典型RP：第3章 叠层实体快速成型(LOM)工艺
层叠实体制造-LOM
层叠实体制造-LOM叠成分层实体制造（Laminated Object Manufacturing：LOM）一、概念LOM工艺将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起。
位于上方的激光器按照C AD分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上面通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束再次切割，这样反复逐层切割、粘合、切割，直至整个零件模型制作完成。
LOM原理：将CAD模型输入成型系统，通过切片软件进行切片处理。
系统组成：计算机、原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、模型去除装置和机架。
控制系统与控制软件控制对象：材料送进、热压辊、扫描与切割、工作台、温度控制、激光能量控制。
控制软件：STL格式文件的纠错和修补软件。
三维模型的切片软件激光切割速度与切割功率的自动匹配软件激光束宽度的自动补偿软件材料处理系统制造过程：1、原材料存储及送进机构将存于其中的原材料，按照每层所需材料的送进量将材料送至工作台上方。
2、热粘压机构将一层层材料粘结在一起。
3、激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线，逐一在工作台上方的材料上切割出轮廓线，并将无轮廓区切割成小方网格，为了在成型之后能剔除废料。
4、可升降工作台由伺服电动机经精密滚珠丝杠驱动，用精密直线滚珠导轨导向，从而能在高度方向做快速、精密往复运动。
分层实体特点：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◎能承受高达200℃的高温（热物性与机械性能好，可实现切削加工0◎原型精度高◎设备可靠性好，寿命长◎操作方便缺点：◎不能直接制作塑料工件◎工件的抗拉强度和弹性不够好◎工件易吸湿膨胀◎工件表面有台阶纹，需打磨层叠实体制造工艺的分层叠加过程（1）叠层实体制造工艺参数：1）激光切割速度2）加热辊温度与压力3）激光能量4）切碎网格尺寸（2）原型制造过程：1）基底制作2）原型制作层叠实体制造误差分析：1）CAD模型的前处理造成的误差2）设备精度误差3）成形过程中的误差4）成型之后环境变化引起的误差提高层叠实体制造精度的措施：1）在保证成型件形状完整平滑的情况下，在进行STL转换时，尽量避免过高的精度。
几种常见快速成型工艺的比较
几种快速成型方式的比较几种常见快速成型工艺的比较在快速领域里一直站主导地位快速成型工艺主要包括：FDM, SLA, SLS, LOM等工艺，而这几种工艺又各有千秋，下面我们在主要看一下这几种工艺的优缺点比较：FDM(fused deposition Modeling)丝状材料选择性熔覆快速原型工艺是一种不依靠激光作为成型能源、而将各种丝材（如工程塑料、聚碳酸酯）加热熔化进而堆积成型方法，简称丝状材料选择性熔覆.原理如下：加热喷头在计算机的控制下，根据产品零件的截面轮廓信息，作平面运动，热塑性丝状材料由供丝机构送至热熔喷头，并在喷头中加热和熔化成半液态，然后被挤压出来，有选择性的涂覆在工作台上，快速冷却后形成一层大约厚的薄片轮廓。
一层截面成型完成后工作台下降一定高度，再进行下一层的熔覆，好像一层层画出截面轮廓，如此循环，最终形成三维产品零件。
这种工艺方法同样有多种材料可供选用，如工程塑料;聚碳酸酯、工程塑料PPSF: 以及ABS 与PC的混合料等。
这种工艺干净，易于操作，不产生垃圾，并可安全地用于办公环境，没有产生毒气和化学污染的危险。
适合于产品设计的概念建模以及产品的形状及功能测试。
专门开发的针对医用的材料ABS-i: 因为其具有良好的化学稳定性，可采用伽码射线及其他医用方式消毒，特别适合于医用。
FDM快速原型技术的优点是：制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的污染；1次成型、易于操作且不产生垃圾；独有的水溶性支撑技术，使得去除支撑结构简单易行，可快速构建瓶状或中空零件以及一次成型的装配结构件；原材料以材料卷的形式提供，易于搬运和快速更换。
可选用多种材料，如各种色彩的工程塑料以及医用ABS等快速原型技术的缺点是：成型精度相对国外先进的SLA工艺较低，最高精度、成型表面光洁度不如国外SLA：成型速度相对较慢光敏树脂选择性固化是采用立体雕刻（Stereolithography)原理的一种工艺的简称，是最早出现的一种快速成型技术。
叠层制造技术
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
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
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
缺点
