叠层实体快速成型工艺.ppt

LOM原理图 LOM LaminatedObjectManufacturing 3 1基本原理和特点 3 1基本原理和特点 优点 1 只需要使激光束沿着物体的轮廓进行切割 无需扫描整个断面 是一个高速的快速原型工艺 常用于加工内部结构简单的大型零件及实体件 2 原材料价格便宜 原型制作成本低 3 无需设计和构建支撑结构 4 原型精度高 5 生产效率高 3 1基本原理和特点 缺点 1 不能直接制作塑料工件 2 工件 薄壁件 抗拉强度和弹性不够好 3 可实际应用的原材料种类较少 尽管可选用若干原材料 例如纸 塑料 陶土以及合成材料 但目前常用的只是纸 其他箔材商在研制开发中 4 表面比较粗糙 工件表面有明显的台阶纹 成型后要进行打磨 5 难以构建精细形状的零件 即仅限于结构简单的零件 3 1基本原理和特点 3 2材料与设备 LOM材料 成型材料多为涂有热熔胶的纸材 塑料薄膜 金属箔 层与层之间的粘结靠热熔胶保证 LOM材料 1 纸要求 1 抗湿性 2 良好的浸润性 3 抗拉强度 保证在加工过程中不被拉断 4 收缩率小 保证热压过程中不会因部分水分损失而导致变形 5 剥离性能好 6 易打磨 7 稳定性 保证成型零件可长时间保存 3 2材料与设备 LOM材料 2 热熔胶要求 1 良好的热熔冷固性 2 在反复 熔融 固化 条件下 具有较好的物理化学稳定性 3 与纸具有足够的粘结强度 4 良好的废料分离性能 3 2材料与设备 LOM材料 3 涂布工艺 涂布形状 采用均匀式涂布还是非均匀涂布均匀涂布采用狭缝式刮板进行涂布 非均匀涂布有条纹式和颗粒式 非均匀涂布可以减少应力集中 但布设备比较贵 涂布厚度 在纸材上涂多厚的胶原则 在保证可靠粘接的情况下 尽可能涂得薄 以减少变形 溢胶和错移 3 2材料与设备 3 2材料与设备 LOM设备 研究单位 美国 Helisys公司 LOM系列日本 Kira公司新加坡 Kinergy公司清华大学 SSM系列华中科技大学 HRP系列 3 2材料与设备 LOM设备 3 2材料与设备 LOM设备 主要性能和技术指标1 成型材料 纸基薄材 塑胶 复合材料2 成型规格 812 550 508mm3 成型精度 X轴 0 01 15 Y轴 0 01 10 Z轴 0 02 10 4 切割速度 500mm sec 3 2材料与设备 LOM设备 3 2材料与设备 SSM快速成型机 采用二氧化碳激光器在数控系统控制下切割涂覆纸 通过热压层层粘接成型 3 2材料与设备 1 机械结构 设备结构简介 SSM快速成型机 设备本体 X Y扫描机构 Z轴升降机构 走纸机构 激光系统 3 2材料与设备 设备结构简介 SSM快速成型机 2 电气控制系统 主要由数控和温控两部分组成 同时兼有一些辅助系统 例如测高 断纸检测等 3 2材料与设备 SSM快速成型机 控制软件 3 2材料与设备 SSM快速成型机 控制软件 设置设备参数 工艺参数 运动速度 路径参数 工作台参数 热压参数 激光功率匹配 3 3工艺过程 1 CAD模型及STL文件2 模型的切片处理3 原型制造过程4 后处理 前处理 原型制造过程 1 基底制作 实现原型与工作台之间的连接 避免起件时破坏原型 2 原型制作 关键参数 激光切割速度 原型表面质量 制作时间 激光能量 切割速度 切割纸材的的厚度 加热辊温度与压力切碎网格尺寸 余料去除的难易 原型表面质量 3 3工艺过程 后处理 1 去除余料2 修补 打磨 抛光 表面涂覆 提高原型表面质量和机械强度 保证原型尺寸稳定性 精度等方面的要求 3 3工艺过程 LOM工艺原型制作实例 用SSM 800成型机来制作一个原型样件 该件为一个标准测试件 其外形尺寸为200mmx150mmx20mm 单个制作过程大约需要3 4h 3 3工艺过程 LOM工艺原型制作实例 1 数据准备 1 加载零件的STL文件 3 3工艺过程 LOM工艺原型制作实例 1 数据准备 2 参数设置设置工作中心 分层厚度 网格间距 边框大小等基本参数 3 分层切片 加网格和边框 3 3工艺过程 LOM工艺原型制作实例 2 快速原型制作 1 设备准备打开控制面板上的温控开关 将热压板温度加热到设定值 并保持10min左右 同时确保设备的机械系统及光路系统状态良好 3 3工艺过程 LOM工艺原型制作实例 2 快速原型制作 2 启动成型软件 载入层片文件 3 3工艺过程 LOM工艺原型制作实例 2 快速原型制作 3 选择工艺参数 4 造型 3 3工艺过程 LOM工艺原型制作实例 3 取型及后处理用铲子等将成型件从工作台上取下 用铲子或刻刀将切成网格状的无用方块剥下 用砂纸轻轻打磨外表面 刷上木工用清漆或油漆 干燥后即可长期保存 用环氧树脂材料涂覆表面 提高原型尺寸稳定性和寿命等 P56 3 3工艺过程 3 4提高成型质量的措施 LOM成型件误差产生原因 1 前处理产生的误差 STL格式转换造成的误差 分层切片造成的误差 2 设备精度误差 LOM成型件误差产生原因 3 成型过程产生的误差 不一致的约束 成型功率控制不当 工艺参数不稳定 温度 压力 功率 速度 长时间成型 成型大工件 复杂内应力 使工件产生翘曲变形 切碎网格尺寸设定不合理 3 4提高成型质量的措施 4 成型后环境变化引起的误差 热 湿变形 5 后处理不当引起的误差 LOM成型件误差产生原因 去除余料引起的误差表面处理产生的误差 3 4提高成型质量的措施 提高LOM成型件精度的措施 设置合理的STL转换精度 RP设备精度 零件形状的复杂程度等 精度要求高的轮廓尽可能放置在X Y平面 根据零件形状设定切碎网格尺寸 形状简单 网格尺寸 形状复杂或内部有废料 零件外部 大网格 零件内部 小网格 控制制件热湿变形 对CAD模型进行反变形修正采用新材料 新的涂胶方法改进后处理方法 充分冷却 及时进行表面涂覆等 3 4提高成型质量的措施 LOM应用 LOM虽然在精细产品和类塑料件等方面不及SLA具有优势 但是在比较厚重的结构件模型 实物外观模型 制鞋业 砂型铸造 快速模具木模等方面的应用有其独特的优越性 LOM应用 运用LOM快速原型系统所制作薄壳件 LOM应用 运用LOM快速原型系统所制作太极球 LOM应用 运用LOM快速原型系统所制作汽车零组件