叠层制造技术

叠层制造技术2013/11/10西安工业大学叠层实体制造工艺叠层实体制造技术（LaminatedObjectManufacturing，简称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、快速制造母模以及直接制模等方面得到了迅速应用。2013/11/10西安工业大学一、基本原理和特点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。2013/11/10西安工业大学在这种快速成形机上，截面轮廓被切割和叠合后所成的制品如图所示。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。2013/11/10西安工业大学叠层实体制造技术的特点:优点原型精度高有较高的硬度和较好的机械性能，可进行各种切削加工无须后固化处理无须设计和制作支撑结构设备可靠性高，寿命长废料易剥离2013/11/10西安工业大学缺点不能直接制作塑料工件工件的抗拉强度和弹性不够好工件表面有台阶纹工件易吸湿膨胀2013/11/10西安工业大学HRP-IIILOM激光快速成型机HRP-IIILOM激光快速成型机是华中理工大学快速制造中心与武汉滨湖机电技术产业有限公司生产的用于快速原型制造的商品化设备，该设备可在无人看管下运行，其主要技术指标可达到世界先进水平。2013/11/10西安工业大学2013/11/10西安工业大学二、叠层实体制造工艺叠层制造工艺，即工业版的3D打印技术，已经可以用于生产一些小部件，比如说医用假体、设计产品原型、工程模型等。但是GE公司已经将其用途扩大到了利用金属粉末“打印”喷气式飞机引擎，这是3D打印技术发展史上的里程碑，充分展示了叠层制造工艺可以带来的商业价值。2013/11/10西安工业大学三、叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂覆一）表面涂覆的必要性LOM原型经过余料去除后，为了提高原型的性能和便于表面打磨，经常需要对原型进行表面涂覆处理，表面涂覆的好处有：（1）提高强度；（2）提高耐热性；（3）改进抗湿性；（4）延长原型的寿命；（5）易于表面打磨等处理；（6）经涂覆处理后，原型可更好地用于装配和功能检验。2013/11/10西安工业大学（二）表面涂覆的工艺过程2013/11/10西安工业大学四、叠层实体制造工艺的应用示例1、汽车车灯随着汽车制造业的迅猛发展，车型更新换代的周期不断缩短，导致对与整车配套的各主要部件的设计也提出了更高要求。其中，汽车车灯组件的设计，要求在内部结构满足装配和使用要求外，其外观的设计也必须达到与车体外形的完美统一。车灯设计与生产的专业厂家传统的开发手段受到了严重的挑战。快速成型技术的出现，较好地迎合了车灯结构与外观开发的需求。下面为某车灯配件公司为国内某大型汽车制造厂开发的某型号轿车车灯LOM原型，通过与整车的装配检验和评估，显著提高了该组车灯的开发效率和成功率。2013/11/10西安工业大学2013/11/10西安工业大学2、铸铁手柄某机床操作手柄为铸铁件，人工方式制作砂型铸造用的木模十分费时困难，而且精度得不到保证。随着CAD／CAM技术的发展和普及，具有复杂曲面形状的手柄的设计直接在CAD/CAM软件平台上完成，借助快速成型技术尤其是叠层实体制造技术，可以直接由CAD模型高精度地快速制作砂型铸造的木模，克服了人工制作的局限和困难，极大地缩短了产品生产的周期并提高了产品的精度和质量。下图为铸铁手柄的CAD模型和LOM原型。2013/11/10西安工业大学3、LOM原型在制鞋业中的应用当前国际上制鞋业的竞争日益激烈，而美国WolverineWorldWide公司无论在国际还是美国国内市场都一直保持着旺盛的销售势头，该公司鞋类产品的款式一直保持着快速的更新，时时能够为顾客提供高质量的产品，而使用PowerSHAPE软件LOM快速原型加工技术是该公司成功的关键。Wolverine的设计师们首先设计鞋底和鞋跟的模型或图形，从不同角度用各种材料产生三维光照模型显示，这种高质的图像显示使得在开发过程中能及早地排除任何看起来不好的装饰和设计。即使前期的设计已经排除了许多不理想的地方，但是投入加工之前，Wolverine公司仍然需要有实物模型。鞋底和鞋跟的LOM模型非常精巧，但其外观是木质的，为使模型看起来更真实，可在LOM表面喷涂产生不同材质效果。2013/11/10西安工业大学2013/11/10西安工业大学根据山东聊城中通客车股份有限公司提出的博发豪华客车外观设计开发要求，利用CAD/CAM软件UGII进行外观设计后，使用HRP-III型LOM激光快速成型机按三维计算机模型进行整车快速原型制造，上图为博发豪华客车在LOM模型上喷漆和必要的装饰处理后的效果图。经专家和业内人士对其外观结构评估，得到高度认同和赞赏。2013/11/10西安工业大学2013/11/10西安工业大学谢谢！2013/11/10西安工业大学