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
Bs?7:kN( yQ#:J9HMJ 1.任何……无论多复杂的形状都非常容易成形
^rvx!?zO 2.任谁……因无机器各部动作干涉问题,对操作者无熟练要求
+f*OliMD 3.即刻……因无需准备工具夹具等,可迅即开始加工
btdb%Q* 4.自动……加工过程完全自动化,可完全无人运转
"#( T 5.安静……无加工噪音,振动,无大量切屑
;<G=M2 6.短期……可在短时间内制作模型,交货快,费用省
~QvqG{bFB []a[v%PkG RP种类 ynA|}X G$ _yy: 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:
dnV[ P 1.液态制程(Liquid Process)
~T) Q$ 2.粉末制程(Power Process)
@?YRuwp L 3.塑料挤出制程(Polymer Extrusion Process)
V& C/Z}\ 4.纸层积制程(Paper Lauination Process)
+}f9 5.面曝光制程(Solid Ground Curing)
r5!/[_l 6.3-D印刷制程(3-Dimensional Printing)
s21wxu: _`64gS}^ 1.液态制程(Liquid Process)
!Hys3AP S"Zp D.XX 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:
E;<l(.Ar kOh{l: 2-+ (I)具有相当良好之表面质量,可以做为RTV模之母型
H\XP\4#u (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。
4)1s M=u (3)材料收缩量很小,故成品之弯曲程度亦最低。
keB&Bjd& (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"。
TDd{.8qf KiJT!moB 最佳应用范围:
oh$Q6G Ur*6Gi6 (1)以艺术用途为主要考虑之概念模型。
wm+/e#'& (2)以复杂度、精度为主要考虑之成品。
u]vQ>Uu (3)需后续制程(如RTV模具)之母型。
'uq#ai[5I (4)某些快速仿制之应用。
eds26( 0_CN/5F 2.粉末制程(PowerProcess)
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{h+ tU_y6 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:
>Wz;ySEz @:KJYm[ (1)可快速交货(依成品大小区分,一般约在2一4天)
z)HD`Ho (2)不需支撑。
;A#`]-i C (3)可直接制造出金属件,同应用于塑料射出成形之暂用模。
^5=B`aich (4)可于表面涂布一层树脂增加成品强度。
44-R! 7EXI6jGJ| 应用范围:
b$Vz2Fzx CZ nOui (1)相当完美的概念模型且兼其部份功能性。
hUYd0qEbEt (2)当表面粗度不是首要考置时可广泛被用于铸造之母型。
%'[&U# - (3)吹气成型模产品原型(如瓶子)。
yz0zFfiX (4)功能测试用产品原型(如流场测试)。
Yot?=T};3{ R58-wUto 3.塑料挤出制程(Polymer Extrusion Process)
'Y]mOD^p +wkjS r`e 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:
IEU^#=n #lkM=lY' (1)操作环境干净、安全可在办公室环境下进行。
o`Ta("9^ (2)时效及成本效益极佳。
&gjF4~W] (3)材料之重量与感觉与ABS相近。
Dgy]ae(Hb3 (4)材料缩小率低(约在0.005一0.008之间)。
8stwg' YX`7Hm, 应用范围:
[o?*"c 9~ l
hsH (1)小齿轮,尤其是具有小齿者。
zL\OB?)5J (2)小功能件。
X,LD (3)薄壁小件。
{#{DH?=^)u (4)造模用缩小比例件。
-=(!g&0 _r2J7& 4.纸层积制程(Paper Lauination Process)
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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:
P LueVz gH G (1)系统购置成本低。
{uHU]6d3qy (2)可在办公室环境下使用。
$#]]K (3)时效佳。
7PkJ-JBA Mb]rY>B4 应用范围:
qM.bF&&Go lv]hTH 4T (1)设计确认模型。
:hM/f (2)翻砂铸造用母型。
0C>%LJ8r &-mX , 5.面曝光制程(Solid Ground Curing)
SI=yI- 3K_A<j: 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:
A*um{E+ qkC/\
优点:
Uy$)%dYfq5 3%E74 mOcD (1)不须支撑者。
u07pq4Ly (2)工作环境可适用于办公室。
IEzaK (3)时效佳。
,JEFGI{ rW0FA 应用范围:
B4mR9HMh HTyLJe (1)最适于设计确认。
]X^rU`": (2)加工性之评估件。
s%W<dDINl X0n~-m"m RP应用实例 AqV7\gdOC uxzze~_+C 快速原型技术乃是将复杂的计算机3D实体(如手工具本体及零组件)经软件处理切成2D的切片﹐各切层积层推迭后﹐经快速原型机快速制造实体原型之技术﹔快速模具技术为利用快速原型对象快速制作对象暂用模具之技术。自从1988年第一台商用RP机器开发以来﹐快速原型与快速模具技术被广泛应用于各大产业(尤其是汽机车及3C产业)的产品开发流程中﹐主要原因是这些技术发展已渐成熟而且应用成效良好﹐符合快速开发制造的目的。
Ck!VV2U# OdB?_.+$ RP 应用实例

RP未来发展方向
dx+hhg \L 4Z/Q=Mq2 RP系统正式开发上市后,短短数年间,各式各样的新系统,纷纷被开发上市、且发展呈相当多样化,更由于各种RP系统使用材料的不同、制程的不同、机体构造的不同…….等,导致各种RP系统各具特色。况且,使用者在选购RP系统时,亦有各种不同的用途及功能需求。因此,RP系统虽然各有优缺点,但却没有一套RP系统可以满足使用者的所有需求。一套RP系统对使用者是否适合,端视使用者的主要应用范围是否适合该套系统的功能特性而定。使用者在购买前应从多方面考虑 (使用材料特性、精度、生产速度、应用范围、成品强度等……)审核评估,才能找出最适合自己的系统。RP系统可趋向于二大类型式:
Bn(W"=1 g2T -TG'd 高价型RP系统:具高精度,但价格昂贵,适合高应用之RP系统,如EOS、SOUP、SLA等‥‥‥。
%y%j*B!% YE9,KVV;$n 廉价型RP系统:精度较差但价格低廉,可置在办公之桌上型3D Printer,主要用来做设计确认辅助之用。
oD$J0{K6 rhb@FE)Mc 未来发展趋势可分为新的成型方式、材料配方的开发及制程上的改善。在材料的配方上,期望能更快速的制造出更精确、机械性质更坚硬且可以后加工的原型,以满足直接可以有功能性运用的原型制作,甚至医学用模型的医学用材料开发。在制程上,成形扫瞄路径的持续研究,期望以较少的层数及扫瞄路径(较快的速度),加速原型的制作及减少原型的变形。例如自动调适的层厚设定(Adaptive Slicing)已经开始被重视,藉由对成型轴方向低钭率轮廓的变化,采用厚层成形以在相同精度要求下,缩短制作时间;弹性层加工以精密的轮廓构建及弹性的内部充填,大幅节省原型制作的时间。