快速成形(LOM)
快速成型技术
金属直接成形：
金属合金粉末的直接烧结。该方法基于SLS (激光选择性烧 结) 工艺。美国Austin大学在这方面进行了大量的研究，并 研制了成形高温材料的烧结设备。
用金属丝线，利用堆焊的方法成形金属零件。英国的 Nottingham 大学正在进行这方面的研究。
用激光切割金属板材，并用激光焊接的方法将各层截面连 接起来。
CT图像
点云
曲面
RP模型
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基于快速成型的人工生物活性骨骼制造原理
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生物材料快速成型机
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网状弹力绷带和弹力网帽
升降颈托 （高分子）
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（四）微型机械/零件制造的研究开发
采用激光熔化金属粉末材料直接制造金属零件是RP技 术向RM发展的必然趋势，也是世界各国研究开发的热点。 微型部件，薄壁金属零部件，通信产品零部件等难于用传统 方法加工，适合于光化学快速成型。
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(一)产品开发过程中的设计评价和功能测试
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检验发动机外壳和管接头的装配情况
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奇瑞发动机进气管（石膏型铸造 ）
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发动机叶轮
风洞实验/寿命计算和热量计算 30
(二)快速制造模具及复杂金属零件（小批量）
蜡模
金刚砂模
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制作周期：10天 32
坦克发动机部件
飞机发动机部件
微型光快速成型CAD/CAM技术研究，是我国国防科工 委青年基金项目的一部分。采用激光直接烧结微细金属粉末 技术可以制造三维微型机械。
利用微纳粉末金属材料进行微成型目前尚处于探索阶段。 目前已经成功制作出壁厚只有100μm左右的微小金属件。
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桌面制造系统是RP领域产品开发的一个热点。RP设备系 统作为CAD系统三维图形输出的外设而被人们接受。而桌面系 统要求体积小，操作、维护简单，噪音、污染少，对环境无特 别要求，且成形速度快，但精度要求适当降低。美国Sanders Prototype 公司推出了廉价的桌面系统Model Maker。
叠层实体快速成型工艺课件(PPT 39页)
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
LOM工艺原型制作实例
工 艺 过 程
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200 mm x 150 mm x 20 mm，单个制作过程大约需 要3--4h。
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
LOM工艺原型制作实例
1. 数据准备
①运动速度 ②路径参数 ③工作台参数 ④热压参数
⑤激光功率匹配
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
工
1、 CAD模型及STL文件
艺
2、模型的切片处理
前处理
过
3、原型制造过程
程 4、后处理
3.3
工 艺 过 程
第3章 叠层实体快速成型工艺
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）
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
后处理
工
1、去除余料
艺
过
2、修补、打磨、抛光、表面涂覆
程
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
3.2
2、热熔胶
材 料 要求：
1）良好的热熔冷固性 。
与 2）在反复“熔融—固化”条件下，具有较好的物理化学 设稳
定性 。
