[精选]叠层实体快速成型工艺课件10127

,第3章 叠层实体快速成型工艺,LOM原理图,LOM,Laminated Object Manufacturing,3.1,基本原理和特点,3.1,基本原理和特点,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,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,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。,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,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,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,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,3.2,材料与设备,LOM设备,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*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,3.2,材料与设备,LOM设备,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。,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,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。,3.2,材料与设备,SSM快速成型机,控制软件,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,运动速度,路径参数,工作台参数,热压参数,激光功率匹配,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,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,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,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200 mm x 150 mm x 20 mm，单个制作过程大约需要3-4h。,3.3,工,艺,过程,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,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,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10 min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,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,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,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,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,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,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,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,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。,LOM应用,运用 LOM 快速原型系统所制作薄壳件,LOM应用,运用 LOM 快速原型系统所制作太极球,LOM应用,运用 LOM 快速原型系统所制作汽车零组件,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,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。,LOM应用,LOM 快速原型件(左)与铸造成品(右),小汽车车身模型,