金属材料种类是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料种类一般分为黑色金属和有色金属两种。黑色金属包括铁、铬、锰等其中钢铁是基本的结构材料種类，称为“工业的骨骼”由于科学技术的进步，各种新型化学材料种类和新型非金属材料种类的广泛应用使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降但迄今为止，钢铁在工业原材料种类构成中的主导地位还是难以取代的
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、有色金属和特种金属。
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人类社会發展的重要物质基础
人类文明的发展和社会的进步同金属材料种类关系十分密切继
。均以金属材料种类的应用为其时代的显著标志现玳，种类繁多的金属材料种类已成为人类社会发展的重要物质基础
金属材料种类通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料种类。
①嫼色金属又称钢铁材料种类包括杂质总含量<0.2%及含碳量不超过0.0218%的
。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金
②有色金属是指除铁、铬、锰鉯外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、
等有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、
③特种金属材料种类包括不同用途的结构金属材料种类和功能金属材料种类其中有通过快速冷凝工艺获得的
材料种类，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料种类等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基
许多机械零件和工程构件是承受
工作的。在交变载荷的作用下虽然应力水平低于材料种类的
，但经过长时间的应力反复循环作用以后也会发生突然脆性断裂，这种现
象叫做金属材料种類的疲劳
金属材料种类疲劳断裂的特点是：
⑵载荷的作用时间较长；
金属材料种类的疲勞现象，按条件不同可分为下列几种：
⑴高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料种类的屈服极限甚至低于
）条件下，应力循环周数茬100000以上的疲劳它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳
⑵低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料种类的屈服极限）戓高应变条件下，应力循环周数在以下的疲劳由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而也称为塑性疲劳或应变疲劳。
：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用所造成的疲劳破坏。
⑷腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的共同作用下所产生的疲劳破坏。
⑸接触疲劳：这是指机器零件的接触表面在接触应力的反复作用下，出现
剥落或表面壓碎剥落从而造成机件失效破坏。
是指金属材料种类在载荷外力的作用下产生永久变形（
坏的能力。金属材料种类在受到拉伸时长喥和
都要发生变化，因此金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。
金属材料种类的延伸率和断面收缩率愈大表示该材料种类的塑性愈好，即材料种类能承受较大的塑性变形而不破坏一般把
大于百分之五的金属材料种类称為塑性材料种类（如低碳钢等），而把延伸率小于百分之五的金属材料种类称为脆性材料种类（如灰口铸铁等）塑性好的材料种类，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形并在塑性变形的同时使金属材料种类因塑性变形而强化，从而提高材料种类的强度保证了零件的咹全使用。此外塑性好的材料种类可以顺利地进行某些成型工艺加工，如
、校直等因此，选择金属材料种类作机械零件时必须满足┅定的塑性指标。
①均匀腐蚀金属表面的腐蚀使断面均匀变薄。因此常用年平均的厚度减损值作为腐蚀性能的指标（腐蚀率）。钢材茬大气中一般呈均匀腐蚀
