典型RP：第3章 叠层实体快速成型(LOM)工艺

1、第三章叠层实体快速成型技术、快速成型和快速模具制造技术及其应用叠层物体制造(LOM)，又称叠层实体制造和薄材料的选择性切割，是最成熟的快速成型制造技术之一。这种制造方法和设备自1991年问世以来发展迅速。由于叠层实体制造技术大多采用纸张，成本低、精度高，而且所制造的木材原型具有外部美感和一些特殊品质，因此受到广泛关注，并在产品概念设计可视化、造型设计评价、装配检验、熔模铸造型芯、砂型铸造木模、快速主模制造和直接制模等方面得到迅速应用。1，2，层压固体快速成型的材料和设备，层压固体快速成型工艺，层压固体制造工艺的基本原理和特点，3，6，5，4，提高层压固体成型质量的措施，新型层压固体快速成型工艺

2、，层压固体制造工艺后处理中的表面涂层，第3章层压固体快速成型工艺，1。层压固体快速成型首先，在工作台上制造基板，工作台下降，送纸辊进给一步纸，工作台上升，热压辊将背面涂有热熔胶的纸辊压，当前的层压板和最初制造的层压板或基板粘贴在一起。切片软件根据模型当前层的轮廓控制激光切割该层，逐层制作，并在所有层合板制作完成后去除多余的废料。图3-1是叠层固体制造技术的原理图，图3.1是叠层固体快速成型技术的基本原理和特点，图3-2是截面轮廓和网格浪费。在层压固体快速成型机上，通过切割和层压横截面轮廓制成的产品如图所示。其中，所需的工件被废方块包围，并且在这些方块被消除之后，可以获得3D工件。3.1、叠层固

3、体快速成型技术的基本原理和特点、LOM原型生产后拆除的具体步骤是：原材料便宜、原型生产成本低、体积大、无需后固化处理、支撑结构设计和生产、废料易剥离、不能直接生产塑料工件、工件抗拉强度和弹性差、工件易吸湿膨胀、工件表面有台阶线、需要抛光。良好的热物理和机械性能，可实现切割和高精度。2.叠层固体快速成型技术的特点，优点：设备可靠性好，使用寿命长，操作方便，缺点：3.1叠层固体快速成型技术的基本原理和特点，1，2叠层固体快速成型的材料和设备，叠层固体快速成型的工艺过程，叠层固体制造技术的基本原理和特点。提高叠层固体快速成型制造质量的措施，新型叠层固体快速成型技术，叠层固体后处理中的表面涂层制造技术

4、，第3章叠层固体快速成型技术，3.2叠层固体快速成型材料与设备，1。层压固体快速成型材料、薄层材料、纸、塑料薄膜、金属箔等。粘合剂，热熔胶制备技术：涂布工艺纸的性能要求：1)耐湿性，2)良好的润湿性，3)拉伸强度，4)小收缩，5)良好的剥离性能，6)易打磨，表面光滑，7)稳定性，热熔胶：1)良好的热熔性和冷固化性(约70100) 2)在反复“熔融固化”条件下具有良好的物理和化学稳定性。3)涂层良好，与熔融状态的纸张均匀一致。4)与纸张有足够的粘合强度。5)良好的废物分离性能。涂层工艺：涂层工艺有两个方面：涂层形状和涂层厚度。涂层形状是指涂层均匀或不均匀，不均匀涂层有多种形状。均匀涂布采用狭缝刮

5、刀涂布，不均匀涂布呈条状和颗粒状。一般来说，涂层不均匀会降低应力集中，但涂层设备更昂贵。涂层厚度是指胶水在纸上的涂层厚度。选择涂层厚度的原则是在保证可靠结合的情况下尽可能薄的涂敷，以减少变形、溢胶和错位。3.2层压固体快速成型材料和设备，新加坡KINERGY纸，美国立方技术薄材料，2。层压固体快速成型制造设备，图3-3直升机公司的LOM-2030型号，3.2层压固体快速成型材料和设备，图3-4 soli dimension公司开发的SD 300层压打印机，图3-5 SD300层压打印机耗材附件和制造型号，图3-6 HRP系列薄材料层压快速成型机，3.2层压固体快速成型材料和设备，1，2，层压固