不能直接制作塑料工件源自 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-III LOM 激光快速成型机
HRP-III LOM 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
3、LOM原型在制鞋业中的应用
叠层制造及其它快速成型工艺与设备
LOM快速原型工艺适合制作大中型原型件，翘曲变形较小，成型时间较短，激光器使用寿命长，制成件有良好的机械性能，适合于产品设计的概念建模和功能性测试零件，且由于制成的零件具有木质属性，特别适合于直接制作砂型铸造模。
面曝光快速成型
MPSL(Mask Projection Stereolithography)面曝光快速成型与扫描式固化快速成型最大的不同在于采用片层掩膜技术，一次曝光固化一个层面的实体。MPSL的关键技术之一是如何生成图形动态掩膜（Dynamic Mask）。 图形掩膜的生成方式有多种，早期是利用静电复印技术原理，在玻璃底版上生成图形掩膜。目前，比较典型的图形生成工艺是采用液晶显示技术（Liquid Crystal Display，LCD）和数字投影技术（Digital Light Processing，DLP）。下面对这两种技术分别进行简单地介绍，着重说明一下DLP的技术原理。
LOM快速成形技术的缺点
6. 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；且纸制零件很容易吸潮，必须立即进行后处理、上漆。 7. 难以构建精细形状的零件，即仅限于结构简单的零件。 8. 由于难以（虽然并非不可能）去除里面的废料，该工艺不宜构建内部结构复杂的零件。 9. 当加工室的温度过高时常有火灾发生，因此，工作过程中需要专职人员职守。
MPSL技术基本原理
由分析可以看出，相比于LCD，DMD能更好地适应快速成型加工所需要的高精度、高可靠性以及对紫外光源能量较高的承受能力。因此将DLP技术应用到光固化快速成型技术的面曝光快速成型具有更好的发展前景。 它主要包括两大部分：固化成像器件即掩膜发生器和机械辅助装置即升降、涂覆系统等。掩膜发生器负责完成每层图像的生成，由紫外光照射投影到成像位置，即光敏树脂液面处，曝光固化一次树脂，再通过升降装置以及涂覆系统完成新一层树脂的准备工作，从而开始下一层的固化。
快速成型技术及原理
RP技术简介快速原型制造技术，又叫快速成形技术，（简称RP技术）；英文：RAPID PROTOTYPING（简称RP技术），或RAPID PROTOTYPING MANUFACTUREING，简称RPM。
快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。
自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同，成形原理和系统特点也各有不同。
但是，其基本原理都是一样的，那就是"分层制造，逐层叠加"，类似于数学上的积分过程。
形象地讲，快速成形系统就像是一台"立体打印机"。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。
快速成型机的工艺立体光刻成型sla层合实体制造lom熔融沉积快速成型fdm激光选区烧结法SLS多相喷射固化mjs多孔喷射成型mjm直接壳法产品铸造dspc激光工程净成型lens选域黏着及热压成型SAHP层铣工艺lmp分层实体制造som自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有SLA、SLS、LOM和FDM等方法。
快速成型技术的原理工艺过程及技术特点
快速成型技术的原理、工艺过程及技术特点：快速成型属于离散／堆积成型。
它从成型原理上提出一个全新的思维模式维模型，即将计算机上制作的零件三维模型，进行网格化处理并存储，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，由成型头在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维坯件．然后进行坯件的后处理，形成零件。
快速成型的工艺过程具体如下：l ）产品三维模型的构建。
由于 RP 系统是由三维 CAD 模型直接驱动，因此首先要构建所加工工件的三维CAD 模型。
该三维CAD模型可以利用计算机辅助设计软件（如Pro/E , I-DEAS , Solid Works , UG 等）直接构建，也可以将已有产品的二维图样进行转换而形成三维模型，或对产品实体进行激光扫描、CT 断层扫描，得到点云数据，然后利用反求工程的方法来构造三维模型。
2 ）三维模型的近似处理。
由于产品往往有一些不规则的自由曲面，加工前要对模型进行近似处理，以方便后续的数据处理工作。
由于STL格式文件格式简单、实用，目前已经成为快速成型领域的准标准接口文件。
它是用一系列的小三角形平面来逼近原来的模型，每个小三角形用3 个顶点坐标和一个法向量来描述，三角形的大小可以根据精度要求进行选择。
STL 文件有二进制码和 ASCll 码两种输出形式，二进制码输出形式所占的空间比 ASCII 码输出形式的文件所占用的空间小得多，但ASCII码输出形式可以阅读和检查。