备 3）与纸具有足够的粘结强度 。
4）良好的废料分离性能 。
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.2
材 料 与 设 备
快速成型技术
其在处理速度上都可以很好的满足需求，而且时间跨度不大，有利于实现产品开发的高速闭环反馈。 其二：集成化，快速成型技术使得设计环节和制造环节达到了很好的统一，我们知道在快速 成型的操作过程中，计算机中
的CAD模型数据会通过软件转化的方式，自动生成数控指令，依据数据的转化实现对于部件的合理加工。由此看来设计和 制造之间的鸿沟不再存在，达到了高度的集约化。 其三：适用性，快速成型技术，适翻分层技术制造工艺，将复杂的三维切成二维来处理，极大的简化了加工流程，在不存 在三维刀具的干涉的前提下，高效的处理好复杂的中空结构。无论是从理论上来讲，还是从实践上来讲，其技术的适用性 可以应对任何的复杂构件制造。 其四：可调整性，快速成型技术，即真正意义上的数字化系统，是制造业中的利器，我们操作员仅仅需要合理设置一下相 关的参数和属性， 就可以有针对性的处理好各种产品的样品制造和小批量生产；而且在此过程中，保证了成型过程的柔韧 性。 其五：自动化，快速成型技术，实现了完全的自动化成型，只要操作人员输入相关的参数,在不需要多少干涉的情况下，实 现整个过程的自动运行。
从技术发展角度看，计算机科学、CAD技术、材料科学、激光技术的发展和普及，为新的制造技 术的产生奠定了技术物质基础。
快速成型工艺的五个基本流程
快速成型工艺的五个基本流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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快速成型的技术ppt课件
• 该工艺的特点是成形速度快，成形材料价格低，适合做 桌面型的快速成形设备。并且可以在粘结剂中添加颜料， 可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一， 有限元分析模型和多部件装配体非常适合用该工艺制造。 缺点是成形件的强度较低，只能做概念型使用，而不能做 功能性试验。
• 三维印刷(3DP)－－高速多彩的快速成型工艺
料（ABS等）、陶瓷粉、金属粉、砂等，可以在航空，机 械，家电，建筑，医疗等各个领域应用。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
• 主要工艺：
•
RP技术结合了众多当代高新技术：计算机辅助设计、
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 ）－制作大型铸件的快速成型工艺
LOM分层实体制造
分层实体制造方法与其他快速原型制造技术相比，具有制 作效率高、速度快、成本低等优点，在我国具有广阔的应用前 景。
LOM 原型成型的一般工艺过程
LOM成型的全过程可以归纳为前处理、分层 叠加成型、后处理3个主要步骤。具体的说， LOM成型的工艺过程大致如下： (1)图形处理阶段。制造一个产品，首先通过 三维造型软件(如：Pro／E、UG、SolidWorks)进 行产品的三维模型构造，然后将得到的三维模型 转换为STL格式，再将STL格式的模型导人到专 用的切片软件中(如华中科大的HRP软件)进行切 片。
LOM（分层实体制造法）快速成形系统的成形原理：
LOM工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材 表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，热压辊热压片材， 使之与下面已成形的工件粘接；用CO2激光器在刚粘接 的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮 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，工作台带动已成形的工件下降，与带状 片材(料带)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；工作台上升到加工平 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，得到分层制造的实体零件。
分层实体制造
分层实体制造
