叠层制造技术
叠层实体快速原型制造工艺的基本原理
叠层实体快速原型制造工艺的基本原理一、引言叠层实体快速原型制造工艺是一种快速制造技术，它可以通过层层堆叠材料来构建三维实体模型。
该技术的优点是快速、灵活、经济，因此在工业设计、医疗器械、航空航天等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍叠层实体快速原型制造工艺的基本原理。
二、基本原理1. 快速成型技术概述快速成型技术（Rapid Prototyping，RP）是指利用计算机辅助设计（CAD）系统将设计模型转化为数字化的三维模型，并通过控制设备对材料进行逐层堆积或逐点加工的方式，直接制造出物理模型或零件的一种现代化制造技术。
2. 叠层实体快速原型制造工艺流程叠层实体快速原型制造工艺流程包括：CAD建模、STL文件生成、切片处理、机器参数设置和加工过程控制等步骤。
3. STL文件生成STL（STereoLithography）文件是一种三角面片格式文件，它描述了一个三维对象表面的几何形状。
在CAD软件中，用户可以将设计模型导出为STL格式文件。
4. 切片处理切片处理是将STL文件分割成多层二维图形的过程，每一层都代表着三维模型的一个截面。
切片厚度的大小决定了最终模型的精度和表面光滑度。
5. 机器参数设置机器参数设置包括材料选择、加工速度、温度控制等参数设置。
不同材料需要不同的加工参数，这些参数会影响到最终模型的质量和性能。
6. 加工过程控制加工过程控制是指通过计算机程序对设备进行控制，使其按照预定路径进行加工。
该过程需要保证设备在加工过程中稳定运行，并及时检测和纠正可能存在的误差。
7. 层层堆积原理叠层实体快速原型制造工艺通过将材料逐层堆积来构建三维实体模型。
在每一层堆积完成后，需要对其进行固化或热塑处理，以保证其稳定性和可操作性。
常用的堆积方式有激光束烧结、喷墨技术、熔融沉积等。
8. 激光束烧结原理激光束烧结是通过高能量激光束将粉末材料进行局部熔化和固化的一种加工方式。
在加工过程中，激光束按照预定路径扫描，将粉末材料逐层烧结成实体模型。
第二章 几种常见的3D打印技术
第一节 叠层实体制造工艺
1. 纸的性能 对于粘结成型材料的纸材，有以下要求：
（1）抗湿性，保证纸原料(卷轴纸)不会因时间长而吸水，从而保证热压过程 中不会因水分的损失而产生变形及粘接不牢。纸的施胶度可用来表示纸张抗水 能力的大小。 （2）良好的浸润性，保证良好的涂胶性能。 （3）抗拉强度好，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，可用纸的 伸缩率参数计量。 （5）剥离性能好，因剥离时破坏发生在纸张内，要求纸的垂直方向抗拉强度 不是很大。 （6）易打磨，表面光滑； （7）稳定性，成型零件可长时间保存。
第二节 熔融沉积成型工艺
FDM工艺存在的缺点如下：
（1）成型时间较长，由于喷头运动是机械运动，成型过程中速度受到一 定的限制，因此一般成型时间较长，不适于制造大型部件； （2）需要支撑材料，在成型过程中需要加入支撑材料，在打印完成后要 进行剥离，对于一些复杂构件来说，剥离存在一定的困难； （3）丝材均质性及其热稳定性不足，有时会导致打印精度不高。
第一节 叠层实体制造工艺
2. 热熔胶 粘结成型工艺中的成型材料多为涂有热熔胶的纸材，层与层之间的粘结是 靠热熔胶保证的。热熔胶的种类很多，其中以EVA型热熔胶的需求量为最大， 占热熔胶消费总量的80%左右。当然，在热熔胶中还要添加某些特殊的组分。 叠层实体制造工艺用纸材对热熔胶的基本要求为：
（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。
3D打印机技术及应用
第二章 几种常见的3D打印技术
光伏叠层的工作总结
光伏叠层的工作总结
光伏叠层技术是一种将多个光伏电池层叠在一起的技术，通过这种方式可以提高光伏电池的转换效率和功率输出。
在过去的几年里，光伏叠层技术已经取得了一些重大突破，为太阳能发电行业带来了新的发展机遇。
首先，光伏叠层技术可以有效提高光伏电池的转换效率。
