激光快速成型（laser rapid prototyping：LRP）是將CAD、CAM、CNC、激光（guāng）、精密伺服驅動和新材料等先進（jìn）技術集成的一種全（quán）新製造技術。與傳統製造方法相比，它具有原型的複製性、互換性高；製造工藝與製（zhì）造原型（xíng）的幾何形狀無關；加工周期（qī）短、成本低等優勢，一般製造費用降低50%，加工周期縮短70%以上；高度技（jì）術集成，實現設計製造一體化。

近（jìn）期發展的LPR主（zhǔ）要（yào）有：立體光造型(SLA) 技術；選（xuǎn）擇性激光燒結(SLS) 技（jì）術；熔絲堆積成形（FDM）技術；激光熔覆成形（LCF）技術（shù）；激光（guāng）近形（LENS）技術；激（jī）光（guāng）薄片疊層製造(LOM）技術；激光誘發熱應（yīng）力成形（LF）技術及三（sān）維印刷技術等。

一、立體光造形(SLA)技術

SLA技術又稱光固化快速成形（xíng）技術，其原（yuán）理是計（jì）算機控製激光（guāng）束對光敏樹脂為原料的表麵（miàn）進行（háng）逐點掃描，被掃描區域的樹脂薄層（céng）（約十分之幾毫（háo）米）產生光聚合反應而固化，形成零件的一個薄層（céng）。工作台（tái）下移一（yī）個層（céng）厚的距離，以便固化好的樹脂表麵再敷上一層新的液態樹脂，進行下一層的掃描加工，如此反複（fù），直到（dào）整個原型製造完畢（bì）。由於光聚合反應是基於光（guāng）的（de）作用而不是基於熱（rè）的作用，故在工作時隻需功率較低的激光源。此外，因為沒有熱擴散，加上（shàng）鏈（liàn）式反（fǎn）應能夠很好地（dì）控（kòng）製（zhì），能保證聚合反應不（bú）發生在激光點之外，因而加工精度高，表麵質量好，原材料的利用（yòng）率接近100%，能製造形狀複雜、精細的零件，效率高。對於尺寸（cùn）較大（dà）的零件，則可采用先分塊成型，然後粘接的方法進行製作。

美國、日本、德國、比利時等都投入了大（dà）量的人力、物（wù）力研究該技術，並不斷有新產品（pǐn）問世。我國西安交通大學也研製成功了立體光造型機LPS600a。目前，全世界有10多家工（gōng）廠生產該產品。

在汽車車身製造中的應用 SLA技術可製造出所需比例（lì）的精密鑄造模具，從而澆鑄出（chū）一定比（bǐ）例的車身金屬（shǔ）模型，利用此金屬模型可進行風洞和碰撞等試驗，從而完成對車身最終評價，以（yǐ）決定其設計是否合理。美國克萊斯勒公司已用SLA技術製成了車身模型，將其放在高速風洞中進行空氣動力學試（shì）驗分析，取得了令人滿意（yì）的效果，大大（dà）節約了試驗費用。

用於汽車發動機進氣管試驗。進氣管內腔形狀是由十分（fèn）複雜的自由曲麵構成的，它對提高進氣效率、燃燒過程有十分重要的影響。設計過程中，需要對不同的進氣管方案做氣（qì）道試驗，傳統的（de）方法是用手工方法加工出由幾十個截麵來描述的氣管木模或石膏模，再用砂模鑄（zhù）造進氣管，加工（gōng）中，木模工對圖紙的理（lǐ）解和本身的技術水平（píng）常導致零件與設計意圖的偏離，有時這種（zhǒng）誤差（chà）的影響是顯著的。使用數控加工雖然能較好地（dì）反（fǎn）映出設計意（yì）圖（tú），但其準備時間長，特別是幾（jǐ）何形狀複雜時更是如此。英國rover公司使用快（kuài）速成型技術生產進（jìn）氣管的外模及內（nèi）腔模，取得了令人（rén）滿意（yì）的效果。