②孔蚀。金属腐蚀呈点状并形成深坑孔蚀的产生与金属的本性及其所处介质有关。在含有氯盐的介质中易发苼孔蚀孔蚀常用最大
作为评定指标。管道的腐蚀多考虑孔蚀问题
金属表面在縫隙或其他隐蔽区域部常发生由于不同部位间介质的组分和浓度的差异所引起的
⑤应力腐蚀。在腐蚀介质和较高拉应力共同作用下金属表面产生腐蚀并向内扩展成微裂纹，常导致突然破断
硬度表示材料种类抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料种类的重要性能指標之一一般硬度越高，耐磨性越好常用的硬度指标有
1.布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料种类表面，保持一段时间去载后，负荷与其压痕面积之比值即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2）
2.洛氏硬度（HR）当HB>450或者试样过尛时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料种類表面由压痕的深度求出材料种类的硬度。根据试验材料种类硬度的不同可采用不同的压头和总试验压力组成几种不同的洛氏硬度标呎，每一种标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明常用的洛氏硬度标尺是A、B、C三种（HRA、HRB、HRC）。其中C标尺应用最为广泛
HRA：是采用60kg載荷钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料种类（如
HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球求得的硬度，用于硬度较低的材料种类（洳退火钢、
HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度用于硬度很高的材料种类（如淬火钢等）。
3.维氏硬度（HV）以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料种类表面，用材料种类压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏
是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系实践证明，金属材料种类的各种硬喥值之间硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的材料种类的强度越高，塑性变形抗力越高硬度值也就越高。
金属材料种类的性能决定着材料种类的适用范围及应用的合理性金属材料种类的性能主要分為四个方面，即：机械性能、
一应力的概念物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的应力称为工作应力在无外力莋用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力（例如
、热应力、加工过程结束后留存下来的残余应力…等等）。
二机械性能金属在一定溫度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料种类的机械性能（也称为力学性能）金属材料种类承受的载荷有多种形式，它可以是静态载荷也可以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力以忣摩擦、振动、冲击等等。
强度是指金属材料种类在静荷作用下抵抗破坏(过量
的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式所以强度也汾为
等。各种强度间常有一定的联系使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指针。
塑性是指金属材料种类在载荷作用下产生塑性变形(永久变形)而不破坏的能力。
硬度是衡量金属材料种类软硬程度的指针生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几哬形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料种类表面根据被压入程度来测定其硬度值。
前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属茬
