杭州3D打印分享：3D打印技術(shù)

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1、杭州3D打印分享：3D打印技術(shù)之LOM技術(shù) 1.分層實(shí)體制造。 箔材疊層實(shí)體制作（Laminated Object Manufacturing）快速原型技術(shù)是薄片材料疊 加工藝，簡(jiǎn)稱LOM。 1） 、由美國(guó)Helisys公司的Michael Feygin于1986年養(yǎng)發(fā)成功，該公司推出了 LOM-1050和LOM-2030兩種型號(hào)的成型機(jī)。除了美國(guó)Helisys公司以外，還有日本Kira 公司、瑞典Sparx公司、新加坡Kinersys精技私人公司、清華大學(xué)、華中理工大學(xué)等！ 2） 、LOM原理：箔材疊層實(shí)體制作是根據(jù)三維CAD模型每個(gè)截面的輪廓線，在計(jì)算 機(jī)控制下，發(fā)出控制激光切割系

2、統(tǒng)的指令，使切割頭作X和Y方向的移動(dòng)。供料機(jī)構(gòu)將地 面涂有熱溶膠的箔材（如涂覆紙、涂覆陶瓷箔、金屬箔、塑料箔材）一段段的送至工作臺(tái)的 上方。激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓用二氧化碳激光束對(duì)箔材沿輪廓線將工作 臺(tái)上的紙割出輪廓線，并將紙的無輪廓區(qū)切割成小碎片。然后，由熱壓機(jī)構(gòu)將一層層紙壓緊 并粘合在一起?？缮倒ぷ髋_(tái)支撐正在成型的工件，并在每層成型之后，降低一個(gè)紙厚，以 便送進(jìn)、粘合和切割新的一層紙。最后形成由許多小廢料塊包圍的三維原型零件。然后取出， 將多余的廢料小塊剔除，最終獲得三維產(chǎn)品。 3） 、適用領(lǐng)域：由于分層實(shí)體制造在制作中多適用紙材，成本低。而且制造出來的木 質(zhì)原型具有外

3、在的沒感性和一些特殊的品質(zhì)，所以該技術(shù)在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)可視化、造型設(shè)計(jì) 評(píng)估、裝配檢驗(yàn)、熔模鑄造型芯。砂型鑄造木模、快速制模母模以及直接制模等方面得到廣 泛的應(yīng)用！ 4） 、LOM優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)在于： A、 成型速度快，由于只要使激光束沿著物體的輪廓進(jìn)行切割，不用掃描整個(gè)斷面，所 以成型速度很快，因此常用于加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的大型零件，制作成本低。 B、 不需要設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。 C、 原型精度高，翹曲變形小。 D、 原型能承受高達(dá)200攝氏度的溫度，有較高的硬度和較好的力學(xué)性能。 E、 可以切削加工。 F、 廢料容易從主體剝離，不需要后固化處理。 缺點(diǎn)在于： 1有激光損耗，

4、并且需要建造專門的實(shí)驗(yàn)室，維費(fèi)用太昂貴了； B、 可以應(yīng)用的原材料種類較少，盡管可選用若干原材料，但目前常用的還是紙，其他 還在研發(fā)中； C、 打印出來的模型必須立即進(jìn)行防潮處理，紙制零件很容易吸濕變形，所以成型后必 須用樹脂、防潮漆涂覆。 D、 此種技術(shù)很難構(gòu)建形狀精細(xì)、多曲面的零件，僅限于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件。 E、 制作時(shí)，加工室溫度過高，容易引發(fā)火災(zāi)，需要專門的人看守。 5）、LOM成型材料：LOM材料一般由薄片材料和熱溶膠兩部分組成。 A、薄片材料：根據(jù)所需要構(gòu)建的模型的性能要求，確定用不同的薄片材料。薄片材料 分為：紙片材、金屬片材、陶瓷片材、塑料薄膜和符合材料片材，其中紙片

5、材應(yīng)用最多。另 外，在構(gòu)建的模型對(duì)基體薄片材料有下面一些性能要求： a、抗?jié)裥?。b、良好的侵潤(rùn)性。c、抗拉強(qiáng)度。d、收縮率小。e、剝離性能好。 B、熱溶膠：用于LOM紙基的熱熔膠按照基體樹脂劃分為：乙烯醋酸乙烯酯共聚物型 熱熔膠、聚酯類熱熔膠、尼龍類熱熔膠或者其他的混合物。目前，EVA型熱熔膠應(yīng)用最廣。 熱熔膠主要有以下性能： a、 良好的熱熔冷固性能（室溫下固化）； b、 在反復(fù)"熔融-固化"條件下其物理化學(xué)性能穩(wěn)定； c、 熔融狀態(tài)下于薄片材料有較好的涂掛性和涂勻性； d、 足夠的粘結(jié)強(qiáng)度； e、 良好的廢料分離性能。 6）、LOM原型成型制造過程： LOM成型制造過程分