通过将不同材料、不同结构的光伏电池层叠在一起，可以利用各种光谱范围内的太阳能，从而提高光伏电池的能量利用率。
目前，一些先进的光伏叠层技术已经实现了超过40%的转换效率，远远高于传统单层光伏电池的效率。
其次，光伏叠层技术可以提高光伏电池的功率输出。
通过将多个光伏电池层叠在一起，可以在相同面积内获得更多的太阳能转换单元，从而提高光伏电池的功率输出。
这对于有限的安装空间来说尤为重要，尤其是在城市中的屋顶和建筑立面等场所。
另外，光伏叠层技术还可以降低光伏发电成本。
虽然光伏叠层技术的制造成本相对较高，但由于其高效率和高功率输出，可以在实际运行中降低每单位电力的生产成本，从而提高了光伏发电的经济性。
总的来说，光伏叠层技术是一项非常有前景的技术，它为太阳能发电行业带来了新的发展机遇。
随着技术的不断进步和成本的不断降低，相信光伏叠层技术将会在未来发挥越来越重要的作用，为清洁能源的发展做出更大的贡献。
提高叠层实体快速原型制造质量的措施
提高叠层实体快速原型制造质量的措施嘿，大家好，今天咱们聊聊叠层实体快速原型制造的那些事儿。
说实话，这个技术可真是像魔法一样，能把你的创意变成现实。
不过，想让它发挥出最大的威力，咱们可得注意一些细节，别让小问题给好事坏了。
就像一杯好咖啡，细节决定成败嘛。
首先啊，材料的选择绝对是个大头。
就好比做菜，食材新鲜与否，直接影响到菜的味道。
我们要挑选那些质量上乘的材料，不然出来的原型可就像是掉进了沙子里，不光外表难看，内里也难以接受。
所以，得多关注供应商，找那些口碑好、信誉高的，像是信任老友一样，质量上心，才能稳稳当当。
话说回来，使用的材料也得适合你的项目，这样才能让原型更加精准，更加耐用。
打印的参数调校也是重中之重。
很多人觉得，随便设定一下就行了，殊不知这就像是开车不看路，危险系数杠杠的。
每个打印机的特性都不一样，你得根据机器的性能、材料的特性来调节温度、速度、层厚等参数。
试想一下，温度高了，材料可能会变得像水一样流淌；温度低了，又会变得像石头一样坚硬，这简直让人哭笑不得。
别说这是一项工作，简直就是艺术创作，得耐心琢磨，细心调试，才能让每一个细节都恰到好处。
再说说打印过程中，环境的控制也很重要。
很多人忽略了这一点，其实这就像是在做一场舞台剧，舞台的灯光、音响、布景，都得配合得当，才能让观众陶醉。
温度、湿度、通风这些环境因素都能对打印结果产生影响。
想象一下，打印过程中一阵风把材料吹歪了，结果就大打折扣。
想要成品美丽又实用，得让打印机在一个舒适的环境中工作，才能给它们一个展现自己的机会。
说到这里，当然不能不提后处理了。
这可是提升质量的重要环节，像是给作品画上最后一笔。
打印完成后，往往会有一些支持材料需要去掉，或是表面需要打磨，甚至上色。
别以为这只是小事，往往就是这些细节决定了成品的最终效果。
比如说，一个表面光滑的原型跟一个粗糙的，简直是天壤之别。
这时候，耐心和细心可不能少，得好好打磨，才能让作品焕发光彩。
团队的沟通也不可小觑。
先进制造-快速成形技术-薄片分层LOM
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，得到三维的实体零件。
较便宜，运行成本和设备投资较低，故获得了一定的应用。
可以用来制作汽车发动机曲轴、连杆、各类箱体、盖板等零 部件的原形样件。
工 艺 样 件
快速成形技术发展趋势
如今的快速成形技术已经作为一种基本方法被广泛应 用于各个领域。随着社会的不断发展和市场需求的不 断变化，快速成形技术将迎来新的发展契机。 快速成形工业将会在未来几年发生巨大的变化，主要
5、 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。
6、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。
LOM分层叠加成形设备
设备组成： ①激光系统 ②走纸机构 ③X、Y扫描机构 ④Z轴升降机构 ⑤加热辊
3. 应用 薄片分层叠加快速成形工艺和设备由于其成形材料纸张
快速成形工艺
——薄片分层叠加成形LOM
成员：陈卓 张昊
李涛 严之良 谢凯
薄片分层叠加成形(LOM—Laminated Object Manufacturing)
