快速成形(LOM)

1、分層實(shí)體制造工藝分層實(shí)體制造工藝1.1 分層實(shí)體制造工藝概述分層實(shí)體制造工藝概述 分層實(shí)體制造（分層實(shí)體制造（Laminated Laminated Object ManufacturingObject Manufacturing，LOMLOM）又稱疊層實(shí)體制造或薄形材料又稱疊層實(shí)體制造或薄形材料選擇性切割，由美國選擇性切割，由美國HelisysHelisys公司的公司的Michael FeyginMichael Feygin于于19861986年研制成功，并推出商品化的年研制成功，并推出商品化的機(jī)器機(jī)器LOM-1050LOM-1050和和LOM-2030LOM-2030等。等。1.2 工藝原

2、理與過程工藝原理與過程步驟步驟 1加工時(shí)，熱壓輥熱壓材料，使之與下面已成形的工件粘加工時(shí)，熱壓輥熱壓材料，使之與下面已成形的工件粘結(jié)。用結(jié)。用CO2CO2激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓激光器在剛粘接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)城內(nèi)切和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)城內(nèi)切割出上下對齊的網(wǎng)格；割出上下對齊的網(wǎng)格；步驟步驟 2光切割完成后，工作臺帶動(dòng)已成形的工件下降，與帶光切割完成后，工作臺帶動(dòng)已成形的工件下降，與帶狀片材（料帶）分離；狀片材（料帶）分離； 供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)收料軸和供料供料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)收料軸和供料軸，帶動(dòng)料帶移動(dòng)，使新層移到加工區(qū)域

3、軸，帶動(dòng)料帶移動(dòng)，使新層移到加工區(qū)域; ;工作臺上工作臺上升到加工平面；升到加工平面；步驟步驟 3熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個(gè)料熱壓輥熱壓，工件的層數(shù)增加一層，高度增加一個(gè)料厚；再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的厚；再在新層上切割截面輪廓。如此反復(fù)直至零件的所有截面切割、粘接完，最后將不需要的材料剝離，所有截面切割、粘接完，最后將不需要的材料剝離，得到三維實(shí)體零件。得到三維實(shí)體零件。 分層實(shí)體制造工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆分層實(shí)體制造工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一層熱熔膠。圖上一層熱熔膠。圖1 1 為為LOMLOM工藝

4、原理圖。工藝原理圖。如圖所示：如圖所示：圖圖1 LOM1 LOM工藝原理圖工藝原理圖下圖列出了LOM工藝的基本過程。（a a）（b b） （c c）（d d） （e e）（f f）圖圖2 LOM2 LOM工藝過程工藝過程（a a）鋪紙；（）鋪紙；（b b）壓緊黏合；（）壓緊黏合；（c c）切割輪廓線；（）切割輪廓線；（d d）切割完成；（）切割完成；（e e）剝離；（）剝離；（f f）最終原型件。）最終原型件。 將廢料剝離后，需將原型件拋光、涂漆，以防零件吸潮變形，同時(shí)也得到了一個(gè)美觀的外表。LOM工藝多余材料的剝落是一項(xiàng)較為復(fù)雜而細(xì)致的工作。選擇性層片粘接工藝 LOM分層實(shí)體制造分層實(shí)體制造

5、（LOM ） (Laminated Object Manufacturing)，又稱固體切片制造固體切片制造（SSM）(Solid Slicing Manufacturing) LOM工藝由美國Helisys公司于1986年研制成功。 這種方法的代表是美國Helisys公司的LOM-1050和LOM-2030成形機(jī)，日本Kira公司的KSC-50成形機(jī)。 1.3 1.3 成形材料成形材料 分層實(shí)體制造中的成形材料為涂有熱熔膠的薄層材料，層與層之間的粘結(jié)是靠熱熔膠保證的。LOM材料一般由薄片材料和熱熔膠兩部分組成。1薄片材料 根據(jù)對原型件性能要求的不同,薄片材料可分為：紙片材、金屬片材、陶瓷片材

