@3叠层实体快速成型工艺

提 高 成 型 质 量 的 措 施
3、成型过程产生的误差
不一致的约束 成型功率控制不当 切碎网格尺寸设定不合理 工艺参数不稳定
（温度、压力、功率、速度）
复杂内应力，使工件产生翘曲变形
长时间成型、成型大工件
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.4
LOM成型件误差产生原因：
提 高 成 型 质 量 的 措 施
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
去除余料引起的误差
表面处理产生的误差
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.4
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
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.1
LOM, Laminated Object Manufacturing
基 本 原 理 和 特 点
LOM原理图
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
3.1
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。
基 本 原 理 和 特 点
5、 难以构建精细形状的零件，即仅限于结构简单的零
件。
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.2
LOM材料
材 料 与 设 备
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。
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3.2
LOM材料
1、纸
材 料 与 设 备
要求：
前处理
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
原型制造过程
工 艺 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
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）
关键参数
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
3.2
LOM设备
材 料 与 设 备
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.2
LOM设备
材 料 与 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*508mm 3、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
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
材 料 与 设 备
第3章 叠层实体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ速成型工艺
3.2
SSM快速成型机 控制软件 设置设备参数、工艺参数
材 料 与 设 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 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
材 料 与 设 备
●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
SSM快速成型机 设备结构简介 2.电气控制系统
材 料 与 设 备
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
SSM快速成型机 控制软件
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
2. 快速原型制作 LOM工艺原型制作实例
工 艺 过 程
(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10 min左右。
同时确保设备的机械系统及光路系统状态良好。
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
2. 快速原型制作 LOM工艺原型制作实例
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)
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小汽车车身模型
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。
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3.2
LOM材料
2、热熔胶
材 料 与 设 备
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
3.3
后处理
工 艺 过 程
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
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
3.2
LOM设备
材 料 与 设 备
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.2
SSM快速成型机
材 料 与 设 备
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
SSM快速成型机 设备结构简介 1.机械结构 ●设备本体
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）
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.4
LOM成型件误差产生原因：
提 高 成 型 质 量 的 措 施
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
3.4
LOM成型件误差产生原因：
工 艺 过 程
(2) 启动成型软件，载入层片文件
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
2. 快速原型制作 LOM工艺原型制作实例 (3) 选择工艺参数 (4) 造型
工 艺 过 程
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
3. 取型及后处理 LOM工艺原型制作实例
工 艺 过 程
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。
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) 加载零件的STL文件
工 艺 过 程
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.3
1. 数据准备 LOM工艺原型制作实例
工 艺 过 程
(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
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。
基 本 原 理 和 特 点
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.1
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。
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 。
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.2
LOM材料
3、涂布工艺
材 料 与 设 备
●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。
第3章 叠层实体快速成型工艺
3.2
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
材 料 与 设 备
第3章 叠层实体快速成型工艺
（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）
提 高 成 型 质 量 的 措 施
●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
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