LOM分層制造技術(shù)

1、焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University 疊層實(shí)體制造技術(shù) 資料：http:/ 郭 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University 疊層實(shí)體制造工藝 疊層實(shí)體制造技術(shù)（Laminated Object Manufacturing，簡(jiǎn)稱LOM）是幾種最成熟的快速成型制造技術(shù)之一。這種制造方法和設(shè)備自1991年問世以來，得到迅速發(fā)展。由于疊層實(shí)體制造技術(shù)多使用紙材，成本低廉，制件精度高，而且制造出來的木質(zhì)原型具有外在的美感性和一些特殊的品質(zhì)，因此受到了較為廣泛的關(guān)注，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、快速制造母模以及直接制模等方面得

2、到了迅速應(yīng)用。 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University由計(jì)算機(jī)、材料存儲(chǔ)及送進(jìn)機(jī)構(gòu)、熱粘壓機(jī)構(gòu)、激光切割系統(tǒng)、可升降工作臺(tái)和數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)架等組成。首先在工作臺(tái)上制作基底，工作臺(tái)下降，送紙滾筒送進(jìn)一個(gè)步距的紙材，工作臺(tái)回升，熱壓滾筒 滾壓背面涂有熱熔膠的紙材，將當(dāng)前迭層與原來制作好的迭層或基底粘貼在一起，切片軟件根據(jù)模型當(dāng)前層面的輪廓控制激光器進(jìn)行層面切割，逐層制作，當(dāng)全部迭層制作完畢后，再將多余廢料去除。一、基本原理和特點(diǎn)基本原理和特點(diǎn) 基本原理:焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University 在這種快速成形機(jī)上，截面輪廓被切割和疊合后所成的制品 如圖所示。其中，所

3、需的工件被廢料小方格包圍，剔除這些小 方格之后，便可得到三維工件。 截面輪廓被切割和疊合后所成的制件 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University疊層實(shí)體制造技術(shù)的特點(diǎn)疊層實(shí)體制造技術(shù)的特點(diǎn): 原型精度高 有較高的硬度和較好的機(jī)械性能，可進(jìn)行各種切削加工 無須后固化處理 無須設(shè)計(jì)和制作支撐結(jié)構(gòu) 廢料易剝離 制件尺寸大 原材料價(jià)格便宜，原型制作成本低 設(shè)備可靠性高，壽命長(zhǎng) 不能直接制作塑料工件 工件的抗拉強(qiáng)度和彈性不夠好 工件易吸濕膨脹 工件表面有臺(tái)階紋 疊層實(shí)體制造方法與其他快速原型制造技術(shù)相比，具有制作效率高、速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)具有廣闊的應(yīng)用前景。 缺缺 點(diǎn)點(diǎn)優(yōu)優(yōu) 點(diǎn)點(diǎn)

4、焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao UniversityHRP-III LOM 激光快速成型機(jī)激光快速成型機(jī)HRP-III LOM 激光快速成型機(jī)是華中理工大學(xué)快速制造中心與武漢濱湖機(jī)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司生產(chǎn)的用于快速原型制造的商品化設(shè)備，該設(shè)備可在無人看管下運(yùn)行，其主要技術(shù)指標(biāo)可達(dá)到世界先進(jìn)水平。焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao UniversityLOM原型 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University 分分層層疊疊加加前前處處理理后后處處理理STL文件文件 切片處理切片處理 設(shè)置工藝參數(shù)設(shè)置工藝參數(shù) 基底制作基底制作 原型制作原型制作 余料去除余料去除 表面質(zhì)量處理表面質(zhì)量處

5、理 提高強(qiáng)硬度處理提高強(qiáng)硬度處理 激光切割速度加熱輥溫度 切片軟件精度 切碎網(wǎng)格尺寸 二、疊層實(shí)體制造工藝過程二、疊層實(shí)體制造工藝過程 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University LOM原型經(jīng)過余料去除后，為了提高原型的性能和便于表面打磨，經(jīng)常需要對(duì)原型進(jìn)行表面涂覆處理，表面涂覆的好處有： （1）提高強(qiáng)度； （2）提高耐熱性； （3）改進(jìn)抗?jié)裥裕?（4）延長(zhǎng)原型的壽命； （5）易于表面打磨等處理；（6）經(jīng)涂覆處理后，原型可更好地用于裝配和功能檢驗(yàn)。 三、疊層實(shí)體制造工藝后置處理中的表面涂覆疊層實(shí)體制造工藝后置處理中的表面涂覆 紙材的最顯著缺點(diǎn)是對(duì)濕度極其敏感，LOM原型吸濕后疊層

