隨著全球市場壹體化的形成，制造業的競爭十分激烈，產品的開發速度日益成為競爭的主要矛盾。在這種情況下，自主快速產品開發（快速設計和快速工模具）的能力成為制造業全球競爭的實力基礎。同時，制造業為滿足日益變化的用戶需求，又要求制造技術有較強的靈活性，能夠以小批量甚至單件生產，而不增加產品的成本。因此，產品開發的速度和制造技術的柔性就變得十分關鍵了。
快速原型制造技術（RPM, Rapid Prototyping Manufacturing）就是在這種社會背景下，於20世紀80年代後期產生於美國並很快擴展到日本及歐洲，是近年來制造技術領域的壹項重大突破。
1 快速原型制造技術的原理
快速原型制造技術是集材料成形、CAD、數控、激光等技術為壹體的綜合技術，是實現從零件設計到三維實體原型制造壹體化的系統技術。
快速原型制造技術的基本原理是：在沒有任何模具、刀具和工裝的條件下，根據三維CAD模型的分層數據，對材料進行堆積（或疊加），快速地制造出任意復雜程度的產品原型或零件的壹種數字化成形技術，如圖2-65所示。快速原型制造主要包括以下四部分：
（1）零件CAD數據模型的構建。構建三維CAD數據模型的方法有兩種：①基於構思的三維造型。設計人員應用各種三維CAD造型系統，如Pro/E、UG、Solidworks等進行零件的三維實體造型，即將設計人員所構思的零件概念模型轉變為三維CAD數據模型。②基於實體數據的三維造型。設計人員通過三坐標測量機、激光掃描儀、核磁***振圖像、實體影像等方法對三維實體進行反求、計算並建立三維模型。
（2）數據轉換文件的生成。由三維造型系統將零件CAD數據模型轉換成壹種可被快速成型系統接受的數據文件，如STL、IGES等格式文件。STL文件是對三維實體內外表面進行離散化後形成的文件，STL文件易於進行模型的分層切片處理，故已成為目前絕大多數快速成型系統所接受的文件格式。目前所有CAD造型系統也均具有對三維實體輸出STL文件的功能。
圖2-65 RPM技術原理
（3）模型的分層切片。將三維實體模型沿給定的方向（壹般沿z軸）切成壹個個二維薄片，即進行離散化。可以根據快速成型系統的成形精度選擇薄片的厚度，如0.05～0.5mm。
（4）快速堆積成型。以平面加工方式有序地連續疊加，得到三維實體。隨著RPM技術的發展和人們對該項技術認識的深入，它的內涵也在逐步擴大。目前快速原型技術包括壹切由CAD直接驅動的成型過程，而主要的技術特征就是成型的快捷性。對於材料的轉移形式可以是自由添加、去除以及添加和去除相結合等形式。
PRM技術的具體工藝有30余種，其中分層實體制造（LOM）、選擇性激光燒結（SLS）、熔融沈積造型（FDM）、立體光刻（SAL）在技術上最為成熟，並已得到很好商品化的方法。
下面以熔融沈積造型（FDM）為例介紹其工藝方法。
2 熔融沈積造型的工藝方法
熔融沈積造型（FDM, Fused Deposition Modeling）是根據CAD模型確定的幾何信息，絲狀材料由送絲機構送進噴頭，並在噴頭內采用壹個加熱器將絲狀材料加熱成半流動狀態。噴頭在計算機的控制下根據片層參數沿零件截面輪廓和填充軌跡運動，同時擠壓並控制流量，使黏稠流體均勻地鋪撒在斷面層上，壹層層堆積，從而制造出零件原型。其工作原理如圖2-66所示，圖2-67是利用熔融沈積造型原理圖的3D打印機外形，圖2-68是熔融沈積造型的作品，熔融沈積造型所采用的材料有ABS工程塑料、蠟、聚乙烯、聚丙烯、陶瓷和尼龍等。
圖2-66 熔融沈積造型原理圖
圖2-67 3D打印機外形
圖2-68 FDM的作品