• LOM工艺称为分层实体制造，由美国Helisys公司的 Michael Feygin于1986年研制成功。该公司已推出 LOM-1050和LOM-2030两种型号成形机。 • 研究LOM工艺的公司除了Helisys公司，还有日本 Kira公司、瑞典Sparx公司、新加坡Kinergy精技私人 有限公司、清华大学、华中理工大学等。 • 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。
快速成型知识点
1、快速成型：快速成型技术，又称实体自由成型技术，快速成型的工艺方法是基于计算机三维实体造型，在对三维模型进行处理后，形成截面轮廓信息，随后将各种材料按三维模型的截面轮廓信息进行扫描，使材料粘结、固化、烧结，逐层堆积成为实体原型。
激光烧结深度：是直接影响烧结质量的重要因素之一，主要由激光能量参数及粉末材料的特征参数决定的。
其中，激光能量参数又包括激光功率、激光束扫描速度、激光线的长度及宽度；粉末材料的特征参数则包括粉末材料对激光的吸收率、粉末熔点、比热容、颗粒尺寸及分布、颗粒形态及铺粉密度。
成型精度：是评价成型质量最主要的指标之一，它是快速成型技术发展的基石。
精度值一般的指机器的精度，即使给出制作也是专门设计的标准件的精度，而并非以为着制作任何制件都能达到的精度。
直接制模：用SLS、FDM、LOM等快速成型工艺方法直接制造出树脂模、陶瓷模和金属模具。
间接制模：用快速成型件作母模或过度模具，在通过传统的模具制造方法来制作模具。
软模技术：采用各种快速成型技术包括SLA、SLS、LOM，可直接将模型（虚拟模型）转换为具有一定机械性能的非金属的原型（物理模型），在许多场合下作为软模使用，用于小批量塑料零件的生产。
桥模制作：将液态的环氧树脂于有机或无机复合材料作为基体材料，以原型为基准浇注模具的一种间接制模方法。
覆模陶瓷：与覆模金属粉末类似，包覆陶瓷粉末（Al2O3等）。
金属粉：按其组成情况分为三种：（1）单一的金属粉（2）两种金属粉末的混合体，其中一种熔点较低起粘结剂的作用（3）金属粉末和有机粘结剂的混合体。
2、SLA/LOM基本原理及特点：（1）SLA基本原理: SLA技术是交计算机CAD造型系统获得制品的三维模型，通过微机控制激光，按着确定的轨迹，对液态的光敏树脂进行逐层扫描，使被扫描区层层固化，连成一体，形成最终的三维实体，再经过有关的最终硬化打光等后处量，形成制件或模具。
特点：可成型任意复杂形状，成型精度高，仿真性强，材料利用率高，性能可*，性能价格比较高。
快速成型技术-第二章薄形材料选择性切割-精选文档
计算机及控制软件
❖ 3.激光切割速度与切割功率的自动匹配软件 根据激光的瞬时切割速度自动调节激光的输出功
率，从而得到合适尺寸的零件。
计算机及控制软件
❖ 4.激光光束宽度的自动补偿软件 可以自动识别截面的内、外轮廓边界，根据激光
的光束宽度（0.1～0.2mm），控制切割头，相对 理论内、外轮廓边界，自动向内或向外偏移半个光 束宽度，从而保证实际切出的轮廓边界和理论轮廓 边界重合。
激光切割系统
❖ 激光器的作用： ❖ 切割作用 ❖ 对激光器的要求： ❖ 1.激光器输出的能量必须稳定并能随运动
速度的改变而改变。 ❖ 2.激光器能够快速输出和关闭。 ❖ 3.激光器能够长时间连续工作。 ❖ 因此，在LOM快速成形系统中，激光切
割单元应具有结构紧凑、可自动控制、监 测、响应快速、运行可靠等功能，所以多 选用CO2激光器。激光器电源多为开关电 源。
快速成型技术及应用
上次课内容回顾：
❖ 1、光固化成型的原理； ❖ 2、光固化成型的设备组成和个组成的作用； ❖ 3、光固化成型过程； ❖ 4、光固化成型精度问题； ❖ 5、支持结构问题； ❖ 6、光固化成型特点。
第二章
薄形材料选择性切割 (叠层实体制造工艺)
一.概述
❖ 薄形材料选择性切割（Laminated Object Manufacturing，简称LOM）成形技术，又称分层 物件制造或是叠层成形技术。
❖ 华中科技大学推出的HRP系列成形机 和成形材料,具有较高的性价比。
❖ 清华大学推出了SSM系列成型机及成 型材料。
二.LOM成形的基本组成及原理
1.LOM成形的基本原理
❖ 1).工作开始时，送料机构把单面涂有热溶胶的纸片 一段段的送至工作台的上方，热压滚筒将料压平并 粘在底层上；
快速成型技术
快速成型摘要：快速成型技术是一种集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。
快速成型技术正在不断完善，具有广泛的应用前景快速成型技术以其独特的优势和魅力，在制造业领域起到越来越重要的作用，并将给制造业带来深远的影响。
通过介绍快速成型系统的基本原理方法和技术特点，阐述其工艺特点及开发和应用，探讨快速成型技术在现代制造业中起到的重要作用和产生的巨大效益，分析快速成型技术的优点和缺点，并提出快速成型技术未来的发展方向和深远意义。