又称叠层实体制造或分层实体制造，由美国Helisys公 司于1986年研制成功，并推出商品化的机器。因为常用纸作 原料，故又称纸片叠层法。 1. LOM工艺原理 采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等作为成形材料，片材 表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，用CO2激光器（或刀） 在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材，然后通过 热压辊热压，使当前层与下面已成形的工件层粘接，从而堆 积成型。
3D打印技术7.4薄材叠层制造成型技术的应用与发展-
7.4 薄材叠层制造成型技术的应用与发展
本节知识 点
1 薄材叠层制造成型技术的应用
2 薄材叠层制造成型技术的发展
课程导入
案例分析 某机床操作手柄的模型和LOM打印的鞋子模型，请思考
LOM技术主要应用在哪些领域？
LOM技术产品
课程学习
7. 4薄材叠层制造成型技术的应用与发展
LOM成型叶轮原型
1.1 3D打印的产生与发展
& 课堂作业
思考 近年来，薄材叠层制造成型技术的很多应用都被其他的3D打印技术取而代
之，你认为制约薄材叠层制造成型技术的发展的主要因素是什么？未来薄材叠层制 造成型技术会彻底淘汰吗？
LOM成型汽车车灯
在铸造行业中，传统制造木模的方法不仅周 期长、精度低，而且对于些形状复杂的铸件，例 如叶片、发动机缸体、缸盖等制造木模困难。数 控机床加工设备价格昂贵，模具加工周期长。用 LOM制作的原型件硬度高，表面平整光滑、防 水 耐潮，完全可以满足铸造要求．与传统的制模方 法相比较，此方法制模速度快．成本低，可进行 复杂模具的整体制造。
（1）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
电件
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.
客车模型
（2）制作尺寸较 大的模具制件
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.
客车模型
（3）翻制 金属制件
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.
客车模型
LOM技术的发展
1 相比较于其他3D打印技术， LOM成型技术的效率是较高的， LOM成型技术可以制作大型、复杂与体积大原型件。 2 缺点是可实际应用的原材料种类较少、所完成之快速原型件 很容易吸潮，因此原型件之尺寸容易变形以及所制作完成之原型件 机械强度仍不足。 3 LOM快速原型系统仍有诸多地方须改善，材料的性能、种 类以及后处理工艺等几个方面的技术是未来LOM成型技术研发的 重要方向。
技术成型及应用7.4薄材叠层制造成型技术的应用与发展
知识拓展
美国公司LOM分层实体制造的应用
美国的Quality Metal Craft 公司利用采用LOM工艺制造的奥 迪汽车制动钳体和支架精密铸造模 型的快速原型，制件尺寸精度高， 稳定性好，表面光洁，如图5 -24 所示。
奥迪轿车刹车钳体
利用LOM技术加工原型件，通过 真空注塑机制造硅橡胶模具，可用于 试制少批量新产品。其过程如下： LOM原型经过表面处理，可作为硅橡 胶模具的母样，在真空注型机中制成 硅橡胶软模。用硅橡胶软模，在真空 注型机中可以浇注出高分子材料制件， 供新产品试制使用。图5 -25所示是 LOM成型的汽车车灯成形件。
电话机模型
马桶模型
（2）制作尺寸较 大的模具制件
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.
客车模型
（2）制作尺寸较 大的模具制件
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.
客车模型
（3）翻制 金属制件
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.
