快速自动成型(Rapid Prototyping)技术是近年来发展起来的直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称，它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。
快速自动成型技术问世不到十年，已实现了相当大的市场，发展非常迅速。人们对材料逐层添加法这种新的制造方法已逐步适应。制造行业的工作人员都想方设法利用这种现代化手段，与传统制造技术的接轨工作也进展顺利。人们用其长避其短，效益非凡。与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段一起，快速自动成型已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。
快速成型的过程是首先生成一个产品的三维CAD实体模型或曲面模型文件，将其转换成STL文件格式，再用一软件从STL文件“切”(Slice) 出设定厚度的一系列的片层，或者直接从CAD文件切出一系列的片层，这些片层按次序累积起来仍是所设计零件的形状。然后，将上述每一片层的资料传到快速自动成型机中去，类似于计算机向打印机传递打印信息，用材料添加法依次将每一层做出来并同时连结各层，直到完成整个零件。因此，快速自动成型可定义为一种将计算机中储存的任意三维型体信息通过材料逐层添加法直接制造出来,而不需要特殊的模具、工具或人工干涉的新型制造技术。
快速成型技术与传统方法相比具有独特的优越性和特点：
- 产品制造过程几乎与零件的复杂性无关，可实现自由制造(Free Form Fabrication)，这是传统方法无法比拟的。
- 产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发和单件小批量零件的生产。
- 由于采用非接触加工的方式，没有工具更换和磨损之类的问题，可做到无人值守，无需机加工方面的专门知识就可操作。
- 无切割、噪音和振动等，有利于环保。
- 整个生产过程数字化，与CAD模型具有直接的关联，零件可大可小，所见即所得，可随时修改，随时制造。
- 与传统方法结合，可实现快速铸造，快速模具制造、小批量零件生产等功能，为传统制造方法注入新的活力。
图1 选区激光烧结原理 |
AFS的快速成型技术采用的是选区激光烧结（Selective Laser Sintering，缩写SLS）原理。成型系统的主体结构是在一封闭成型室中装有两个活塞机构，一个用于供粉，另一个用于成型。成型过程开始，供粉活塞上移一定量，铺粉滚筒将粉均匀地铺在加工平面上。激光束在计算机的控制下透过激光窗口以一定的速度和能量密度扫描。激光束的开与关与待成型零件的第一层信息相关。激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的片层，未扫过的地方仍然是松散的粉末，这样零件的第一层就制造出来了。这时，成型活塞下移一定距离，这个距离与设计零件的切片厚度一致，而供粉活塞上移一定量。铺粉滚筒再次将粉末铺平后，激光束开始依照设计零件第二层的信息扫描。激光扫过之后，所形成的第二个片层同时也烧结在第一层上。如此反复，一个三维实体就制造出来了。
选区激光烧结快速成型的特点是：
- . 成型过程与零件复杂程度无关，是真正的自由成型（free form fabrication）。选区激光烧结成型与其它许多快速成型方法不同，不需要先搭支架。未烧结的松散的粉末作了自然支架。这样省料省时，也降低了对设计人员的要求。SLS可以成型几乎任意几何形状的零件，对含悬臂结构(Overhangs)，中空结构(hollowed areas)和槽中套槽(notches within notches)结构的零件制造特别有效。
- .材料范围宽。任何受热粘结的粉末都有被用作 SLS 原材料的可能性。原则上这包括了塑料、陶瓷、金属粉末及它们的复合粉。目前AFS公司已开发出热塑性树脂、热固性树脂和铸造树脂砂三大类SLS粉料用于AFS成型机。由于原料已国产化，其成本大大降低。
- .可快速获得金属零件。AFS的易熔消失模料可代替蜡模直接用于精密铸造，而不必制作模具和翻模，因而可通过精铸快速获得结构铸件。
- .材料无浪费。未烧结的粉末可重复使用。
- . 应用面广。由于成型材料的多样化，使得SLS适合与多种应用领域。如原型设计验证、模具母模、精铸熔模、铸造型壳和芯等。
AFS成型机主要由控制系统、二氧化碳激光器、光学扫描器及聚焦系统、成型室及送料机构、辅助系统组成，其中主要零件包括射频CO2激光器、高精度光学扫描器、光学透镜组、数控系统、精密丝杠、导轨等全部进口，保证了设备的稳定性和可靠性。由于采用红外激光为能量源，成型过程完全是非接触的，整个加工过程完全自动化，可做到无人职守，设备运行稳定，安全可靠。
