激光快速成形（laser rapid prototyping：lrp）是將cad、cam、cnc、激光、精密伺服驅(qū)動和新材料等*技術(shù)集成的一種全新制造技術(shù)。與傳統(tǒng)制造方法相比具有：原形的復(fù)制性、互換性高；制造工藝與制造原形的幾何形狀無關(guān)；加工周期短、成本低，一般制造費(fèi)用降低50％，加工周期縮短70％以上；高度技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)設(shè)計制造一體化。 近期發(fā)展的lpr主要有：立體光造形（sla）技術(shù)；選擇性激光燒結(jié)（sls）技術(shù)；激光熔覆成形（lcf）技術(shù)；激光近形（lens）技術(shù)；激光薄片疊層制造（lom）技術(shù)；激光誘發(fā)熱應(yīng)力成形（lf）技術(shù)及三維印刷技術(shù)等。
立體光造形（sla）技術(shù)
sla技術(shù)又稱光固化快速成形技術(shù)，其原理是計算機(jī)控制激光束對光敏樹脂為原料的表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描，被掃描區(qū)域的樹脂薄層（約十分之幾毫米）產(chǎn)生光聚合反應(yīng)而固化，形成零件的一個薄層。工作臺下移一個層厚的距離，以便固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂，進(jìn)行下一層的掃描加工，如此反復(fù)，直到整個原形制造完畢。由于光聚合反應(yīng)是基于光的作用而不是基于熱的作用，故在工作時只需功率較低的激光源。此外，因?yàn)闆]有熱擴(kuò)散，加上鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能夠很好地控制，能保證聚合反應(yīng)不發(fā)生在激光點(diǎn)之外，因而加工精度高，表面質(zhì)量好，原材料的利用率接近100％，能制造形狀復(fù)雜、精細(xì)的零件，效率高。對于尺寸較大的零件，則可采用先分塊成形然后粘接的方法進(jìn)行制作。
美國、日本、德國、比利時等都投入了大zui的人力、物力研究該技術(shù)，并不斷有新產(chǎn)品問世。我國西安交通大學(xué)也研制成功了立體光造形機(jī)lps600a。目前，*有10多家工廠生產(chǎn)該產(chǎn)品。
●在汽車車身制造中的應(yīng)用
sla技術(shù)可制造出所需比例的精密鑄造模具，從而澆鑄出一定比例的車身金屬模型，利用此金屬模型可進(jìn)行風(fēng)洞和碰撞等試驗(yàn)，從而完成對車身zui終評價，以決定其設(shè)計是否合理。美國克萊斯勒公司已用sla技術(shù)制成了車身模型，將其放在高速風(fēng)洞中進(jìn)行空氣動力學(xué)試驗(yàn)分析，取得了令人滿意的效果，大大節(jié)約了試驗(yàn)費(fèi)用。
●用于汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管試驗(yàn)
進(jìn)氣管內(nèi)腔形狀是由十分復(fù)雜的自由曲面構(gòu)成的，它對提高進(jìn)氣效率、燃燒過程有十分重要的影響。設(shè)計過程中，需要對不同的進(jìn)氣管方案做氣道試驗(yàn)，傳統(tǒng)的方法是用手工方法加工出由幾十個截面來描述的氣管木?；蚴嗄＃儆蒙澳ｈT造進(jìn)氣管，加工中，木模工對圖紙的理解和本身的技術(shù)水平常導(dǎo)致零件與設(shè)計意圖的偏離，有時這種誤差的影響是顯著的。使用數(shù)控加工雖然能較好地反映出設(shè)計意圖，但其準(zhǔn)備時間長，特別是幾何形狀復(fù)雜時更是如此。英國rover公司使用快速成形技術(shù)生產(chǎn)進(jìn)氣管的外模及內(nèi)腔模，取得了令人滿意的效果。
選擇性激光燒結(jié)（sls）技術(shù)
sls技術(shù)與sla技術(shù)很相似，只是用粉末原料取代了液態(tài)光聚合物，并以一定的掃描速度和能量作用于粉末材料。該技術(shù)具有原材料選擇廣泛、多余材料易于清理、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，適用于原形及功能零件的制造。在成形過程中，激光工作參數(shù)以及粉末的特性和燒結(jié)氣氛是影響燒結(jié)成形質(zhì)量的重要參數(shù)。
●在汽車模具制造中應(yīng)用
美國德克薩斯州立大學(xué)研究的sls技術(shù)，已由美國dtm公司商品化。目前該公司已研制出sls2000系列第三代產(chǎn)品。該系統(tǒng)能燒結(jié)蠟、聚碳酸酯、尼龍、金屬等各種材料。用該系統(tǒng)制造的鋼銅合金注塑模具，可注塑5萬件工件。近年來基于rpm技術(shù)模具制造技術(shù)已從zui初的原形制造，發(fā)展到快速工模具制造，成為國內(nèi)外應(yīng)用研究開發(fā)的重點(diǎn)。基于rpm的模具制造方法可分為直接制幀法和間接制模法。