LOM成型叶轮原型
1.1 3D打印的产生与发展
& 课堂作业
思考 近年来，薄材叠层制造成型技术的很多应用都被其他的3D打印技术取而代
之，你认为制约薄材叠层制造成型技术的发展的主要因素是什么？未来薄材叠层制 造成型技术会彻底淘汰吗？
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本节知识 点
1 薄材叠层制造成型技术的应用
2 薄材叠层制造成型技术的发展
课程导入
案例分析 某机床操作手柄的模型和LOM打印的鞋子模型，请思考
LOM技术主要应用在哪些领域？
LOM技术产品
课程学习
7. 4薄材叠层制造成型技术的应用与发展
PCB叠层与阻抗制作工艺介绍
阻抗计算
介质层厚度、介电常数参数
层压测试100%残铜率时PP厚度； 介电常数通过阻抗值反推获得（部分板材直接采用供应商提供值）。 常用FR4板材介电常数
芯板（mm） 英制（mil） 介 电 常 数 普通TG (S1141) 高TG (IT180A) 0.051 2 3.6 3.9 0.075 3.0 3.65 3.95 0.102 4 3.95 4.25 0.13 5.1 3.95 4.25 0.15 5.9 3.65 3.95 0.18 7.0 4.2 4.5 0.21 8.27 3.95 4.25 0.25 10 3.95 4.25 0.36 14.5 4.2 4.5 0.51 20 4.1 4.4 0.71 28 4.2 4.5 ≥0.8 ≥31.5 4.2 4.5
在设计混压时，应先遵循客户设计要求，但顾客要求必须要满足以下条 件：同一次层压中不允许出现两种型号半固化片，尤其是不同Tg材料； 多次压合可以使用2种半固化片，但需满足第一次压合材料的温度≥第二 次压合温度。（例如：第一次压合只使用Ro4450B，第二次只使用S0401）
阻抗计算
叠层规则
二.叠层设计
高频材料PTFE和非PTFE类型：
因高频PP片含胶量低，结合力差容易分层，因此不可采用铜箔 +PP+CORE+PP+铜箔的结构。 需采用CORE+PP+CORE的类型，另外关于单张高频PP片的使用还需谨慎考 虑是否会存在填胶不足、微短和分层等问题和隐患，建议至少使用2张； 板材混压： 混压板是指不同型号材料压合在一起，常见的混压类型为高频材料材料 与常规FR-4材料混压，起到节约高频材料成本的目的；
阻抗计算中需注意的事项
叠层实体制造技术及其应用_李玲
种最成熟的快速原型制造技术中 & 叠层实体制造 技术由于多使用纸材 & 成本低廉 & 制件精度高 & 一 个零件的模型加工可在几小时或几天时间内完 成 & 大大节省了时间 & 效率成倍提高 & 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 & 因而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有很好的发展潜质 & 是一种值得广泛推广的先进制造技术 #
!" 激 光 器 ’" 叠层
图 ! 叠层实体制造技术的原理简图
#" 压 滚
$" 纸 材
%" 材 料 送 进 滚 筒
&" 升 降 台
(" 当前叠层轮廓线
廓线 " 发出控制指令 ) 原材料存储及送进机构将 存于其中的原材料 % 如底面有热溶胶和添加剂的 纸 #" 逐步送至工作台的上方 ) 热粘压机构将一层 层材料粘合在一起 ) 激光切割系统按照计算机提 取的横截面轮廓线 " 逐一在工作台上方的材料上 切割出轮廓线 " 并将无轮廓区切割成小方网格以 便在成形之后能剔除废料 ) 可升降工作台支撑成 形的工 件 " 并 在 每 层 成 形 之 后 " 降 低 一 个 材 料 厚 度 % 通常为 *"!L*"#HH#" 以便送进 ’ 粘合和切割新 的一层材料 ) 数控系统执行计算机发出的指令 " 控制材料的送进 " 然后粘和 ’ 切割 " 最终形成三维 工件原型 )
) 叠层实体制造技术的应用
本文采用 1233 软件进行某移动通讯转换器 的三维设计并直接应用 4567# 激光快速成型制 造设备自动完成原型的快速制造 % 图 ! 为利用 1233 软件完成的 #$% 造型 " 将 该计算机三维模型转化生成 &’( 数据格式经过切 片处理 & 如图 ) 所示 $ 后提供给 4567# 激光快速 成型设备系统 " 根据模型的最大截面尺寸选取相 应规格的 (/0 纸材 "设备的主要参数设定如下 (
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
组件叠层及层压实训报告
组件叠层及层压实训报告前言组件叠层及层压是一项重要的制造技术，广泛用于电子、汽车、机械等行业。
在本次实训中，我学习了组件叠层的基本原理和操作方法，成功地完成了层压板的制作及测试。
本文将对实训过程进行详细介绍和总结。