典型的CAD 软件都带有转换和输出 STL 格式文件的功能。
3 ）三维模型的切片处理。
根据被加工模型的特征选择合适的加工方向，在成型高度方向上用一系列一定间隔的平面切割近似后的模型，以便提取截面的轮廓信息。
间隔一般取0.05mm~0.5mm，常用 0.1mm 。
间隔越小，成型精度越高，但成型时间也越长，效率就越低，反之则精度低，但效率高。
快速成形(LOM)
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。
快速成形LOM
Laminated Object Manufacturing （LOM）
纸叠层成形
Laminated Object Manufacturing （LOM） LOM工艺先将单面涂有热溶胶的纸通过加热辊
加压粘结在一起。此时位于其上方的激光器按照
分层 CAD 模型所获得的数据，将一层纸切割成所
LOM 实景录象
LOM 技术的应用
HRP-IIIA 快速成形系统
选择性激光烧结
回收卷
网格线
激光束
模型
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ制成块
CAD数据输入LOM控制器后，LOM软件就会计算出每层的横截面。
激光束切割顶层周边界，然后将余料画上网格线，以便后清除。
新层
粘合
切割
新的一层原料叠在上面，系统便会自动测量高度，并产生一个新 截面，激光束再次进行切割，当所有层面完成后，便除去多余物 料来取出所建模型。
LOM 原理动画演示
制零件的内外轮廓，然后新的一层再叠加在上面，
通过热压装置将下面的已切割层粘合在一起，激 光束再次进行切割。切割时工作台连续下降。切
割掉的纸片仍留在原处，起支撑和固定作用。纸
片的一般厚度为0.07～0.1mm。
纸叠层成形系统
光学装置 激光器 热压滚筒 原料片
X-Y扫描器
外形及剖面线 制成块 平台
原料供应卷
第三章_叠层实体快速成型工艺(专业课堂)
藤蔓课堂
12
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
图3-4 Solidimension 藤公蔓司课开堂发的SD 300 叠层打印机
13
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
藤蔓课堂
14
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
藤蔓课堂
15
第二节 叠层实体快速成型的材料和设备
藤蔓课堂
16
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
藤蔓课堂
17
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
叠
激光 加热 切片 切碎 切割 辊温 软件 网格
加
速度 度 精度 尺寸
基底制作
原型制作
后 处 余料去除 理
表面质量处理
提高强硬度处理
藤蔓课堂
18
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
藤蔓课堂
7
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
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
RP
快速成型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。
自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。
目录它可以在没有任何刀具、模具及工装卡具的情况下，快速直接地实现零件的单件生产。
根据零件的复杂程度，这个过程一般需要1～7天的时间。
换句话说，RP技术是一项快速直接地制造单件零件的技术。
编辑本段RP系统的基本工作原理RP系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的零件。
当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。
不同公司制造的RP系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是"分层制造、逐层叠加"。
这种工艺可以形象地叫做"增长法"或"加法"。
每个截面数据相当于医学上的一张CT像片；整个制造过程可以比喻为一个"积分"的过程。
RP技术是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。
RP技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。
自美国3D公司1988年推出第一台商品SLA快速成形机以来，已经有十几种不同的成形系统，其中比较成熟的有UV、SLA、SLS、LOM和FDM等方法。
杭州3D打印分享：3D打印技术之LOM技术
