第三章_叠层实体快速成型工艺

2.叠层实体快速成型技术的特点
优点：
◎原材料价格便宜，原型制作成本低
◎制件尺寸大
◎无须后固化处理
◎无须设计和制作支撑结构
◎废料易剥离
◎热物性与机械性能好，可实现切削加工 ◎设备可靠性好，寿命长
◎精度高 ◎操作方便
缺点：
◎不能直接制作塑料工件 ◎工件易吸湿膨胀
◎工件的抗拉强度和弹性不够好 ◎工件表面有台阶纹，需打磨
快速成型与快速模具制造技术及其应用
机械工业出版社（第三版）
第三章 叠层实体快速成型工艺
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第三章 叠层实体快速成型工艺
叠层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing，LOM）是几种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，得到迅速发展。由于叠层实体制造技术多使用纸材，成本低廉 ，制件精度高，而且制造出来的木质原型具有外在的美感性和一些特殊的品质，因此受到了较为广泛的关注 ，在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、熔模铸造型芯、砂型铸造木模、快速制模母模以及直 接制模等方面得到了迅速应用。
由计算机、材料存储及送进机构、热粘压机构、激光切 割系统、可升降工作台和数控系统和机架等组成。首先在工 作台上制作基底，工作台下降，送纸滚筒送进一个步距的纸 材，工作台回升，热压滚筒滚压背面涂有热熔胶的纸材，将 当前迭层与原来制作好的迭层或基底粘贴在一起，切片软件 根据模型当前层面的轮廓控制激光器进行层面切割，逐层制 作，当全部迭层制作完毕后，再将多余废料去除。
涂布工艺： 涂布工艺有涂布形状和涂布厚度两个方面。 涂布形状指的是采用均匀式涂布还是非均匀涂布，非均匀涂布又有多种形状。均匀式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。一般来讲，非均匀涂布可以减小应力集中，但涂布设备比较贵。 涂布厚度指的是在纸材上涂多厚的胶，选择涂布厚度的原则是在保证可靠粘接的情况下，尽可能涂的薄，以 减少变形、溢胶和错移。
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图3-1 叠层实体制造技术的原理简图
第一节 叠层实体制造工艺的基本原理和特点
在叠层实体快速成型机上，截面轮廓被切割和叠合后所成的制品如下图所示。其中，所需的工件被废料小方格包围，剔除 这些小方格之后，便可得到三维工件。
图3-2 截面轮廓及网格废料 精品课件
第一节 叠层实体制造工艺的基本原理和特点
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第三章 叠层实体快速成型工艺
1
叠层实体制造工艺的基本原理和特点
2
叠层实体快速成型的材料与设备
3
叠层实体快速成型的工艺过程
4 提高叠层实体快速成型制作质量的措施
5 叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂覆
ห้องสมุดไป่ตู้
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新型叠层实体快速成型工艺方法
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第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
1.叠层实体快速成型材料
激光头的运动定位精度
X、Y轴系导轨垂直度，Z轴与工作台面垂直度
成型之后 环境变化 引起误差
热变形
湿变形
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第四节 提高叠层实体成型制作质量的措施
2. 提高叠层实体原型制作精度的措施
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在进行STL转换时，可以根据零件形状的不同复杂程度来定。在保证成形件形状完整平滑的前提 下，尽量避免过高的精度。不同的CAD软件所用的精度范围也不一样，例如Pro/E所选用的范围是0.01 ～0.05mm，UGⅡ所选用的范围是0.02～0.08mm，如果零件细小结构较多可将转换精度设高一些。
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第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
图3-4 Solidimension精品公课件司开发的SD 300 叠层打印机
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
图3-5 SD300 叠层打印机耗材配件及制作的模型
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第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
图3-6 HRP系列薄材叠层快速成型机
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5 叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂覆
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新型叠层实体快速成型工艺方法
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第四节 提高叠层实体成型制作质量的措施
1. 叠层实体原型制作误差分析
CAD模型STL文件输出造成的误差
弦差
切片软件STL文件输入设置造成的误差
成型 过程 误差
不一致的约束
成型功率控制不当
切碎网格尺寸
工艺参数不稳定
设备 精度 误差
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第三章 叠层实体快速成型工艺
1
叠层实体制造工艺的基本原理和特点
2
叠层实体快速成型的材料与设备
3
叠层实体快速成型的工艺过程
4
提高叠层实体成型制作质量的措施
5 叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂覆
6
新型叠层实体快速成型工艺方法
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第一节 叠层实体制造工艺的基本原理和特点
1.叠层实体快速成型工艺的基本原理
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第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
新加坡KINERGY公司的纸材
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第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
美国Cubic Technologies 公司的薄材
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第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
2. 叠层实体快速成型制造设备
图3-3 Helisys公司的LOM-2030机型
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
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第三章 叠层实体快速成型工艺
1
叠层实体制造工艺的基本原理和特点
2
叠层实体快速成型的材料与设备
3
叠层实体快速成型的工艺过程
4 提高叠层实体快速成型制作质量的措施
5 叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂覆
6
新型叠层实体快速成型工艺方法
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第三节 叠层实体快速成型的工艺过程
前
处
STL文件
理
切片处理
分
设置工艺参数
层
激光 加热辊 切片软 切碎网
叠
切割 温度 件精度 格尺寸 速度
加
基底制作
后
处
余料去除
理
表面质量处理
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原型制作 提高强硬度处理
第三章 叠层实体快速成型工艺
1
叠层实体制造工艺的基本原理和特点
2
叠层实体快速成型的材料与设备
3
叠层实体快速成型的工艺过程
4 提高叠层实体快速成型制作质量的措施
薄层材料:纸、塑料薄膜、金属箔等 粘结剂:热熔胶 制备工艺：涂布工艺 纸的性能要求： 1）抗湿性
2）良好的浸润性 3）抗拉强度 4）收缩率小 5）剥离性能好 6）易打磨，表面光滑 7）稳定性
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第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
热熔胶： 1）良好的热熔冷固性（约70~100℃开始熔化，室温下固化）。 2）在反复“熔融－固化”条件下，具有较好的物理化学稳定性。 3）熔融状态下与纸具有较好的涂挂性和涂匀性。 4）与纸具有足够粘结强度。 5）良好的废料分离性能。