一、实训内容1.组件叠层的基本原理组件叠层是指将多个相同或不同的组件按照一定的顺序、数量和位置叠放在一起，形成一个整体结构。
组件间通过粘合剂或焊接等方法进行连接，以达到一定的功能目的。
组件叠层可以大大提高产品的耐用性、密封性、减震性等方面的性能。
在实际应用中，组件叠层技术被广泛应用于手机、平板电脑、汽车、飞机等领域。
2.层压板的制作层压板是指由两个或多个材料叠压在一起，通过高温高压处理形成密度均匀、强度高、耐磨损、防腐蚀等性能的板材。
层压板的制作一般分为四个步骤：①材料准备：选用不同种类、不同厚度的材料，根据设计要求进行切割或裁剪。
②层压准备：按照设计要求，将材料按照一定的顺序和数量堆叠在一起，形成预制板。
③热压处理：将预制板放入相应的热压机内，进行高温高压处理。
即皮区200℃，芯区180℃，压力15Mpa，时间30min，同时进行冷却加固。
④切割和验收：将加固后的板材进行切割、打磨及验收，达到设计要求后即可投入使用。
二、实训过程1.组件叠层的制作（1）材料准备根据要求，我们选用了一条导轨、两个支撑架和四个侧板作为组件，在对材料进行切割后进行了清洗和晾干处理，以确保组件表面光滑干燥，便于粘合剂的涂布。
（2）组件粘合将支撑架、侧板和导轨依次放置在工作台面上，用丝网将粘合剂均匀地涂布在板材上，再将板材按要求依次叠放，最后用夹子将板材夹紧。
（3）压制板材放入热压机中进行高温高压处理，皮区温度为200℃，芯区温度为180℃，压力为15Mpa，时间为30分钟，同时进行冷却加固。
（4）切割和验收将加固后的板材进行切割、打磨及验收，达到设计要求后即可投入使用。
2.层压板的制作（1）材料准备我们选用了铝板和亚麻布作为层压板的材料，先将铝板和亚麻布分别切割成相应的大小和形状。
封装体叠层(PoP,PackageonPackage)技术
封装体叠层（PoP，Package-on-Package）技术在逻辑电路和存储器集成领域，封装体叠层（PoP）已经成为业界的首选，主要用于制造高端便携式设备和智能手机使用的先进移动通讯平台。
移动便携市场在经历2009年的衰退之后，已经显示反弹迹象，进入平稳增长阶段，相比而言，智能手机的增长比其它手机市场更快，占据的市场份额正不断增加。
与此同时，PoP技术也在移动互联网设备、便携式媒体播放器等领域找到了应用。
这些应用带来了对PoP技术的巨大需求，而PoP也支持了便携式设备对复杂性和功能性的需求，成为该领域的发动机。
像应用处理器或基带/应用存储器组合这样的核心部件，其主要的生产企业都已经或计划使用PoP解决方案（图1）。
图1. 尽管业界逐渐转向使用倒装芯片技术，但引线键合依然具有成本优势，并在PoP技术中得以继续使用。
PoP技术演化对于底层PoP封装来说，引线键合正迅速被倒转焊技术所取代。
对更小封装尺寸的要求，推动着焊球节距的不断缩小，目前在底层PoP中，0.4 mm的焊球节距已经非常普遍。
与此同时，顶层封装的DRAM芯片，以及包含闪存的DRAM芯片，都有更高速度和带宽的要求，这对应着顶层封装需要具有数目更多的焊球。
因为同时要求更大焊球数目和更小封装尺寸，因而降低顶层封装的焊球节距非常必要。
在过去0.65 mm的节距就足够了，而现在需要使用0.5 mm的节距，而0.4 mm的节距也即将上马被采用。
封装间焊球节距的缩小带来很多问题。
首先，更小的焊球节距要求更小的焊球尺寸，而且顶层封装与底层封装的间隙高度在回流之后也会更小。
当然，这影响底层封装之上允许的器件最大高度。
目前，在这一方面所作的努力大部分都是向倒装芯片和更密封装间互连转变，以满足对更小封装尺寸和叠层高度的要求（图2）。
图2. 随着PoP技术的演变，封装体的尺寸、高度和焊球节距的发展趋势。
退一步来说，尽管包含逻辑处理器的底层封装体正明显地从引线键合向倒装芯片技术转变，但引线键合技术并未就此退出历史舞台，依然还是顶层存储器件封装的标准互连方法。
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。
叠层实体制造工艺过程
叠层实体制造工艺过程摘要：随着新材料和新技术的出现，叠层实体制造技术也正在成为日益受到重视的新兴行业。
叠层实体制造技术可以提高产品的质量，降低成本，大大提高生产率。
本文着重介绍了叠层实体制造工艺过程，包括叠层实体制造工艺流程、制造流程优化和技术分析等。
关键词：叠层实体制造；工艺流程；优化；技术分析1 引言叠层实体制造（AdditiveManufacturing，AM）是一种新兴的制造技术，旨在解决传统制造技术无法实现的复杂任务，而且具有较高的自动化程度，节省材料和加强特征等优点。
叠层实体制造是一种新型三维制造技术，它使部件从虚拟的3D模型数据，通过一层层叠加材料，利用增材制造技术使物体的实体具现化这一制造过程。
叠层实体制造工艺流程的目的是利用激光光束或其他手段改变形状，以形成一个三维实体部件。
