3叠层实体快速成型工艺

第3章叠层实体快速成型工艺LOM原理图LOM,LaminatedObjectManufacturing3.1基本原理和特点第3章叠层实体快速成型工艺3.1基本原理和特点第3章叠层实体快速成型工艺优点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基本原理和特点第3章叠层实体快速成型工艺缺点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基本原理和特点第3章叠层实体快速成型工艺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。第3章叠层实体快速成型工艺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材料与设备第3章叠层实体快速成型工艺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材料与设备第3章叠层实体快速成型工艺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材料与设备第3章叠层实体快速成型工艺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系列第3章叠层实体快速成型工艺3.2材料与设备LOM设备第3章叠层实体快速成型工艺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第3章叠层实体快速成型工艺3.2材料与设备LOM设备第3章叠层实体快速成型工艺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。第3章叠层实体快速成型工艺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●激光系统第3章叠层实体快速成型工艺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。第3章叠层实体快速成型工艺3.2材料与设备SSM快速成型机控制软件第3章叠层实体快速成型工艺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）3.3工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺后处理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工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺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工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺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工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺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工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺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工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺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工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺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工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺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工艺过程第3章叠层实体快速成型工艺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、设备精度误差第3章叠层实体快速成型工艺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第3章叠层实体快速成型工艺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第3章叠层实体快速成型工艺提高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第3章叠层实体快速成型工艺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。第3章叠层实体快速成型工艺LOM应用运用LOM快速原型系统所制作薄壳件第3章叠层实体快速成型工艺LOM应用运用LOM快速原型系统所制作太极球第3章叠层实体快速成型工艺LOM应用运用LOM快速原型系统所制作汽车零组件第3章叠层实体快速成型工艺LOM应用运用LOM快速原型系统所制作出几何形状复杂之原型件第3章叠层实体快速成型工艺LOM应用运用LOM快速原型系统于铸造应用运用LOM快速原型系统所制作之原型件，可以于铸造前进行砂模制作，以利后续金属浇注作业，翻制金属件。第3章叠层实体快速成型工艺LOM应用LOM快速原型件(左)与铸造成品(右)第3章叠层实体快速成型工艺小汽车车身模型