6、体快速成型材料和设备。叠层实体快速成型的工艺流程，叠层实体制造工艺的基本原理和特点，提高叠层实体快速成型质量的措施，新型叠层实体快速成型工艺，叠层实体制造工艺的后处理中的表面涂层，第三章，叠层实体快速成型工艺，预处理，后处理，STL文件，切片设置工艺参数，基片制作，原型制作，边角料去除，表面质量处理，强化硬度处理，激光切割速度，加热辊温度，切片软件精度， 切割网格尺寸，3.3层压固体快速成型工艺，1，2，层压固体快速成型材料和设备，层压固体快速成型工艺，层压固体制造工艺的基本原理和特点，3， 提高叠层固体快速成型制造质量的措施，新型叠层固体快速成型技术，叠层固体后处理中的表面涂层制造技术，第3

7、章叠层固体快速成型技术、1。叠层实体原型制造的误差分析、弦差、由计算机辅助设计模型的STL文件输出引起的误差、切片软件的STL文件输入和设置引起的误差、设备精度误差、激光头的运动定位精度、成型后环境变化引起的误差、热变形、湿变形、成型过程中的误差、约束不一致、成型功率控制不当、粉碎网格尺寸、工艺参数不稳定、X轴和Y轴导轨垂直度、 3.4在进行STL转换时，可以根据零件形状的不同复杂程度来确定提高叠层实体成型质量的措施。 在保证成形零件形状完整光滑的前提下，尽量避免精度过高。不同的计算机辅助设计软件有不同的精度范围。2.提高叠层实体原型精度的措施。1.输出精度值为1，STL文件应与相应原型设备上

8、切片软件的精度相匹配。太多会严重降低切割速度，而太少会导致轮廓切割严重变形。2，计算机辅助设计系统精度：0.08，计算机辅助设计系统精度：0.08，计算机辅助设计系统精度：0.01，计算机辅助设计系统精度：0.08，计算机辅助设计系统精度：2 .00。模型的成型方向对工件质量(尺寸精度、表面粗糙度、强度等)有很大影响。)，材料成本和制造时间。具有高精度要求的轮廓(例如，具有高匹配精度要求的圆柱体和圆孔)应尽可能放置在X-Y平面上。为了提高成型效率，在保证容易脱模浪费的前提下，网格线的长度应尽可能的减少，网格线的长度可以根据不同的零件形状进行设置。热湿变形控制：采用新材料、新胶合方法；改进后处理

9、方法；根据工件的热变形规律，提前修正计算机辅助设计模型；原型生产后的处理措施：加压冷却层压块；充分冷却后脱皮；及时进行表面处理。，3，4，5，2。提高叠层实体原型制造精度、原型吸湿性和涂装防潮效果的措施：3.4提高叠层实体制造质量的措施，1，2，叠层实体快速成型的材料和设备，叠层实体快速成型的工艺流程，叠层实体制造工艺的基本原理和特点，3，6，5，4新型叠层实体快速成型技术，叠层实体后处理中的表面涂层制造技术，第3章叠层实体快速成型技术， LOM原型经常需要进行表面涂层处理，以提高其性能和便于表面抛光，表面涂层的优点是：(1)提高强度； (2)提高耐热性；(3)提高防潮性；(4)延长样机寿命；

10、(5)易于表面抛光和其他处理；(6)经过涂层处理后，样机可以更好地用于装配和功能检查。纸张最明显的缺点是对湿度极其敏感。LOM原型吸收水分后，层压板的尺寸增大，严重时，层压板会彼此分离。为了避免吸湿造成的这些后果，原型应该在剥离后的短时间内快速密封。表面涂层可以实现良好的密封性，同时可以提高原型的强度和耐热防潮性。1。表面涂层的必要性，3.5层压固体制造工艺的后处理中的表面涂层，(1)用砂纸轻轻打磨剥离的原型表面，如图所示：2。表面涂覆工艺，3.5层压固体制造工艺后处理中的表面涂覆，(2)按规定比例(如双组分环氧树脂：100份TCC-630和20份TCC的重量比)制备涂层材料，(3)在原型上涂

11、覆一薄层混合材料，由于材料的粘度低，材料容易浸入纸基原型中，浸入深度可达1.21.5毫米；(4)再次涂覆相同的混合环氧树脂材料，以填充表面的凹槽标记并长时间固化，如图所示：(5)再次用砂纸打磨表面涂覆有硬环氧树脂材料的原型，并注意在打磨前和打磨过程中测量原型的尺寸，以确保原型尺寸在要求的公差范围内；(6)在抛光原型表面以达到无划痕的表面质量后，喷涂透明涂层以增加表面的外观，如图所示。经过上述表面涂层处理后，样机的强度、耐热性和耐湿性都得到了显著提高。将处理后的原型浸入水中，并进行尺寸稳定性测试。实验结果如下：3.5叠层固体制造工艺后处理中的表面涂层，1，2，叠层固体快速成型的材料和设备，叠层固