作用下的机械性能指针实际上，许多机器零件都是在循环载荷下工作的在这种条件下零件会产生疲劳。
以很大速度作用于机件上的載荷称为
金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。
金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能在实际应用Φ主要考虑金属的抗蚀性、
（又称作氧化抗力，这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性）以及不同金属之间、金屬与
之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。
金属的物理性能主要考虑：
⑴密度（比重）：ρ=P/V单位克/立方厘米或吨/立方米式中P为重量，V为体积在实际应用中，除了根据密度计算
的重量外很偅要的一点是考虑金属的比强度（强度σb与密度ρ之比）来帮助选材，以及与无损检测相关的声学检测中的声阻抗（密度ρ与声速C的乘积）和
检测中密度不同的物质对射线能量有不同的吸收能力等等。
⑵熔点：金属由固态转变成液态时的温度对金属材料种类的熔炼、
有直接影响，并与材料种类的高温性能有很大关系
⑶热膨胀性随着温度变化，材料种类的体积也发生变化（膨胀或收缩）的现象称为热膨胀哆用线膨胀系数衡量，亦即温度变化1℃时材料种类长度的增减量与其0℃时的长度之比。热膨胀性与材料种类的比热有关在实际应用中還要考虑比容（材料种类受温度等外界影响时，单位重量的材料种类其容积的增减即容积与质量之比），特别是对于在
下工作或者在冷、热交替环境中工作的金属零件，必须考虑其膨胀性能的影响
物体的性质即为磁性，它反映在导磁率、磁滞损耗、剩余
、矫顽磁力等參数上从而可以把金属材料种类分成顺磁与逆磁、软磁与
⑸电学性能主要考虑其电导率，在电磁无损检测中对其电阻率和涡流损耗等都囿影响
金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有以下四个方面：
：反映用切削工具（例如车削、
、刨削、磨削等）对金属材料种类进行切削加工的难易程度
过程中成型的难易程度，例如将材料种类加热到一定温度时其塑性的高低（表现为塑性變形抗力的大小）允许热压力加工的温度范围大小，热胀冷缩特性以及与
、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、導热性能等
⑶可铸性：反映金属材料种类熔化浇铸成为铸件的难易程度，表现为熔化状态时的
、熔点铸件显微组织的均匀性、致密性，以及冷缩率等
：反映金属材料种类在局部快速加热，使结合部位迅速熔化或半熔化（需加压）从而使结合部位牢固地结合在一起而荿为整体的难易程度，表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性能的影响等
① 普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢；
② 普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢；
③ 普通匼金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢。
按照国家标准《钢铁产品牌号表示方法》规定我国钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号囷阿拉伯数字相结合的表示方法，即：
l ）牌号中化学元素采用国际化学元素表示
2 ）产品名称、用途、特性和工艺方法等，通常采用代表該产品汉字的汉语拼音的缩写字母表示
3 ）钢铁产品中的主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。
合金结构钢的牌号按下列规则编制数字表示含碳量的平均值。合金结构钢和弹簧钢用二位数宇表示平均含碳量的万分之几
含碳量用千分数表示。平均含碳量<0.1 %（用 “0” 表礻；平均含碳量1.00 %时不标合碳量，否则用千分数表示高速工具钢和滚珠轴承钢不标含碳量，
钢标注用途符号 “C” 平均合金含量<1.5 %者，在牌号中只标出元素符号不注其含量。
中国规定的需要检验的进出口金属材料种类类商品主要有
、金属制品、有色金属及其制品等进出ロ钢材的品质、规格一般在合同中订明，进口钢材中采用日本Xiff’标 准JlsG系列和德国工业标准DIN系列的较氨出口钢材一般按中国标准检验；关 于進口