杭州3D打印分享：3D打印技术之LOM技术1.分层实体制造。
箔材叠层实体制作（Laminated Object Manufacturing）快速原型技术是薄片材料叠加工艺，简称LOM。
1）、由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年养发成功，该公司推出了LOM-1050和LOM-2030两种型号的成型机。
除了美国Helisys公司以外，还有日本Kira 公司、瑞典Sparx公司、新加坡Kinersys精技私人公司、清华大学、华中理工大学等！2）、LOM原理：箔材叠层实体制作是根据三维CAD模型每个截面的轮廓线，在计算机控制下，发出控制激光切割系统的指令，使切割头作X和Y方向的移动。
供料机构将地面涂有热溶胶的箔材（如涂覆纸、涂覆陶瓷箔、金属箔、塑料箔材）一段段的送至工作台的上方。
激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓用二氧化碳激光束对箔材沿轮廓线将工作台上的纸割出轮廓线，并将纸的无轮廓区切割成小碎片。
然后，由热压机构将一层层纸压紧并粘合在一起。
可升降工作台支撑正在成型的工件，并在每层成型之后，降低一个纸厚，以便送进、粘合和切割新的一层纸。
最后形成由许多小废料块包围的三维原型零件。
然后取出，将多余的废料小块剔除，最终获得三维产品。
3）、适用领域：由于分层实体制造在制作中多适用纸材，成本低。
而且制造出来的木质原型具有外在的没感性和一些特殊的品质，所以该技术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广泛的应用！4）、LOM优缺点：优点在于：A、成型速度快，由于只要使激光束沿着物体的轮廓进行切割，不用扫描整个断面，所以成型速度很快，因此常用于加工内部结构简单的大型零件，制作成本低。
B、不需要设计和构建支撑结构。
C、原型精度高，翘曲变形小。
D、原型能承受高达200摄氏度的温度，有较高的硬度和较好的力学性能。
E、可以切削加工。
典型RP：第3章 叠层实体快速成型(LOM)工艺
5 热湿变形控制：采用新的材料和新的涂胶方法；改进后处理方法；根据制件 的热变形规律预先对CAD模型进行反变形修正；原型制作后的处理措施：加压 下冷却叠层块；充分冷却后剥离；及时进行表面处理。
3.4 提高叠层实体成型制作质量的措施
快速成型与快速模具制造技术 及其应用
第3章 叠层实体快速成型工艺
叠层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing， LOM），又称分层实体制造、薄形材料选择性切割等，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。
3.5 叠层实体制造工艺后处理中的表面涂覆
通过上述表面涂覆处理后，原型的强度和耐热防湿性能得到了显著提 高，将处理完毕的原型浸入水中，进行尺寸稳定性的检测，实验结果 如图所示：
第3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
原型的吸湿性及涂漆防湿效果试验：
第3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
叠层实体快速成型工艺
叠层实体快速成型工艺叠层实体快速成型技术（Layered Solid Rapid Prototyping，LSRP）是一种先进的制造方法，可用于快速实现复杂的三维零件或模型的制造。
与传统的加工方法相比，叠层实体快速成型技术具有更高的精度、更快的速度和更低的成本。
叠层实体快速成型技术的工艺过程可以简单概括为以下几个步骤：首先，根据所需的三维模型或零件的设计图纸，使用计算机辅助设计（CAD）软件将其建模成一个虚拟的三维模型。
然后，将建模好的三维模型导入到叠层实体快速成型机中。
快速成型机会根据模型的数据利用激光束或喷墨等方式逐层制造出实体模型。
在制造过程中，每一层的材料会根据事先设定的参数和路径进行逐层堆积和固化。
常用的材料包括塑料、金属、陶瓷等。
制造完成后，可以通过去除支撑结构、进行表面处理和修整等操作，使得最终成品与设计模型一致。
叠层实体快速成型技术的优势在于其制造过程简单快捷，无需特殊的模具或工具。
这不仅大幅缩短了制造周期，还节省了成本和资源。
同时，叠层实体快速成型技术还可以实现复杂形状的制造，无论是内部空洞还是细节部分都可以精确再现。
这使得该技术在产品开发、原型制作、医学领域等方面有着广泛的应用。
总之，叠层实体快速成型技术作为一种高效、精准和经济的制造方法，已经成为许多行业的重要工具。
随着材料和工艺的不断创新，相信叠层实体快速成型技术将会在未来有更加广泛的应用前景。
叠层实体快速成型（Layered Solid Rapid Prototyping，LSRP）技术是一种基于计算机辅助设计（CAD）的先进制造方法，通过逐层堆积和固化材料，快速制造出复杂的三维实体模型。
LSRP技术不仅可以用于原型制作，还可以直接应用于批量生产。
其工艺流程简单快捷，制造周期短，能够满足各类复杂形状和功能的需求，因此在众多领域得到了广泛的应用。