关键词：快速成型 CAD/CAM 激光技术基本原理快速成型(Rapid Prototyping)是上世纪80年代末及90 年代初发展起来的高新制造技术，是由三维CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。
它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。
由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。
与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。
通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合，已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。
快速成型的基本原理快速成型技术采用离散/堆积成型原理，根据三维CAD模型，对于不同的工艺要求，按一定厚度进行分层，将三维数字模型变成厚度很薄的二维平面模型。
再将数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码，在数控系统控制下以平面加工方式连续加工出每个薄层，并图1快速成型的基本原理图至顶完成零件的制作过程。
快速成型有很多种工艺方法，但所有的快速成型工艺方法都是一层一层地制造零件，所不同的是每种方法所用的材料不同，制造每一层添加材料的方法不同。
快速成型技术-第二章(2.4 3DP-2.5LOM)
2.5 分层实体制造成型工艺（LOM）
前 处 理 分 层 叠 加
STL文件
切片处理
设置工艺参数
激光 加热 切片 切碎 切割 辊温 软件 网格 速度 度 精度 尺寸
基底制作
原型制作
后 处 理
余料去除
表面质量处理
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。
截面轮廓及网格废料
2.5 分层实体制造成型工艺（LOM）
2.5.2 使用材料
LOM工艺使用的成型材料是为单面涂覆有热熔性黏结剂的片状材料，由基体材料和 粘结剂组成。常用于LOM工艺的基体材料有纸片材、金属片材、陶瓷片材和复合材料 片材等，因为涂覆纸价格较为便宜，所以目前的LOM基体材料主要为纸材。 基于LOM工艺所用材料特点，采用该工艺成型时必须注意以下问题： （1）由于主要采用纸片材作为基体，又需要剥离废料，因此制作复杂的薄壁件非常 困难，需要注意提高制件的强度和刚度 。 （2）需保证成形材料能够被可靠地送入设备。 （3）热熔胶涂覆纸厚薄往往不均匀，制件高度方向上的精度较难以保证。 （4）使用涂覆纸材料成型的制件容易吸潮变形，要注意调节环境的湿度，或进行防 潮后处理。
Voxeljet公司制造的砂模以及用该砂模铸造的金属零件
第一节 三维喷涂粘结快速成型工艺
a) 结构陶瓷制品
b) 注射模具
图6-2 采用3DP工艺制作的结构陶瓷制品和注射模具
图6-3 经过3DP工艺制作的金属制件
2.5 分层实体制造成型工艺（LOM）
分层实体制造技术（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。
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由于作为LOM工艺主要材料的纸，性能一直没有提高， 以至该工艺逐渐走入没落，大部分厂家已经或准备放弃该 工艺。目前，以金属薄板为基体材料的金属零件的LOM工 艺也在研究和完善之中。
纸片材应用最多。这种纸由纸质基底和涂覆的粘结剂、 改性添加剂组成，成本较低。 KINERGY公司生产的纸材采用了熔化温度较高的粘结 剂和特殊的改性添加剂，成形的制件坚如硬木，表面光滑， 有的材料能在200℃下工作，制件的最小壁厚可达0.3~0.5 mm，成形过程中只有很小的翘曲变形，即使间断地进行成 形也不会出现不粘结的裂缝，成形后工件与废料易分离， 经表面涂覆处理后不吸水，有良好的稳定性。
步骤 3
如图所示：
图1 LOM工艺原理图
下图列出了LOM工艺的基本过程。
（a）
（b）
（c）
（d ）
（e ）
（f ）
图2 LOM工艺过程 （a）铺纸；（b）压紧黏合；（c）切割轮廓线；（d）切割完成；（e）剥离；（f）最终原型件。
将废料剥离后，需将原型件抛光、涂漆，以 防零件吸潮变形，同时也得到了一个美观的外表。 LOM工艺多余材料的剥落是一项较为复杂而细致的 工作。