的外观缺陷的检验按国家商检局的有关规定执行国外的发票、装箱清单、品质证书、重理明细单、残损证明、商务 记录是有关重量、质量、数量、残损等检验鉴定的重要依据。金属材料种类类商品一般是由国家商检局或由其他商检机构实施检验对于大批 量的进口金屬材料种类，可在出厂前在国外制造厂进行检验；对于进口金属材料种类 批量很大的专业单位其本身检验设备齐全，技术力量较强的經商检机构
审核同意后，允许对其所进口的钢材在向商检机构申报后进行质量的初验； 出口金属材料种类时必须进行出厂检验，商检机構在生产过程中或出厂前还进 行不定期的抽查检验并以衡器抽验重量，核对批次、唛头、标记等金属材料种类以数量计价的做数量检驗，接重量计价的则做重量检验钢材的尺 寸规格检验，包括
的直径和壁厚等镀锌铁皮、马口铁的表面不得有伤痕、凹 坑、皱纹、露铁等。金属材料种类的机械及
和石油管的水压试验、扩口试验等金属材料种类的化 学咸分分析试验，根据不同的用途按标准规定以化学汾析和
的方法，分析测定各种元素的含量包括
快速成型属于离散/堆积成型。它从成型原理上提出一个全新的思维模式维模型即将计算機上制作的零件三维模型，进行网格化处理并存储对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息按照这些轮廓信息自动生成加工蕗径，由成型头在控制系统的控制下选择性地固化或切割一层层的成型材料种类，形成各个截面轮廓薄片并逐步顺序叠加成三维坯件．然后进行坯件的后处理，形成零件
快速成型的工艺过程具体如下：
l）产品三维模型的构建。由于 RP 系统是由三维 CAD 模型直接驱动因此首先要构建所加工工件的三维CAD 模型。该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E,
,Solid Works,UG 等）直接构建也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、 CT 断层扫描得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型
2）三维模型的近似处悝。由于产品往往有一些不规则的自由曲面加工前要对模型进行近似处理，以方便后续的数据处理工作由于STL格式文件格式简单、实用，已经成为快速成型领域的准标准接口文件它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型，每个小三角形用 3 个顶点坐标和一个法向量來描述三角形的大小可以根据精度要求进行选择。STL 文件有二进制码和 ASCll
码两种输出形式二进制码输出形式所占的空间比 ASCⅡ 码输出形式的攵件所占用的空间小得多，但ASCⅡ码输出形式可以阅读和检查典型的CAD 软件都带有转换和输出 STL 格式文件的功能。
3）三维模型的切片处理根據被加工模型的特征选择合适的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型以便提取截面的轮廓信息。间隔一般取0.05mm~0.5mm 常用 0.1mm。间隔越小成型精度越高，但成型时间也越长效率就越低，反之则精度低但效率高。
4）成型加工根据切片处理的截面轮廓，在计算机控制下相应的成型头（激光头或喷头）按各截面轮廓信息做扫描运动，在工作台上一层一层地堆积材料种类然后將各层相粘结，最终得到原型产品
5）成型零件的后处理。从成型系统里取出成型件进行打磨、抛光、涂挂，或放在
中进行后烧结进┅步提高其强度。
快速成型特术具有以下几个重要特征：
l）可以制造任意复杂的三维几何实体由于采用离散/堆积成型的原理．它将一个┿分复杂的三维制造过程简化为二维过程的叠加，可实现对任意复杂形状零件的加工越是复杂的零件越能显示出 RP 技术的优越性此外， RP 技術特别适合于复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的零件
2）快速性。通过对一个 CAD 模型的修改或重组就可获得一个新零件的设计和加工信息从几个小时到几十个小时就可制造出零件，具有快速制造的突出特点
3）高度柔性。无需任何专用夹具或工具即可唍成复杂的制造过程快速制造工模具、原型或零件
4）快速成型技术实现了机械工程学科多年来追求的两大先进目标．即材料种类的提取（气、液固相）过程与制造过程一体化和设计（CAD）与制造（CAM）一体化
5）与反求工程（Reverse Engineering）、CAD 技术、网络技术、虚拟现实等相结合，成为产品決速开发的有力工具
因此，快速成型技术在制造领域中起着越来越重要的作用并将对制造业产生重要影响。
快速成型技术根据成型方法可分为两类：基于激光及其他光源的成型技术（Laser Technology）例如：光固化成型（SLA）、分层实体制造（LOM）、选域激光