叠层实体快速成型技术最初由美国麻省理工学院在1980年代提出并发展起来。
随着计算机技术的不断进步和材料科学的发展，LSRP技术得以快速发展。
合工大快速原型课后复习题及解答
合⼯⼤快速原型课后复习题及解答第⼆章光固化快速成型⼯艺1 ．叙述光固化快速成型的原理。
氦－镉激光器或氩离⼦激光器发出的紫外激光束在控制系统的控制下按零件的各分层截⾯信息在光敏树脂表⾯进⾏逐点扫描，使被扫描区域的树脂薄层产⽣光聚合反应⽽固化，形成零件的⼀个薄层。
⼀层固化完毕后，⼯作台下移⼀个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表⾯再敷上⼀层新的液态树脂，刮板将粘度较⼤的树脂液⾯刮平，然后进⾏下⼀层的扫描加⼯，新固化的⼀层牢固地粘结在前⼀层上，如此重复直⾄整个零件制造完毕，得到⼀个三维实体原型。
2 ．光固化快速成型的特点有哪些？优点：（1）成型过程⾃动化程度⾼；（2）尺⼨精度⾼；（3）优良的表⾯质量；（4）可以制作结构⼗分复杂的模型、尺⼨⽐较精细的模型；（5）可以直接制作⾯向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型；（6）制作的原型可以⼀定程度地替代塑料件。
缺点：（1）制件易变形，成型过程中材料发⽣物理和化学变化；（2）较脆，易断裂性能尚不如常⽤的⼯业塑料；（3）设备运转及维护成本较⾼，液态树脂材料和激光器的价格较⾼；（4）使⽤的材料较少，⽬前可⽤的材料主要为感光性的液态树脂材料；（5）液态树脂有⽓味和毒性，并且需要避光保护，以防⽌提前发⽣聚合反应，选择时有局限性；（6）需要⼆次固化3．光固化材料的优点有哪些？光固化树脂主要分为⼏⼤类？优点：（1）固化快（2）不需要加热（3）可配成⽆溶剂产品（4）节省能量。
（5）可使⽤单组分，⽆配置问题，使⽤周期长。
（6）可以实现⾃动化操作及固化，提⾼⽣产的⾃动化程度，从⽽提⾼⽣产效率和经济效益。
分类：(1)⾃由基光固化树脂(2)阳离⼦光固(3)混杂型光固化树脂4．光固化成型⼯艺过程主要分为⼏个阶段，其后处理⼯艺过程包括哪些基本步骤？阶段：前处理、原型制作和后处理三个阶段。
后处理步骤：（1）原型叠层制作结束后，⼯作台升出液⾯，停留5~10min（晾⼲）；（2）将原型和⼯作台⼀起斜放景⼲，并将其浸⼊丙酮、酒精等清洗液中，搅动并刷掉残留的⽓泡，45min后放⼊⽔池中清洗⼯作台；（3）由外向内从⼯作台上取下原型，并去除⽀撑结构；（4）再次清洗后置于紫外烘箱中进⾏整体后固化。
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3.2 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
第3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
新加坡KINERGY公司的纸材
美国Cubic Technologies 公司的薄材
3.2 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
图3-4 Solidimension 公司开发的SD 300 叠层打印机
3.2 叠层实体快速成型的材料和设备
（3）Inhaeng Cho 新型叠层实体快速成型法
针对“Offset Fabrication”方法存在的上述问题，Inhaeng Cho提出了另外一种新 的叠层实体快速原型工艺方法。Inhaeng Cho提出的新工艺仍然采用双层薄材， 只是衬层材料只起粘结作用，而叠层材料被切割两次。首先切割内孔或内腔的 内轮廓，之后，内孔或内腔的余料在衬层与叠层分离时被衬层粘结带走，然后 被去除内孔或内腔余料的叠层材料继续送进进行与原来制作好的叠层实现粘结， 之后，进行第二次切割，切割其余轮廓。该方法建造过程的原理如图所示。整 个过程分为如下6步：
图3-1 叠层实体制造技术的原理简图
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。
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
3.2 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。
（4）再次涂覆同样的混合后的环氧树脂材料以填充表面的沟痕并长时 间固化，如图所示：
（5）对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次用砂纸进行打 磨，打磨之前和打磨过程中应注意测量原型的尺寸，以确保原型尺寸在 要求的公差范围之内；
（6）对原型表面进行抛光，达到无划痕的表面质量之后进行透明涂层 的喷涂，以增加表面的外观效果，如图所示。
快速成型与快速模具制造技术 及其应用
第3章 叠层实体快速成型工艺
叠层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing， LOM），又称分层实体制造、薄形材料选择性切割等，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。