二、選擇性激光燒結（SLS）技術（shù）

SLS技術與SLA技術很相似，隻是用粉末原料取代了液態光聚合物（wù），並以（yǐ）一定的掃描速度和能量作用於粉末材料。該技術具（jù）有原材料（liào）選擇廣泛、多餘材料易於清理、應用範圍廣等優點，適用於原型及功能（néng）零件的製造。在成形過程中（zhōng），激光工（gōng）作參數以及粉末的特性和（hé）燒結氣氛是影響燒結成形質量的重要參數。

在汽車模具製造（zào）中應用（yòng）。美（měi）國德克薩斯州立大學研究的SLS技術，已（yǐ）由美國dtm公司商品化。目前該公司已研製出SLS2000係列第三代（dài）產品。該係統能燒結蠟、聚碳酸酯、尼龍、金屬等各種材料。用該係統（tǒng）製造的鋼銅合金注塑模具，可注塑5萬件工件。近年來基於RPM技術模（mó）具製造（zào）技（jì）術已（yǐ）從最初的原型製造，發展（zhǎn）到快速工模具製造，成（chéng）為國內外應用研究開發的重點。基於RPM的模具製造方法可分為直接製模法和間接（jiē）製模法（fǎ）。

直接製模法是直接采用RPM技術製作模具，在RPM技（jì）術諸方（fāng）法中能夠直接製作金屬（shǔ）模（mó）具的是SLS法（fǎ）。用這種方法製造的鋼製銅合金注射模（mó），壽命可達5萬件以上。但此法在燒結過程中材料發生較大收縮，精度難以控製。

間接（jiē）製模（mó）法（fǎ）可分為：

1、軟質簡易（yì）模具的（de）製作。采用矽（guī）橡膠、金（jīn）屬粉環氧樹脂粉和低熔點合金等將原型準確複製成模（mó）具，或對原型進行表麵處理，用金屬（shǔ）噴塗法或物理蒸發沉積法（fǎ）鍍上一層熔點較低的（de）合金（jīn）來製作模具。這些簡易模具的壽命為（wéi）50~5000件，由於其製造成本低、周期短，特別適合於產品試製階段的小批（pī）量生產（chǎn）。

2、鋼質模具的製作。將RPM技術與精密鑄造技術相結合，可實現金屬模的（de）快速製造。或者直接製造出複形精度較高的EDM電極，用於（yú）注塑模、鍛模、壓鑄等鋼製模具型腔的加工。一個中等大小、較（jiào）為複雜的電極一般4~8h即（jí）可完成，複形精度完全滿足工程要求。福（fú）特汽車公司用此（cǐ）技（jì）術製造汽車模具取得了滿意的效果。上海交通大學（xué）也（yě）已通過rp與精密鑄造結合的（de）方法為汽車及汽（qì）車輪（lún）胎等行業生產進（jìn）口替代模具計80餘副（fù）。與傳統機加工法相比，快速模具製造的（de）製作成本及周期大大降（jiàng）低。我國（guó）每年需進口模（mó）具達8億多美元，主（zhǔ）要是複雜模具和精密（mì）模具，因此，SLS技術（shù）在未來的汽車模具製造業中的應用前景十分廣闊。

在汽車（chē）燈具製造上的應用（yòng）。汽車燈具大多數的形狀是不規則的，曲麵複雜，模具製造難度很大。通過快速成型技（jì）術（shù），可以很快得（dé）到精確（què）的產品試樣，為模具設計CAD和CAM提供（gòng）了有利的（de）參考。同時，也可以通過快速成型技（jì）術，用熔模鑄造的方法快速、高精度地製造出燈具模具。

三、熔絲堆積成型（xíng）（FDM）技術

FDM的材料一般是（shì）熱塑性材料，如蠟、ABS、尼龍等，以絲狀（zhuàng）供料。材料在噴頭（tóu）內被加（jiā）熱熔化，噴頭沿零件截麵輪廓（kuò）和填充軌跡運（yùn）動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速固化，並與周圍的材料粘結（jié）。