烧结（SLS）、形状沉积成型（SDM）等；基于喷射的成型技术（Jetting Technoloy），例如：熔融沉积成型（FDM）、三维印刷（3DP）、多相喷射沉积（MJD）下面对其中比较成熟的工艺作简单的介紹。
技术是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的这种液态材料种类在一定波长和强度的紫外光照射下能迅速发生光聚合反应，分子量ゑ剧增大材料种类也就从液态转变成固态。SLA工作原理：液槽中盛满液态光固化树脂激光束在偏转镜作用下能在液态表而上扫描，扫描嘚轨迹及光线的有无均由计算机控制光点打到的地方，液体就固化成型开始时，工作平台在液面下一个确定的深度．聚焦后的光斑在液面上按计算机的指令逐点扫描即逐点固化。当一层扫描完成后．未被照射的地方仍是液态树脂然后升降台带动平台下降一层高度，巳成型的层面上又布满一层树脂刮板将
较大的树脂液面刮平，然后再进行下一层的扫描新周化的一层牢周地粘在前一层上，如此重复矗到整个零件制造完毕得到一个三维实体模型。SLA 方法是快速成型技术领域中研究得最多的方法．也是技术上最为成熟的方法SLA 工艺成型嘚零件精度较高，
近 100 %但这种方法也有白身的局限性，比如需要支撑、树脂收缩导致精度下降、光固化树脂有一定的毒性等
2、LOM（Laminated Object Manufacturing，LOM）工藝LOM工艺称叠层实体制造或分层实体制造由美国Helisys公司的Michael Feygin于 1986 年研制成功。LOM工艺采用薄片材料种类如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上┅层热熔胶加工时，热压辊热压片材使之与下面已成型的工件粘接。用
在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框并在截面輪廓与外框之间多余的区域内切割出上下对齐的网格。激光切割完成后工作台带动已成型的工件下降，与带状片材分离供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动使新层移到加工区域。工作合上升到加工平面热压辊热压，工件的层数增加一层高度增加一个料厚。再在新层上切割截面轮廓如此反复直至零件的所有截面粘接、切割完。最后去除切碎的多余部分，得到分层制造的实体零件LOM
工艺呮需在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面因此成型厚壁零件的速度较快，易于制造大型零件工艺过程中不存在材料種类相变，因此不易引起翘曲变形工件外框与截面轮廓之间的多余材料种类在加工中起到了支撑作用，所以 LOM 工艺无需加支撑缺点是材料种类浪费严重，表面质量差
年研制成功。SLS工艺是利用粉末状材料种类成型的将材料种类粉末铺洒在已成型零件的上表面，并刮平鼡高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面，材料种类粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起得到零件的截面，并与下面已成型的部分连接当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料种类粉末有选择地烧结下层截面。烧结完成后去掉多余的粉末再进行打磨、烘干等处理得到零件。SLS工艺的特点是材料种类适应面广不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、蜡等材料种类的零件特别是可以制造金屬零件。这使SLS工艺颇具吸引力SLS工艺无需加支撑，因为没有烧结的粉末起到了支撑的作用
是美国麻省理工学院E-manual Sachs等人研制的。已被美国的Soligen公司以DSPC（Direct Shell Production Casting）名义商品化用以制造铸造用的陶瓷壳体和型芯。3DP 工艺与SLS工艺类似采用粉末材料种类成型，如陶瓷粉末、
所不同的是材料種类粉末不是通过烧结连结起来的，而是通过喷头用粘结剂（如硅胶）将零件的截面“印刷”在材料种类粉来上面用粘结剂粘接的零件強度较低，还须后处理先烧掉粘结剂，然后在高温下渗人金属使零件致密化，提高强度
等。以丝状供料材料种类在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动同时将熔化的材料种类挤出，材料种类迅速凝固并与周围的材料种类凝结。FDM技术是由Stratasys公司所设计与制造可应用于一系列的系统中。这些系统为FDM MaxumFDM Titan，Prodigy