这种工艺流程的难点在于构建不同层的填充情况，确定合理的分层间隙，以及严格控制材料的物理和化学性能。
本文首先介绍叠层实体制造的基本原理及其在工艺流程中的应用，然后着重介绍叠层实体制造工艺流程、制造流程优化和技术分析等。
2 叠层实体制造工艺流程叠层实体制造工艺，基本上是由设备把虚拟三维模型数据转变为实体物体，它可以分解成如下几个步骤：（1）设备初始化和安装。
设备初始化时，需要根据设备参数，设置好各项参数，确定材料层高、层厚度、分层间隙等，然后将材料装入机器，对各部件进行安装。
（2）材料准备。
根据叠层实体制造工艺所需的材料种类，准备好相应的原材料，以确保制造质量和制造效率。
（3）制图准备。
根据设计模型，使用CAD或CAM绘制出制造物体的虚拟图形。
（4）读取数据。
根据工艺流程需要，从计算机中读取制图准备的数据，然后实现程序控制。
（5）热处理。
在制造的前期，可以用热处理方式对制造物体进行预热，以提高物体的稳定性和可靠性。
（6）叠层制造。
叠层实体制造的关键部分是实现叠层制造，其中主要涉及从各层材料分离、叠层、料层填充等步骤。
薄材叠层增材制造技术
薄材叠层增材制造技术
薄材叠层增材制造技术是一项具有革命性的制造工艺，它有助于提高产品精度、减少制造成本，以及降低产品厚度和重量，使产品更加效率、经济、环保。
薄材叠层增材制造技术是通过定量地将复合材料分层，并将其逐层进行热熔焊
而得到。
它所结合的先进工艺包括数控机床加工、激光切割、特殊渗透焊接及自动焊接等，可以实现高度复杂的成型工艺。
此外，薄材叠层增材制造技术所用材料范围广，除了常见的碳钢外，还可以制
造出不锈钢、合金钢、铝合金等复合材料产品。
因此，它可以有效帮助企业满足多种加工需求。
另外，薄材叠层增材制造技术相比传统的制造工艺而言，更加灵活，更能满足
不同的要求。
它可以实现机器的几何形状分层以及质量的定制复合层，以满足客户的需求。
通过薄材叠层增材制造技术，加工时间可以大大缩短，使企业制造产品时间和
成本更低。
这严格按照技术规则进行必然会避免某些不正确性做法带来的不可逆转损失，从而最大限度的提高效率。
总之，薄材叠层增材制造技术具有当今非常先进的特点，比传统的制造技术更
可靠、更具效率和可持续发展优势，已经成为越来越多行业发展和制造方面不可或缺的重要技术之一。
薄材叠层制造成型工艺的过程
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知识拓展
LOM后处理中的表面涂覆
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。
易于表面 打磨登场
处理
提高强度
优点
提高 耐热性
延长原型 的使用寿
命
收进 抗湿性
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表面涂覆的材料
• 表面涂覆使用的材料一般为双 组分的环氧树脂，如TCC630 和TCC115N硬化剂等。
1
本节知识 点
1 薄材叠层制造成型工艺的工艺过程
2 LOM后处理中的表面涂覆
2
课程导入
观看ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ视频： LOM技术工艺过程
思考：
薄材叠层制造成型技术是怎样打印成品模型的？请说说其工艺过程。
3
课程学习
7. 2薄材叠层制造成型的工艺过程
前处理 阶段
基底 制作
原型 制作
余料 去除
后置 处理
4
5
首先通过三维造型软件，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格式的模型导入到专用的切片 软件中进行切片。
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
& 课堂作业
16 1.1 3D打印的产生与发展
比较 3DP打印成型技术与薄材叠层制造成型技术的工艺过程，并说明区别。
17
微信公众号：华唐集团
6
由于工作台的频繁起降，所以 必须将LOM原型的叠件与工作台 牢固连接，这就需要制作基底，通 常设置3~5 层的叠层作为基底， 为了使基底更牢固，可以在制作基 底前给工作台预热。
中职教育二年级下学期《叠层实体制造技术(LOM)》教学设计
授课教师姓名
学科
增材制造技术应用
教龄
8
微课名称
叠层实体制造技术（LOM）
视频长度
5分45秒
录制时间
知识点来源
学科：增材制造技术应用年级 ：二年级
知识点描述
让学生通过观看叠层实体制造技术（LOM），让学生从案例描述、数据处理、、快速成型制造、后处理四个方面对LOM进行了全面的了解。
02:42-05:30
第四部分内容：后处理
去除多余材料，得到所需要的三维工件。
05:31-05:45
四、教学反思