6、方向尺寸增長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)疊層會(huì)相互之間脫離。為避免因吸濕而引起的這些后果，在原型剝離后短期內(nèi)應(yīng)迅速進(jìn)行密封處理。表面涂覆可以實(shí)現(xiàn)良好的密封，而且同時(shí)可以提高原型的強(qiáng)度和抗熱抗?jié)裥?。（一）表面涂覆的必要性焊接?shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University原型表面涂覆的示意圖 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University 表面涂覆使用的材料一般為雙組分的環(huán)氧樹脂，如TCC630和TCC115N硬化劑等。原型通過表面涂覆處理后，尺寸穩(wěn)定而且壽命也得到了提高。（1）將剝離后的原型表面用砂紙輕輕打磨，如圖所示： （二）表面涂覆的工藝過程焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao Universit

7、y（2）按規(guī)定比例配備環(huán)氧樹脂（重量比：100份TCC-630配20份TCC-115N），并混合均勻； （3）在原型上涂刷一薄層混合后的材料，因材料的粘度較低，材料會(huì)很容易浸入紙基的原型中，浸入的深度可以達(dá)到1.21.5mm；（4）再次涂覆同樣的混合后的環(huán)氧樹脂材料以填充表面的溝痕并長(zhǎng)時(shí)間固化，如圖所示： 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University（5）對(duì)表面已經(jīng)涂覆了堅(jiān)硬的環(huán)氧樹脂材料的原型再次用砂紙進(jìn)行打磨，打磨之前和打磨過程中應(yīng)注意測(cè)量原型的尺寸，以確保原型尺寸在要求的公差范圍之內(nèi)； （6）對(duì)原型表面進(jìn)行拋光，達(dá)到無劃痕的表面質(zhì)量之后進(jìn)行透明涂層的噴涂，以增加表面的外觀效果

8、，如圖所示。 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University 通過上述表面涂覆處理后，原型的強(qiáng)度和耐熱防濕性能得到了顯著提高，將處理完畢的原型浸入水中，進(jìn)行尺寸穩(wěn)定性的檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University隨著汽車制造業(yè)的迅猛發(fā)展，車型更新?lián)Q代的周期不斷縮短，導(dǎo)致對(duì)與整車配套的各主要部件的設(shè)計(jì)也提出了更高要求。其中，汽車車燈組件的設(shè)計(jì)，要求在內(nèi)部結(jié)構(gòu)滿足裝配和使用要求外，其外觀的設(shè)計(jì)也必須達(dá)到與車體外形的完美統(tǒng)一。車燈設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的專業(yè)廠家傳統(tǒng)的開發(fā)手段受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。快速成型技術(shù)的出現(xiàn)，較好地迎合了車燈結(jié)構(gòu)與外觀開發(fā)的需求。下面為某車燈配件

9、公司為國(guó)內(nèi)某大型汽車制造廠開發(fā)的某型號(hào)轎車車燈LOM原型，通過與整車的裝配檢驗(yàn)和評(píng)估，顯著提高了該組車燈的開發(fā)效率和成功率。 四、疊層實(shí)體制造工藝的應(yīng)用示例疊層實(shí)體制造工藝的應(yīng)用示例 1、汽車車燈 焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University隨著汽車制造業(yè)的迅猛發(fā)展，車型更新?lián)Q代的周期不斷縮短，導(dǎo)致對(duì)與整車配套的各主要部件的設(shè)計(jì)也提出了更高要求。其中，汽車車燈組件的設(shè)計(jì)，要求在內(nèi)部結(jié)構(gòu)滿足裝配和使用要求外，其外觀的設(shè)計(jì)也必須達(dá)到與車體外形的完美統(tǒng)一。 快速成型技術(shù)的出現(xiàn)，較好地迎合了車燈結(jié)構(gòu)與外觀開發(fā)的需求。下面為某車燈配件公司為國(guó)內(nèi)某大型汽車制造廠開發(fā)的某型號(hào)轎車車燈LOM原型，