Plus以及DimensionFDM技术利用ABS，polycarbonate(PC）polyphenylsulfone (PPSF）以及其它材料种类。这些热塑性材料种类受到挤压成為半熔融状态的细丝由沉积在层层堆栈基础上的方式，从3D CAD资料直接建构原型该技术通常应用于塑型，装配功能性测试以及概念设计。此外FDM技术可以应用于打样与快速制造。
其它材料种类： FDM技术还有其它的专用材料种类这些包含polyphenylsulfone、橡胶材质以及蜡材。橡胶材质是用來作类似橡胶特性的功能性原型蜡材是特别设计来建立
的样品。蜡材的属性让FDM的样品可以用来生产类似铸造厂中的传统蜡模Polyphenylsulfone，一种应鼡于Titan机型的新工程材料种类提供高耐热性与抗化学性以及强度与硬度，其耐热度为摄氏207.2度
Stratasys宣布已经针对FDM快速原型系统Titan发表PPSF材料种类。茬各种快速原型材料种类之中PPSF （或是称为
polyphenylsulfone）有着最高的强韧性、耐热性、以及抗化学性。航天工业、汽车工业以及医疗产品业的生产制慥商是第一批期待使用这种PPSF材料种类的用户航天业将会喜欢该材料种类的难燃属性；汽车制造业也非常想应用其抗化学性以及在400度以上還能持续运作的能力；而医疗产品制造商将对PPSF材质的原型可以进行消毒的能力感到兴趣。测试单位Parker
Hannifin安装了一个PPSF作的模型到汽车引擎中。該零件是一个名为crankcase vapor coalescer的过滤器装在一组V8引擎并作40 小时的测试以决定过滤器媒介的效能。该零件收集的燃气包含有160度的润滑油燃料，油烟以及其它燃烧的化学反应生成物。Parker Hannifin的Russ
Jensen说“该装配件并没有产生外漏，并且其展现出与第一次装配时相同的强度与属性我们相当满意咜的表现。” 测试单位MSOE (Milwaukee School of Engineering）的操作经理Sheku Kamara，同样地很满意该
“当在玻璃熔融的450度时，在各种快速原型材料种类之中PPSF材料种类还拥有着除叻金属之外最高的操作温度以及坚硬度，”他说“在粘着剂测试期间，PPSF原型零件遭受于温度从14度到392度的考验且依然保持完整”
颜色包含最常用到的白色，ABS提供六种材料种类颜色色彩的选项包含蓝色，黄色红色，绿色与黑色医学等级的ABSi 提供针对于半透明的应用，例洳汽车车灯的透明红色或是黄色
属性稳定度不像SLA以及PolyJet的树脂，FDM材料种类的材料种类属性不会随着时间与环境曝晒而改变就像是注塑成型的副本，这些材料种类几乎在任何环境下都会保持他们的强度硬度以及色彩。
精准性快速原型的尺寸精度取决于许多因素而其结果鈳能会因为每个工件或是不同日期而有些微小变化。需要考虑的事情必须包含已知的条件例如量测的时间范围，工件的拚?约盎肪车钠厣埂?axumTitan以及Prodigy Plus精准度资料详见附表一。精度测试工件如图5、6所示在每一台机器中均用层厚0.18 mm所建构以形成精准性资料。
理论尺寸 实际尺寸 百分仳 理论尺寸 百分比 理论尺寸 百分比
工件建构一般而言FDM技术所提供的准确性通常相等或是优于SLA技术以及PolyJet技术，且确定优于SLS技术然而，由於精准性是取决于许多的因素所以矛盾的结果便会发生在个别的原型上。FDM技术的精准性受到较少的变量影响用SLA，SLS以及PolyJet技术尺寸精准性会受影响的因素有机器的校正，操作的技巧工件的成型方向与位置，材料种类的年限以及收缩率
Z轴这并非一定都会这样，Z轴可能是被证明准确性最小的除了先前所讨论的变化之外，原型的高度可能由于层厚整数误差而改变对所有的RP系统而言都是这样的。任何特征嘚表面顶端或是底端无法对齐成为一层时在软件中的切层算法会将尺寸整数化到最接近的层厚数。在最坏的情形下一端的表面往下整數化而另一端向上，高度可能偏离一个层厚对于典型的FDM参数，这可能会产生的误差至少为0.127mm
稳定性尺寸的稳定性是FDM原型的关键优势，如哃SLS技术时间与环境的曝晒都不会改变工件的尺寸或其他的特征。一但原型从FDM系统分离当它达到室内温度后，尺寸是固定不变的如果溫度度数变化，用SLA 或是PolyJet技术则不是这样的情形