目前，EVA型热熔胶应用最广。EVA型热熔胶由共聚物 EVA树脂、增粘刑、蜡类和抗氧剂等组成。增粘剂的作用 是增加对被粘物体的表面粘附性和胶接强度。随着增粘剂 用量增加，流动性、扩散性变好，能提高胶接面的润湿性 和初粘性。但增粘剂用量过多，胶层变脆，内聚强度下降。 为了防止热熔胶热分解、胶变质和胶接强度下降，延 长胶的使用寿命，一般加入0.5％~2％的抗氧剂; 为了降低成本，减少固化时的收缩率和过度渗透性， 有时加入填料。 热熔胶涂布可分为均匀式涂布和非均匀涂布两种。 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，非均匀涂布可以减少应力集中， 但涂布设备比较贵。
1.2 工艺原理与过程
分层实体制造工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆 上一层热熔胶。图1 为LOM工艺原理图。
加工时，热压辊热压材料，使之与下面已成形的工件粘 结。用CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓 和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区城内切 割出上下对齐的网格；
LOM成形件主要用于： （1）直接制作纸质功能制件，用作新产品开发中工业造 型的外观评价、结构设计验证。 （2）利用材料的粘接性能，可制作尺寸较大的制件，也 可制作复杂薄壁件。 （3）通过真空注塑机制造硅橡胶模具，试制少量新产品。 （4）快速制模： ①采用薄材叠层制件与转移涂料技术制作铸件和铸造用金属 模具； ②采用薄材叠层方法制作铸造用消失模； ③制造石蜡件的蜡模、熔模精密铸造中的消失模。
选择性层片粘接工艺 —— LOM
分层实体制造（LOM ）
(Laminated Object Manufacturing)，
又称
固体切片制造（SSM）
(Solid Slicing Manufacturing)
LOM 工艺由美国 Helisys 公司于 1986 年 研制成功。 这种方法的代表是美国 Helisys 公 司 的 LOM-1050 和 LOM-2030 成 形 机，日本Kira公司的KSC-50成形机。
1.3 成形材料
分层实体制造中的成形材料为涂有热熔胶的薄层材料， 层与层之间的粘结是靠热熔胶保证的。LOM材料一般由薄 片材料和热熔胶两部分组成。 1．薄片材料 根据对原型件性能要求的不同,薄片材料可分为：纸片 材、金属片材、陶瓷片材、塑料薄膜和复合材料片材。对 基体薄片材料有如下性能要求： 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
分层实体制造工艺
1.1 分层实体制造工艺概述
分层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM） 又称叠层实体制造或薄形材料 选择性切割，由美国Helisys 公司的Michael Feygin于1986 年研制成功，并推出商品化的 机器LOM-1050和LOM-2030等。
LOM原型的用途不同，对薄片材料和热熔胶的要求也不 同。当LOM原型用作功能构件或代替木模时，满足一般性 能要求即可。若将LOM原型作为消失模进行精密熔模铸造， 则要求高温灼烧时LOM原型的发气速度较小，发气量及残 留灰分较少等。而用LOM原型直接作模具时，还要求片层 材料和粘结剂具有一定的导热和导电性能。
步骤 1Βιβλιοθήκη 步骤 2光切割完成后，工作台带动已成形的工件下降，与带 状片材（料带）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;工作台上 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 所有截面切割、粘接完，最后将不需要的材料剥离， 得到三维实体零件。
1.4 工艺特点
与其他快速成形工艺方法相比，分层实体成形方法具 有以下优点： ①制件精度高（＜０.15 mm）; ②制作效率高、成本低; 缺点： 1>由于材料质地原因，加工的原型件抗拉性能和弹性不高； 2>易吸湿膨胀，需进行表面防潮处理； 3>薄壁件、细柱状件的废料剥离比较困难； 4>工件表面有台阶纹，需进行打磨处理。
2．热熔胶 用于LOM纸基的热熔胶按基体树脂划分，主要有乙烯醋酸乙烯酯共聚物型热熔胶、聚酯类热熔胶、尼龙类热熔 胶或其混合物。热熔胶要求有如下性能： ①良好的热熔冷固性能（室温下固化）； ②在反复“熔融-固化”条件下其物理化学性能稳定； ③熔融状态下与薄片材料有较好的涂挂性和涂匀性； ④足够的粘接强度； ⑤良好的废料分离性能。