(一)快速成型用材料的技术进步

早期，RP技术使用的材料只有几种，近年来随着RP技术的不断研发以及新材料的开发和利用，RP技术得到了迅速发展。与传统的加工制造工艺相比，RP技术在工艺流程、直接快速成型、加工复杂外形与型腔制件、缩短产品的生产周期、成型用各种功能材料等方面都取得了进步。RP技术的进步取决于新型成型材料的开发与新型RP设备的研制。目前，国外的相关科技人员主要致力于快速成型技术用材料的研究开发及应用、工艺的改进等方面的研究，以使RP技术能更加广泛地应用于各行各业。

对快速成型材料的研发主要有以下三点：一是改进原有RP技术用材料的性能，使其尽可能接近工程材料；二是改进原有模具材料，使其适合分层制造工艺；三是开发出全新的RP材料。

目前，RP材料存在以下一些不足之处：材料的熔融需要较大的能量密度，然而较大的能量密度将会造成成型制件内部的内应力和应变；烧结工艺的能量密度较小，但由于是无压烧结，会造成内部的局部出现孔洞现象；化学反应粘结工艺仅限于某些有机物质等。

以上RP材料的不足之处，有些可以在成型制件的后处理工艺中进行解决，有些还需对材料进行进一步的改进。例如光敏树脂材料在制造较大的成型制件时，经常会发生卷曲现象。1993年3D公司就研制出环氧树脂基的光敏树脂，虽然使卷曲现象大大降低，但其成型零部件的力学性能又受到影响。随后3D公司又提出一种解决方案，即先用光敏树脂做出模具，然后用模具注射成型热塑性塑料。但这种模具在温度不太高时就会软化。近期，美国Michigan大学的材料科学与工程系研制出一种能用SLA技术设备成型的用陶瓷强化的陶瓷树脂，其基本的制作工艺是先将陶瓷的细小颗粒与单分子溶剂混合成为悬浮液，然后进行成型，最终制造出陶瓷模型。

1.金属材料的加入与使用 目前，大多数RP技术用材料为金属或陶瓷，基本上都是先将化学粘结剂包覆在金属或陶瓷材料的外面，再借助粘结剂的粘合作用，形成三维实体产品或模型。通常这种成型方式成型的制件的实体密度不高，还需进行必要的后处理工艺(如热处理)。

目前，采用高分子材料或石蜡制作RP原型已是成熟的方法，其几乎适用于所有的快速成型技术，而且已成功地采用这两种材料作为粘结剂制作出金属和陶瓷成型制件。近期，美国Stratasys公司开发出用于FDM成型技术的陶瓷和金属材料。此类材料的加工制作大致过程是，先将金属粉末或陶瓷粉末与粘结剂共混均匀，然后再挤出成细丝状材料，其直径约为1.8mm。此类材料具有较高的抗拉强度并在空气中易冷却凝固，可供FDM设备成型使用。目前，FDM技术用材料还有不锈钢、钨及碳化钨等，采用上述材料可方便地制造出金属或陶瓷模型以及注射模具。

此外，最近研究出许多金属的成型方法。例如，用激光将金属粉熔融再使其成型，所用材料可选硬度较高的不锈钢或其他高合金钢；普通碳钢可采用电弧焊接的方法实现成型制件的快速制造。(www.daowen.com)

2.陶瓷材料的加入与使用 目前，采用陶瓷材料制作EDM(Electrical Dis-charge Machining)电极是RP技术研究领域的一个重要研究方向。美国罗得岛大学正在以ZrB₂与Cu材料为核心进行快速模具的制造与研究。以前的EDM电极材料由石墨和钢制成，耐磨性较差，电极损耗较大，而传统的机械加工手段又无法加工硬度较高的材质，现在借助RP技术，再采用ZrB₂与Cu等高强耐热材料作为EDM电极，它的电气性能和热导性能几乎接近于铜，而其使用寿命却是铜电极的16倍。

制造ZrB₂与Cu材料EDM电极的步骤是，首先将ZrB₂与Cu材料和粘结剂混合均匀；借助SLS设备将其烧结成所需形状；再将成型件在惰性气中加热，使粘结剂气化并脱离；冷却至室温，将ZrB₂与Cu材料放入炉中进行渗铜处理，即可得到ZrB₂与Cu材料制成的EDM电极。

(二)快速成型用材料的成型问题

目前，各种快速成型技术都有各自的特点，成型所用材料的种类和形式也不相同，因此材料的成型机理也不相同。例如，在SLA技术中，树脂材料在成型过程中是通过激光扫描进而进行逐层固化，层与层之间的粘合将直接影响着整体零件结构的性能；同时，聚合物的固化过程将直接影响和决定着成型材料的性能；在SLS技术中，烧结金属粉末过程中的致密化机理、分子链的改变及各组分材料的相互作用等都有待于更深入的研究；在FDM技术的成型过程中，成型材料在喷嘴中经历了由固态到熔融状态，挤出喷嘴后又凝固为固态的过程，期间材料的性能所发生的变化将会影响到成型制件的物理与化学性能；LOM技术中成型用塑料、陶瓷、金属以及复合材料的成型机理等都需进行进一步的研究。

因此，快速成型制件的性能不仅与选用的成型材料自身性能有关，还与成型制件的特性有关。成型材料的自身性能主要包括物理性能(如黏度、流动性、热导率、熔点、热胀系数等)、化学性能、成型材料的使用状态(如粉末、线材或薄型材料)等。材料的快速成型性主要包括成型材料的致密度、显微组织性能。成型制件的特性包括成型制件的精度和表面粗糙度等。

目前，应用于快速成型材料的种类仍然为数不多，这不仅影响着快速成型材料或成型制件的质量，也抑制了快速成型技术的发展和应用，因此急需开发出多种新型快速成型材料，以满足各行各业对RP工艺与技术的需求。