本微课利用5分钟的时间进行了LOM分层实体制造技术简介，让学生从案例描述、数据处理、快速成型制造和后处理。四个方面对LOM进行了全面的了解。在学校设备不能满足学生实际理解和加工需要的前提下，让学生通过形象的动画及加工视频的播放加深了印象。
教学过程
内容
时间
一、微课片头
同学们好，本节课我们来学习一下LOM分层实体制造技术简介
00:00-00:10
二、微课目录
本节课的内容，主要目下面四个部分：
一、案例描述，
二、数据处理，
三、快速成型制造，
四、后处理。
00:11-00:22
三、正文讲授
第一部分内容：案例描述
煮蛋器是新兴起的一种时尚生活小家电，主要用于快速方便煮鸡蛋，也可以做鸡蛋羹。他倡导营养早餐的新对策，时尚方便，是小家庭，大厨房的精品小家电，快捷好帮手。某家电企业在进入小型家电领域选择了煮蛋器进行试点，在设计外壳时，选择了LOM分层实体制造技术进行测试。这种制造方法是由美国Helisys公司的Michael Feygin于1986年研制成功，并推出商业化的机器。
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谢谢！
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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。
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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。
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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
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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。
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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Wolverine World Wide 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。
叠层制造技术
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叠层实体制造工艺
叠层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing，
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。
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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。
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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； （3）改进抗湿性；
（2）提高耐热性； （4）延长原型的寿命；
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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。
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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。
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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
（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。
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（二）表面涂覆的工艺过程
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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。