图3-19 新工艺方法中叠层建造步骤
3.7 LOM成型技术的应用及举例
LOM在精细产品和塑料件等方面不及SLA具有优势，但在比较厚
重的结构件模型、实物外观模型、砂型铸造、快速模具母模、制 鞋业等方面，其应用具有独特的优越性，尤其是LOM技术制成的 制件具有很好的切削加工和粘接性能。
❖ 1.产品模型的制作
4 为提高成形效率，在保证易剥离废料的前提下，应尽可能减小网格线长度， 可以根据不同的零件形状来设定。
5 热湿变形控制：采用新的材料和新的涂胶方法；改进后处理方法；根据制件 的热变形规律预先对CAD模型进行反变形修正；原型制作后的处理措施：加压 下冷却叠层块；充分冷却后剥离；及时进行表面处理。
3.4 提高叠层实体成型制作质量的措施
3.5 叠层实体制造工艺后处理中的表面涂覆
通过上述表面涂覆处理后，原型的强度和耐热防湿性能得到了显著提 高，将处理完毕的原型浸入水中，进行尺寸稳定性的检测，实验结果 如图所示：
第3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
3.5 叠层实体制造工艺后处理中的表面涂覆
2. 表面涂覆的工艺过程
（1）将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打磨，如图所示：
（2）按规定比例配备涂覆材料（如双组份环氧树脂的重量比：100份 TCC-630配20份TCC-115N硬化剂），并混合均匀；
（3）在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度较低，材料会很容 易浸入纸基的原型中，浸入的深度可以达到1.2～1.5mm；
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 ◎精度高
◎设备可靠性好，寿命长
◎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
原型的吸湿性及涂漆防湿效果试验：
第3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
3.5 叠层实体制造工艺后处理中的表面涂覆
湿变形
2. 提高叠层实体原型制作精度的措施
1 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。
2 STL文件输出精度的取值应与相对应的原型制作设备上切片软件的
精度相匹配。过大会使切割速度严重减慢，过小会引起轮廓切割的严重 失真。
（1) 采用LOM技术制件与转移涂料技术，制作铸件和铸造 用金属模具。
（2) 采用LOM技术制作铸造用消失模。 （3）可制造石蜡件的蜡模、融模精密铸造中的消失模。
❖ 2.快速模具的制作
（1) 可直接制作纸质功能制件，用于新产品开发中工业造 型的结构设计验证及外观评价。
（2) 利用材料的粘接性能，可制作尺寸较大的制件，也可 制作复杂的薄壁件。
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。
3.4 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 不一致的约束 误差
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 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 误差
成型之后 环境变化 热变形 引起误差
3.1 叠层实体快速成型工艺的基本原理和特点
图3-2 截面轮廓及网格废料
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。
LOM原型件制作完成后拆解原型件的具体步骤
3.1 叠层实体快速成型工艺的基本原理和特点
第3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
3.1 叠层实体快速成型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
1.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。
纸材的最显著缺点是对湿度极其敏感，LOM原型吸湿后叠层方向尺寸增 长，严重时叠层会相互之间脱离。为避免因吸湿而引起的这些后果，在 原型剥离后短期内应迅速进行密封处理。表面涂覆可以实现良好的密封， 而且同时可以提高原型的强度和抗热抗湿性。
3.3 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
叠
激光 Hale Waihona Puke 热 切片 切碎 切割 辊温 软件 网格
加
速度 度 精度 尺寸
基底制作
原型制作
后 处 余料去除 理
表面质量处理
提高强硬度处理
第3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