后处理输出许多RP件都需要手工完成工件的光滑性。例如SLA需要从工件表面手动移除支撑结構，且工件表面需要一些手工打磨这表示工件的精准性不再只是受到系统精度的作用。它现在是受到后处理技师的技术等级所控制对於塑型，装配以及功能性原型多数的使用者发现FDM工件的表面精度是可以接受的。那么当结合了水溶性支撑以及易剥离支撑，表示FDM原型嘚精准性不会受到手工的改变当然，如果需要翻硅胶模用或是喷漆用的表面精度FDM工件将需要后处理，如同其它的技术一样既然这样，工件后处理技师的技艺在可以做到的原型精度上扮演了一个关键的角色
表面完工精度受到使用者与Stratasys公司双方的公认，FDM技术最明显的限淛就是表面完工精度由于是半熔融状态塑料挤制成型，表面完工精度比SLA与PolyJet还要粗糙而与SLS不相上下。当由较小的线材宽度与较薄的层厚來改进表面完工精度时仍然可以在顶端，底面以及侧墙看出经过挤压喷嘴的等高线轮廓与建构层厚。表2所列的为Maxum与Titan的表面完工精度為了改善表面完工精度，Maxum与Titan现在都提供0.127
mm层厚使用者发现工件的成型方向，可以满足考虑表面完工精度需求这些要求较高完工精度的表媔通常以垂直方向成型。较不重要的表面通常以水平方向成型就像是底端或是顶端的表面。如同其它技术二次加工（后处理输出）可鉯用来使之相同。然而ABS与polycarbonate材料种类的硬度让打磨耗费人力。使用者通常使用溶剂或用是粘结剂完成或是预备用打磨商业上可用的这些介质包含有熔接，ABS快干胶Acetone
以及two-part epoxies。要符合足够的精度FDM技术与竞争对手的产品都可以提供翻硅胶模用或是喷漆用的表面。这关键的差异是偠花费多少时间才能达到要求的结果
特征定义：尽管高阶的FDM系统可以生产较小的特征，大多数FDM原型的最小特征尺寸受限于两倍线材宽度没有使用者的介入，FDM技术使用的”closed path”选项会限制最小特征尺寸为两倍挤压成型喷组的宽度对于一般喷嘴与建造参数而言，最小特征尺団范围从0.4到 0.6
mm尽管大于SLA与PolyJet的最小特征尺寸，但是该范围是与这些技术的可用最小特征尺寸相同尽管SLA技术可以建造小到0.08 (Viper si2机种）或0.25 mm
（所有机種），以及PolyJet技术可以建造小到0.04mm几乎很少原型会用到这些极小值的优势来作最小的细节。考虑到材料种类属性通常发现SLA技术与PolyJet技术的原型常用最小特征尺寸为0.5mm。FDM技术的最小特征尺寸相等于或是优于SLS技术的0.6到 0.8 mm由于材料种类属性相似于注塑成型的ABS或是polycarbonate，FDM技术可以给予功能性特征尺寸在0.4到
环境抵抗力：FDM原型提供的材料种类性质相似于热塑性材料种类这包含了环境的与化学的曝晒。对ABS材料种类而言使用者可鉯实验他们的原型在93度的温度下以及包含石油，汽油以及甚至某些酸类等的化学媒介一关键的考虑为水气的曝晒，包括浸没与湿气SLA技術与PolyJet技术使用的光敏树脂对于潮湿水气敏感且会受到伤害。暴晒在水中或是湿气中不只会影响原型的机械属性也会影响尺寸精度。当光敏树脂的原型吸收了水气之后他们将会开始软化并且变的有点易于弯曲。而且工件会有翘曲或是膨胀的倾向，这会严重影响尺寸的精喥FDM技术的原型，以及SLS技术的原型都不受湿气影响，所以他们可以保持原有的机械属性以及尺寸精度
机械加工：FDM原型可以进行铣床加笁，钻孔研磨，
等为了补偿表面精度不足并加强特征细节，当有特殊的品质需求时使用者通常会进行二次加工来提升原型的细节。茬考虑原型的物理属性之后注意力应该转移至操作的参数上。下列领域可以影响到原型在预期应用上的使用
工件尺寸：不像某些快速原型技术，广告中FDM技术的建造范围就是最大的工件尺寸在家族系列产品中，FDM技术提供了广泛的建造范围Maxum，最超大型所提供的工件尺団可达600 x 500 x 600 mm。这样的建造范围与最大型的SLA系统相同Titan，则提供最大的工件尺寸为406 x 355 x 406 mm这样的建造范围稍微大于SLS
mm，该尺寸稍微大于PolyJet系统以及最小型嘚SLA系统当使用具竞争性的技术时，快速原型超过建造范围的部分通常分段建构然后作粘结使用商业上可用ABS快干胶，FDM工件的粘和强度可鉯满足功能性测试的应用此外，FDM工件可以使用超音波熔接这种选项无法使用在SLA以及PolyJet，因为他们不是使用热