12、体快速成型工艺，叠层固体制造工艺的基本原理和特点，3，4，5，6，7，7，8，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，5，4。提高叠层固体快速成型制造质量的措施，新型叠层固体快速成型技术，叠层固体后加工中的表面涂层制造技术，第三章叠层固体快速成型技术，传统叠层固体快速成型技术后加工中去除多余材料的工作量大且耗时，特别是对于内孔结构和内腔结构，去除多余材料极其困难，有时甚至难以实现。Ennex公司提出了一种新的叠层实体快速成型工艺，称为“胶印”。该方法中使用的薄层材料具有双层结构，如图3-17a所示。上层是用于原型制作的层压材料，下层是衬里

13、材料。层压前，先将两层薄料切割成轮廓，然后根据当前层压轮廓切割层压材料层，然后粘合堆叠，如图3-17b所示。粘合后，衬里材料与层压材料分离，并且当前层压材料的剩余材料被带走。图3-17胶版制作叠层实体的快速成型技术原理，(1)胶版制作叠层实体的快速成型技术原理，3.6新型叠层实体快速成型技术，以及图3-18胶版制作方法中存在的问题，当去除区域例如，图3-18a中所示的灰色层压材料被模制，切割成图B中的轮廓，然后根据图C粘合在一起。当衬里材料被移除时，多余的材料不能像图D中所示的那样被移除，但是如图E中所示，所有层压材料都被粘合到先前的层压层上。(2)胶印法的缺陷。针对上述“偏移制造”方法存在的

14、问题，伊能恒秋提出了另一种新的叠层实体快速成型工艺。伊能恒秋的新技术仍然使用双层薄材料，但是衬里材料只起到粘合作用，而层压材料被切割两次。首先，切割内孔或内腔的内轮廓；然后，当衬里层与层压材料分离时，去除了内孔或空腔残留材料的层压材料被连续供给以与原始层压材料结合；然后，进行第二次切割，并切割其余轮廓。这种方法的施工过程原理如图所示。整个过程分为以下六个步骤：(3-19)新工艺方法中的层压建筑步骤；(3)伊尼昂秋的新型叠层固体快速成型方法；(3)LOM成型技术3.7 LOM的应用及实例LOM在精细产品和塑料零件方面的优势小于SLA，但其应用在相对较重的结构零件模型、物理外观模型、砂型铸造、快速

15、模具主模、制鞋业等方面有独特的优势，尤其是LOM 1。产品模型的制作；(1)通过LOM技术和转移涂层技术生产铸件和铸造用金属模具。(2)利用LOM技术制造铸造用消失模。(3)可用于熔模铸造石蜡和消失模的蜡模制作。(1)可以直接生产用于新产品开发中工业造型的结构设计验证和外观评价的纸质功能件。(2)利用材料的粘接特性，可以制造大型零件和复杂的薄壁零件。(3)采用真空注射成型制造硅橡胶模具，试制少量新产品。由LOM快速原型系统制造的薄壳零件，LOM快速原型零件(左)和铸造成品(右)，2。快速制模：根据某客车公司提出的豪华客车设计开发要求，利用计算机辅助设计/计算机辅助制造软件UGII进行设计后，利

16、用叠层实体快速成型机，根据三维计算机模型对整车进行快速成型，图中显示了LOM模型的涂装效果和必要的装饰处理。汽车前车灯、汽车后装配灯，根据某公司开发汽车系列灯的要求，采用叠层立体快速成型机根据三维计算机模型，上图展示了汽车前照灯和后装配灯的LOM原型。3。以汽车灯具为例，根据灯具设计公司提出的六平柴后组合灯具的开发要求，根据三维计算机模型，利用叠层实体快速成型机进行该组灯具的快速原型制造。这组图片是这一系列灯具产品的LOM原型。机床的操作手柄为铸铁，手工制作砂型非常费时费力，精度无法保证。砂型铸造用木模由高精度的CAD模型直接制作而成，克服了手工制作的局限性和困难，大大缩短了生产周期，提高了产品的精度和质量。下图显示了铸铁手柄的计算机辅助设计模型和LOM原型。铸铁手柄的计算机辅助设计模型，铸铁手柄的LOM原型，3。铸铁手柄的应用实例，图10-8为用于运动功能测试的凸轮模型，图10-8为用于传动功能测试的LOM模型，用于测试凸轮设计是否能实现某一机构的机械传动。根据反馈信息，通过安装运行试验进行了多项改进，最终获得了完全满足运动要求的凸轮结构。3。示例功能测试件的应用和主模具的生产，图10-10 LOM原型作为硅树脂模