直接制模法是直接采用rpm技術(shù)制作模具，在rpm技術(shù)諸方法中能夠直接制作金屬模具的是sls法。用這種方法制造的鋼制銅合金注射模，壽命可達(dá)5萬件以上。但此法在燒結(jié)過程中材料發(fā)生較大收縮，精度難以控制。
間接制模法可分為：
（1）軟質(zhì)簡易模具的制作
采用硅橡膠、金屬粉環(huán)氧樹脂粉和低熔點(diǎn)合金等將原形準(zhǔn)確復(fù)制成模具，或?qū)υ芜M(jìn)行表面處理，用金屬噴涂法或物理蒸發(fā)沉積法鍍上一層熔點(diǎn)較低的合金來制作模具。這些簡易模具的壽命為50～5000件，由于其制造成本低、周期短，特別適合于產(chǎn)品試制階段的小批量生產(chǎn)。
（2）鋼質(zhì)模具的制作
將rpm技術(shù)與精密鑄造技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)金屬模的快速制造?；蛘咧苯又圃斐鰪?fù)形精度較高的edm電極，用于注塑模、鍛模、壓鑄等鋼制模具形腔的加工。一個中等大小、較為復(fù)雜的電極一般4～8h即可完成，復(fù)形精度*工程要求。福特汽車公司用此技術(shù)制造汽車模具取得了滿意的效果。上海交通大學(xué)也已通過rp與精密鑄造結(jié)合的方法為汽車及汽車輪胎等行業(yè)生產(chǎn)進(jìn)口替代模具計80余副。與傳統(tǒng)機(jī)加工法相比，快速模具制造的制作成本及周期大大降低。我國每年需進(jìn)口模具達(dá)8億多美元，主要是復(fù)雜模具和精密模具，因此，sls技術(shù)在未來的汽車模具制造業(yè)中的應(yīng)用前景十分廣闊。
●在汽車燈具制造上的應(yīng)用
汽車燈具大多數(shù)的形狀是不規(guī)則的，曲面復(fù)雜，模具制造難度很大。通過快速成形技術(shù)，可以很快得到的產(chǎn)品試樣，為模具設(shè)計cad和cam提供了有利的參考。同時，也可以通過快速成形技術(shù)，用熔模鑄造的方法快速、高精度地制造出燈具模具。
激光熔覆成形（lcf）技術(shù)
lcf技術(shù)的工作原理與其他快速成形技術(shù)基本相同，也是通過對工作臺數(shù)控，實(shí)現(xiàn)激光束對粉末的掃描、熔覆，zui終成形出所需形狀的零件。研究結(jié)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(qiáng)分布、掃描速度、掃描間隔、掃描方式、送粉裝置、送粉量及粉末顆粒的大小等因素均對成形零件的精度和強(qiáng)度有影響。
與其他快速成形技術(shù)的區(qū)別在于，激光熔覆成形能制成非常致密的金屬零件，其強(qiáng)度達(dá)到甚至超過常規(guī)鑄造或鍛造方法生產(chǎn)的零件，因而具有良好的應(yīng)用前景。
激光近形（lens）技術(shù)
lens技術(shù)是將sls技術(shù)和lcf技術(shù)相結(jié)合，并保持了這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。選用的金屬粉末有三種形式：
（1）單一金屬；
（2）金屬加低熔點(diǎn)金屬粘結(jié)劑；
（3）金屬加有機(jī)粘結(jié)劑。由于采用的是鋪粉方式，所以不管使用哪種形式的粉末，激光燒結(jié)后的金屬的密度較低、多孔隙、強(qiáng)度較低。要提高燒結(jié)零件強(qiáng)度，必須進(jìn)行后處理，如浸滲樹脂、低熔點(diǎn)金屬，或進(jìn)行熱等靜壓處理。但這些后處理會改變金屬零件的精度。
激光薄片疊層制造（lom）技術(shù)
lom技術(shù)是一種常用來制作模具的新型快速成形技術(shù)。其原理是先用大功率激光束切割金屬薄片，然后將多層薄片疊加，并使其形狀逐漸發(fā)生變化，zui終獲得所需原形的立體幾何形狀。
lom技術(shù)制作沖模，其成本約比傳統(tǒng)方法節(jié)約1/2，生產(chǎn)周期大大縮短。用來制作復(fù)合模、薄料模、級進(jìn)模等，經(jīng)濟(jì)效益也甚為顯著。該技術(shù)在國外已經(jīng)得到了廣泛的使用。
激光誘發(fā)熱應(yīng)力成形（lf）技術(shù)
lf技術(shù)的原理是基于金屬熱脹冷縮的特性，即對材料進(jìn)行不均勻加熱，產(chǎn)生預(yù)定的塑性變形。該技術(shù)具有下列特點(diǎn)：
（1）無模具成形：生產(chǎn)周期短、柔性大，特別適合單件小批量或大形工件的生產(chǎn)；
（2）無外力成形：材料變形的根源在于其內(nèi)部的熱應(yīng)力；
（3）非接觸式成形：成形精度高、無工模具磨損，可用于精密件的制造；
（4）熱態(tài)累積成形：能夠成形常溫下的難變形材料或高硬化指數(shù)金屬，而且能夠產(chǎn)生自冷硬化效果，使變形區(qū)材料的組織與性能得以改善。