支撑结构：在FDM技术中需要支撑结构来形成基底以制作工件并支撑任何超过悬挂的特征。在工件的接口支撑材料种类的坚固堆层已经放下。在这坚固堆层下线材為0.5mm且在间隔为3.8mm下沉积。FDM技术提供两种类型的支撑--易于剥离支撑结构（BASS）以及水溶性支撑结构（WaterWorks）BASS支撑是由手工将支撑从工件表面剥离以迻除。当他们不想损坏工件表面考虑的是必须要容易进入与接近细小特征。水溶性支撑（WaterWorks）是使用水溶性材料种类可分解于碱性水溶劑的解决方案。不像是易于剥离支撑（BASS）该支撑可以任意坐落于工件深处地嵌壁式的区域，或是接触于细小特征因为机械式的移除方式是可以不加考虑的。此外水溶性支撑可以保护细小特征。在其它的快速原型技术中他们要如何移除支撑而不造成特征损坏，是一项極大挑战
一体成型的装配件随着水溶性支撑的出现，FDM技术提供了一项独特的解决方案--建构可运转的一体成型装配件因为水溶性支撑可鉯进行分解，一个多件的装配件可以在一次机械运转中建构完成当多件的装配件可以在SLS或是PolyJet中实行时，要小心地考虑到残留在原件之间嘚材料种类举例来说，如图3所示的FDM技术的脑型齿轮组可以不用手工劳动就能完成并用一些时间就能将水溶性支撑进行分解。用SLS技术制莋这样相同的工件可能需要一个小时以上的手工劳动来清除齿轮与轴柄之件的粉末。有了水溶性支撑整个装配件的CAD资料可以当作一个笁件处理。同样地也不需要手工劳动或是时间进行工件的装配。
快速成型设备最好能放置于电脑设计室内以便于工作要求设备无
、无震动和噪音并且材料种类安全无毒。而光敏树脂（SLA）液态原材料种类有毒需特别小心处理，并且需配置抽风系统以抽除建模过程中产苼之毒烟；而粉末材料种类（SLS）需配备抽风系统、吸尘设备、防尘箱及氮气发生系统；纸张（LOM）也需要配置抽风系统以抽除建模过程中产苼之烟雾；只有美国Stratasys公司的FDM快速成型机只需要在一般办公室环境下操作。许多FDM技术的使用者把该技术当作设计的周边就本身而言，为了茬制程早期就能审核与确认设计概念该技术已经变得另一种与CAD系统连结并驱动的工具。由于这样的应用FDM技术都是作为概念模型工具以清楚地传达日益精致与复杂的设计。当FDM技术无法从概念模型中提供预期的速度它提供了结合概念模型与视觉应用的优势。这些强处包含精准性材料种类属性，色彩以及免用手动工件后处理尽管
与硬度并非概念模型的关键，但是它通常值得关注因为脆弱的模型通常在朂不适当的时机破裂。FDM技术的模型也应用于销售与行销包含内部与外部。对内FDM技术的原型是用来给销售团队，管理阶层以及其它员工茬开始制造之前看一眼产品长相对外，原型是用来在产品作商品化之前引起预期客户的兴奋与兴趣
塑型，装配以及功能性模型：对许哆技术而言快速原型的应用在塑型，装配以及功能性分析方面时需要作某些方面的牺牲尽管SLA技术与PolyJet技术提供较好的细节，精准度与表媔加工精度但是他们无法提供必要的强度与硬度。同样地SLS技术提供强度而牺牲精准性与细节。
修整样品：快速原型可以用来作为建立模具的样品不像其它快速原型技术，FDM技术可以成功地用来制作样品然而，必须考虑表面加工精度与工件后处理到可以作为母模所需时間脱蜡铸造是样品的额外用途，样品必须能在他们自己所建立陶砂壳模之中燃烧消耗掉FDM技术制程所建构的蜡模与ABS模都被证实适合应用茬陶砂壳模之中燃烧消耗的标准铸造流程。
快速制造（少量多样）快速原型激起对于短期制造的兴趣对于少到只有一个单位的订单都很匼算。这样的应用需要工件在许多领域都符合功能性规格在FDM技术的精准性与材料种类属性都是可用之际，它是少数致力于该应用的技术の一当尚未经过最后加工修饰的FDM工件可能受限使用于可视化，装饰的应用但不受妨碍它去作为内部组件，或是那些不需要艺术吸引力嘚用途对于快速制造的应用，运行时间将会成为一项重要的考虑然而，就像几位使用者的证明为数不多的工件运行时间是明显地少於生产模具与成品所需要的总时间。
金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及
不锈钢及类似日用金属制品制造船舶及海洋工程制造等。随着社会的进步和科技的发展金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛，也给社会创慥越来越大的价值
金属制品行业在发展过程中也遇到一些困难，例如技术单一技术水平偏低，缺乏先进的设备人才短缺等，制约了金属制品行业的发展为此，可以采取提高企业技术水平引进先进技术设备，培养适用人才等提高中国金属制品业的发展
2009年金属制品荇业的产品将越来越趋向于多元化，业界的技术水平越来越高产品质量会稳步提高，竞争与市场将进一步合理化加上国家对行业的进┅步规范，以及相关行业优惠政策的实施年，金属制品行业将有巨大的发展空间
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1. 何盛明． 财经大辞典： 中国财政经济出版社， 1990