10、通過與整車的裝配檢驗(yàn)和評(píng)估，顯著提高了該組車燈的開發(fā)效率和成功率。 五、疊層實(shí)體制造工藝的應(yīng)用示例疊層實(shí)體制造工藝的應(yīng)用示例 1、汽車車燈 轎車前照燈轎車后組合燈 根據(jù)魯?shù)秘惞咎岢龅霓I車系列車燈產(chǎn)品開發(fā)要求，利用HRP-III 型LOM 激光快速成型機(jī)按三維計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行各種車燈的快速原型制造，上圖為本轎車前照燈和后組合車燈產(chǎn)品的LOM原型。 根據(jù)魯?shù)秘惞咎岢龅囊黄讲窈蠼M合燈產(chǎn)品開發(fā)要求，利用HRP-III 型LOM 激光快速成型機(jī)按三維計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行該組各種車燈的快速原型制造，本組圖片為該系列燈型產(chǎn)品的LOM原型。焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University某機(jī)床操作手柄

11、為鑄鐵件，人工方式制作砂型鑄造用的木模十分費(fèi)時(shí)困難，而且精度得不到保證。隨著CADCAM技術(shù)的發(fā)展和普及，具有復(fù)雜曲面形狀的手柄的設(shè)計(jì)直接在CAD/CAM軟件平臺(tái)上完成，借助快速成型技術(shù)尤其是疊層實(shí)體制造技術(shù)，可以直接由CAD模型高精度地快速制作砂型鑄造的木模，克服了人工制作的局限和困難，極大地縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)的周期并提高了產(chǎn)品的精度和質(zhì)量。下圖為鑄鐵手柄的CAD模型和LOM原型。 2、鑄鐵手柄 CAD模型LOM原型焊接實(shí)驗(yàn)室焊接實(shí)驗(yàn)室HuaQiao University當(dāng)前國(guó)際上制鞋業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，而美國(guó)Wolverine World Wide 公司無論在國(guó)際還是美國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)都一直保持著旺盛

12、的銷售勢(shì)頭，該公司鞋類產(chǎn)品的款式一直保持著快速的更新，時(shí)時(shí)能夠?yàn)轭櫩吞峁└哔|(zhì)量的產(chǎn)品，而使用PowerSHAPE軟件LOM快速原型加工技術(shù)是該 公司成功的關(guān)鍵。 3、LOM原型在制鞋業(yè)中的應(yīng)用 Wolverine 的設(shè)計(jì)師們首先設(shè)計(jì)鞋底和鞋跟的模型或圖形，從不同角度用各種材料產(chǎn)生三維光照模型顯示，這種高質(zhì)的圖像顯示使得在開發(fā)過程中能及早地排除任何看起來不好的裝飾和設(shè)計(jì)。 即使前期的設(shè)計(jì)已經(jīng)排除了許多不理想的地方，但是投入加工之前，Wolverine公司仍然需要有實(shí)物模型。鞋底和鞋跟的LOM模型非常精巧，但其外觀是木質(zhì)的，為使模型看起來更真實(shí)，可在LOM表面噴涂產(chǎn)生不同材質(zhì)效果。 每一種鞋底配上適當(dāng)?shù)男婧笊a(chǎn)若干雙樣品，放到主要的零售店展示，以收集顧客的意見。根據(jù)顧客所反饋的意見，計(jì)算機(jī)能快速地修改模型，根據(jù)需要，可再產(chǎn)生相應(yīng)的LOM模型和式樣。 根據(jù)山東長(zhǎng)通通訊公司提出的探測(cè)儀產(chǎn)品開發(fā)要求，利用HRP-III 型LOM 激光快速成型機(jī)按三維計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行各零部件快速原型制造，上圖為本產(chǎn)品的各零件的LOM原型。上上 蓋蓋底底 座座 根據(jù)山東長(zhǎng)通通訊公司提出的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品開發(fā)要求，利用HRP-III 型LOM 激光快速成型機(jī)按三維計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行各零部件快速原型制造，本圖為該產(chǎn)品的部分零件的LOM原型。裝裝 配配 根據(jù)山東聊城中通客車股份有限公司