6、、塑料薄膜和復(fù)合材料片材。對基體薄片材料有如下性能要求： 抗?jié)裥?良好的浸潤性 抗拉強(qiáng)度 收縮率小 剝離性能好 紙片材應(yīng)用最多。這種紙由紙質(zhì)基底和涂覆的粘結(jié)劑、改性添加劑組成，成本較低。 KINERGY公司生產(chǎn)的紙材采用了熔化溫度較高的粘結(jié)劑和特殊的改性添加劑，成形的制件堅(jiān)如硬木，表面光滑，有的材料能在200下工作，制件的最小壁厚可達(dá)0.30.5 mm，成形過程中只有很小的翹曲變形，即使間斷地進(jìn)行成形也不會出現(xiàn)不粘結(jié)的裂縫，成形后工件與廢料易分離，經(jīng)表面涂覆處理后不吸水，有良好的穩(wěn)定性。2熱熔膠 用于LOM紙基的熱熔膠按基體樹脂劃分，主要有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物型熱熔膠、聚酯類熱熔膠、尼龍類熱

7、熔膠或其混合物。熱熔膠要求有如下性能：良好的熱熔冷固性能（室溫下固化）；在反復(fù)“熔融-固化”條件下其物理化學(xué)性能穩(wěn)定；熔融狀態(tài)下與薄片材料有較好的涂掛性和涂勻性；足夠的粘接強(qiáng)度；良好的廢料分離性能。 目前，EVA型熱熔膠應(yīng)用最廣。EVA型熱熔膠由共聚物EVA樹脂、增粘刑、蠟類和抗氧劑等組成。增粘劑的作用是增加對被粘物體的表面粘附性和膠接強(qiáng)度。隨著增粘劑用量增加，流動(dòng)性、擴(kuò)散性變好，能提高膠接面的潤濕性和初粘性。但增粘劑用量過多，膠層變脆，內(nèi)聚強(qiáng)度下降。 為了防止熱熔膠熱分解、膠變質(zhì)和膠接強(qiáng)度下降，延長膠的使用壽命，一般加入0.52的抗氧劑; 為了降低成本，減少固化時(shí)的收縮率和過度滲透性，有時(shí)加

8、入填料。 熱熔膠涂布可分為均勻式涂布和非均勻涂布兩種。均勻式涂布采用狹縫式刮板進(jìn)行涂布，非均勻涂布有條紋式和顆粒式。一般來講，非均勻涂布可以減少應(yīng)力集中，但涂布設(shè)備比較貴。 LOM原型的用途不同，對薄片材料和熱熔膠的要求也不同。當(dāng)LOM原型用作功能構(gòu)件或代替木模時(shí)，滿足一般性能要求即可。若將LOM原型作為消失模進(jìn)行精密熔模鑄造，則要求高溫灼燒時(shí)LOM原型的發(fā)氣速度較小，發(fā)氣量及殘留灰分較少等。而用LOM原型直接作模具時(shí)，還要求片層材料和粘結(jié)劑具有一定的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。1.4 工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn) 與其他快速成形工藝方法相比，分層實(shí)體成形方法具有以下優(yōu)點(diǎn)： 制件精度高（.15 mm）; 制作效率高、成本低; 缺點(diǎn)：1由于材料質(zhì)地原因，加工的原型件抗拉性能和彈性不高；2易吸濕膨脹，需進(jìn)行表面防潮處理；3薄壁件、細(xì)柱狀件的廢料剝離比較困難；4工件表面有臺階紋，需進(jìn)行打磨處理。LOM成形件主要用于：（1）直接制作紙質(zhì)功能制件，用作新產(chǎn)品開發(fā)中工業(yè)造型的外觀評價(jià)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)證。（2）利用材料的粘接性能，可制作尺寸較大的制件，也可制作復(fù)雜薄壁件。（3）通過真空注塑機(jī)制造硅橡膠模具，試制少量新產(chǎn)品。 （4）快速制模：采用薄材疊層制件與轉(zhuǎn)移涂料技術(shù)制