公司的系统可采用普通纸,且以特殊刀片切割形状,使用上更为方便且价格低廉,其加工原理如图所示。


优点:
Sl_zO?/PF z
vYDE] (1)系统购置成本低。
$c y:G (2)可在办公室环境下使用。
?\pE#~m (3)时效佳。
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[."%rzN 应用范围:
IIR?@/q O#U"c5% (1)设计确认模型。
P<&/$x6 (2)翻砂铸造用母型。
0$_imjZ C1do]1VH 5.面曝光制程(Solid Ground Curing)
'_&(Iwu aKUr":z 以色列的Cubita(公司开发的此种系统称为SGC系统,系以紫外线照射每一层断面形状而产生光罩,再以紫外线透过光罩之透明区域,使其下之树脂固化,未固化(阴暗区域)之树脂需去除后补上一层蜡,经机械加工整平后,再重复上述步骤,遂层堆积成型,其成型原理如图所示。

优点:
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j35 s+w<!`- (1)不需另增支撑。
h9-Ky@X` (2)整层一次成型,时效佳。
J-ZM1HoB (3)精度佳,约在0.1%左右。
=dw1Q dB,#`tc=, 应用范围:
eJA{]^Zf [;2:lbPx (1)最适需要多件原型之场合。
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" (2)可用于需翻制模具之母型。
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W5|.ZN (3)部份功能性需求之产品开发原型。
7fEV/j (4)大型件。
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%~9= 6.3-D印刷制程(3-Dimensional Printing)
W.R'2R# ri;M7rg`.{ 此种制程系以类似喷墨式打印机之方式,将陶瓷或金属粉末喷洒在一基板,再由一喷嘴喷出黏结剂加黏结,最后逐层堆积成型。此类系统主要有MIT所发展的3-D Printing系统及Sanders Prototype之3D Plotting等……,其加工原理如图所示。

优点:
8WGM%n#q 3d<HIG^W} (1)不须支撑者。
`;qZ$HH (2)工作环境可适用于办公室。
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(3)时效佳。
T> 'Vaxo IjRmpVcwN 应用范围:
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