层叠实体制造-LOM

叠成分层实体制造（LaminatedObjectManufacturing：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CAD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。2）原型制作设备上，切片软件中STL文件拟合精度值与STL文件输出精度的取之相匹配。3）应将精度要求较高的轮廓尽量放在X-Y平面。4）零件外部采用大网格划分，零件内部采用小网格划分。5）采用新材料和新涂胶方法，改进后处理方法。层叠实体制造后处理中表面涂覆的必要性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。层叠实体制造表面涂覆的整体工艺过程1）将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打磨2）按规定比例配备环氧树脂3）在原理上冷刷一薄层混合后的材料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6）对原型表面进行抛光二、使用的材料1、材料种类：纸片类、金属片类、陶瓷片材类、塑料薄膜和复合料片材。目前主要是纸材，由纸基底和涂覆的粘结剂、改性添加剂组成。翘曲变形小、适合中、大型零件的成型。2、LOM对粘结剂性能的基本要求：材料品质的优劣主要表现为成型件的粘结性能、强度、硬度、可剥离性、防潮性能等。基片要求厚薄均匀、力学性能好并与粘结剂有较好的涂挂性和粘结能力。3、性能要求：1)良好的热熔冷固性能2)在反复“熔融－固化”条件下其物理化学性能稳定3）熔融状态下与薄片材料有较好的涂挂性和均匀性4）足够的粘结强度5）良好的废料分离性能4、LOM成型件的主要应用1)直接制作纸制功能制件，用作新产品开发中工业造型的外观评价、结构设计验证2）利用材料的粘结性能，可制作尺寸较大的制件，复杂薄壁件3）通过真空塑料机制造硅橡胶模具，试制少量新产品。优点缺点费用损耗应用发展(1)成形精度较高；(2)只须对轮廓线进行切割，制作效率高，适合做大件及实体件；(3)制成的样件有类似木质制品的硬度，可进行一定的切削加工。(1)不适宜做薄壁原型；(2)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；(3)易吸湿膨胀，成形后要尽快表面防潮处理；(4)工件强度差，缺少弹性。中等激光器有损耗，材料利用率很低，运行费用较高。实心体大件渐趋淘汰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6）易打磨，表面光滑7）稳定性热熔胶：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。