6、為前處理、分層疊加成型、后處理三個(gè)主要步驟： A、 第一步是前處理，即圖形處理階段。想要制造一個(gè)產(chǎn)品，需要通過三維造型軟件 （如：PRO/E、UG、SOLIDWORKS）對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行三維模型制造，然后把制作出來的三維 模型轉(zhuǎn)換為STL格式，在江STL格式的模型導(dǎo)入切片軟件中進(jìn)行切片，這就完成了產(chǎn)品制 造的第一個(gè)過程。 B、 第二部是基底制作。由于工作臺(tái)的頻繁起降，所以在制造模型時(shí)，必須將LOM原 型的疊件與工作臺(tái)牢牢的連在一起，那么這就需要制造基底，通常的辦法是設(shè)置3-5層的 疊層作為基底，但有時(shí)為了使基底更加的牢固，那么可以在制作基底前對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行加熱。 C、 第三部是原型制作：在基底

7、完成之后，快速成型機(jī)就可以根據(jù)事先設(shè)定的工藝參 數(shù)自動(dòng)完成原型的加工制作。但是工藝參數(shù)的選擇與選型制作的精度、速度以及質(zhì)量密切相 關(guān)。這其中重要的參數(shù)有激光切割速度、加熱輥熱度、激光能量、破碎網(wǎng)格尺寸等。 D、后處理：后處理包括余料去除和后置處理。 余料去除即在制作的模型完成打印之后，工作人員把模型周邊多余的材料去除，從而顯 示出模型！ 后置處理即在余料去除以后，為了提高原型表面質(zhì)量，那么就需要對(duì)原型進(jìn)行后置處理。 后置處理就包括了防水、防潮等。只有經(jīng)過了后置處理，制造出來的原型才會(huì)滿足快速原型 表面質(zhì)量、尺寸穩(wěn)定性、精度和強(qiáng)度等要求！另外，在后置處理中的表面涂覆則是為了提高 原型的強(qiáng)

8、度、耐熱性、抗?jié)裥?、延長(zhǎng)使用壽命、表面光滑以及更好的用于裝配和功能檢驗(yàn)。 7） 、分層實(shí)體原型出現(xiàn)誤差的四個(gè)原因： A、 CAD模型STL文件輸出造成的誤差； B、 切片軟件STL文件輸入設(shè)置造成的誤差； C、 設(shè)備精度誤差：不一致的約束、成型功率控制不當(dāng)、切碎網(wǎng)格尺寸、工藝參數(shù)不穩(wěn) 定； D、 成型之后環(huán)境因素引起的誤差：熱導(dǎo)致的變形、潮濕導(dǎo)致的變形。 8） 、提高原型制作精度的措施： A、 在進(jìn)行STL轉(zhuǎn)換時(shí)，可以根據(jù)零件形狀的不同復(fù)雜程度來定。在保證成型形狀完整 平滑的條件下，盡量避免過高的精度。不同的CAD軟件適用的精度范圍不一樣，eg:pro/E 所選用的范圍是0.01

9、-0.05 mm , UGH所用的范圍是0.02-0.08 mm。如果零件細(xì)小結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 可轉(zhuǎn)換精度設(shè)高一些。 B、 STL文件輸出精度的取值應(yīng)與相對(duì)應(yīng)的原型制作設(shè)備上切片軟件的精度相匹配。過 大會(huì)使切割速度嚴(yán)重減慢，過小會(huì)引起輪廓切割的嚴(yán)重失真。 C、 模型的成型方向?qū)ぜ焚|(zhì)（尺寸精度、表面粗糙度、強(qiáng)度等）、材料成本和制作 時(shí)間產(chǎn)生很大的影響。一般來說，無論那種快速成型方法，由于不容易控制工件z方向的翹 曲變形等原因，工件的X-Y方向的尺寸精度比Z方向的更容易保證，應(yīng)該將精度要求較高 的輪廓盡可能防止在X-Y平面。 D、 切碎網(wǎng)格的尺寸有多種設(shè)定方法。當(dāng)原型形狀比較簡(jiǎn)單時(shí)，可以將網(wǎng)格

10、尺寸設(shè)大一 些，提高成型效率;當(dāng)形狀復(fù)雜或零件內(nèi)部有廢料時(shí)，可以采用變網(wǎng)格尺寸的方法進(jìn)行設(shè)定， 即在零件外部采用大網(wǎng)格劃分，零件內(nèi)部采用小網(wǎng)格劃分。 E、 處理濕脹變形的一般方法是涂漆。為考察原型的吸濕性即涂漆的防濕效果，選取尺 寸相同的通過快速成型即成型的長(zhǎng)方形疊層塊經(jīng)過不同處理后置入書中10min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 觀看其尺寸和重量的變化情況。 9）、LOM技術(shù)的發(fā)展 LOM技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛，極具發(fā)展前景。隨著該技術(shù)的不斷創(chuàng)新完善，已經(jīng)在產(chǎn)品 設(shè)計(jì)和制造方面發(fā)會(huì)重要的作用。相信在隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈化的情況下，會(huì)有越來越多的企 業(yè)采用該技術(shù)。同時(shí)，LOM技術(shù)作為多學(xué)科交叉的專業(yè)技術(shù)，其本身的發(fā)展也將推動(dòng)相關(guān) 技術(shù)、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展！