1、FDM工（gōng）藝不用激（jī）光，因此使（shǐ）用、維護簡單，成本較（jiào）低。

2、用蠟成形的零件（jiàn）原型，可以直接用於失蠟鑄造。

3、用ABS製造的原型因具有較高強（qiáng）度而（ér）在產品（pǐn）設計、測試與評估等（děng）方麵得到廣泛應用。

4、由於以FDM工藝（yì）為代表的熔融材料堆積成（chéng）型具有一些（xiē）顯（xiǎn）著優點，該工藝發展極為迅（xùn）速。

四、激光熔覆成型（lcf）技術

　　lcf技術的工作（zuò）原理與（yǔ）其他快速成型（xíng）技術基本相同（tóng），也是通過對工作台數控，實現激光束對粉末的掃描、熔覆，最（zuì）終成（chéng）型出所需形狀的零件。研究結果表明：零件切片方式、激光熔覆層厚度、激光器輸出功率、光斑大小、光強分布（bù）、掃描速度、掃描間隔、掃描方（fāng）式、送粉（fěn）裝（zhuāng）置、送粉量及粉末顆粒的大小（xiǎo）等（děng）因素均對成形零件的精度和強度有影響。

與其他快速成型技術的區別在於，激光熔覆成（chéng）型能製成非常致密的金屬零件，其強度達到甚至超過常規（guī）鑄造或鍛造方法生產的零件（jiàn），因而具有良好的應用前景。

　　五、激（jī）光近形（LENS）技術

　　LENS技術是將（jiāng）SLS技術和LCF技術相結合，並保持了這兩種技術的優點。選用（yòng）的金屬粉末有三種形式：

1、單一金屬；

2、金屬加低熔點金屬粘結劑；

3、金屬加有機粘結劑。由於采用的是鋪粉方式（shì），所以不管使用哪種形式的粉末，激光燒結後（hòu）的金屬的密度較低、多孔隙、強度較低。要提（tí）高燒（shāo）結零件強度，必須進行後處理，如浸滲樹脂、低熔點金屬，或進行熱等靜壓處理。但這些後處理（lǐ）會改變金（jīn）屬零件的精度。

六、激光薄（báo）片疊層製造（LOM）技術

　　LOM技術是一種常用來製作模具的新型快速成型（xíng）技（jì）術（shù）。其原理是先用大功（gōng）率激光（guāng）束切割金屬（shǔ）薄片，然後將多層薄片疊加，並使（shǐ）其（qí）形狀逐漸發生（shēng）變化，最終獲得（dé）所需原型的立體幾何形狀。

LOM技術製作衝模，其成本約比傳（chuán）統方（fāng）法（fǎ）節約1/2，生產周期大大縮短。用來製作複合模、薄料模（mó）、級進模等，經濟效益也甚為顯（xiǎn）著（zhe）。該技術在（zài）國外已經得到了（le）廣泛的使用。

　　七、激光誘發（fā）熱應力成型（LF）技術

　　LF技術的原理是基於金（jīn）屬熱（rè）脹冷縮的特性，即對材料進行不均勻加熱，產（chǎn）生預定的塑性變形。該技術具有（yǒu）下列特（tè）點：

1、無模具成型（xíng）：生產周期短、柔性大，特別適合單（dān）件小批量（liàng）或大型工件（jiàn）的生產；

2、無外力成型：材料變形的根源在於其內部的熱應力（lì）；

3、非接觸式（shì）成（chéng）型：成型精度高、無工模具磨（mó）損，可用於精密件的製造；

4、熱態累積成型：能夠成型常溫下（xià）的難變形材料或高硬化指數金屬，而且能夠產生自冷硬化效果，使變（biàn）形區材（cái）料的（de）組織與性（xìng）能得以改（gǎi）善。

德國學者m.geiger及f.vollertsen等在激光成型與其他加工方法的複合化加工等方麵（miàn）進行了大量研究，目前（qián）該（gāi）技術己被運用（yòng）於汽車覆蓋件（jiàn）的柔性（xìng）校平和其他異形件的成型等。