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第三章 叠层实体快速原型技术 概念设计可视化 （1）ＳＴＬ格式文件对ＣＡＤ模型的近似表达会导致切片误差。ＳＴＬ格式化是用许多小三角面拟合模型的表面,因此,ＳＴＬ格式化文件的切片轮廓和ＣＡＤ模型的切片轮廓可能不完全重合。虽然拟合精度越高,误差越小,但是ＳＴＬ格式化文件数据量也将剧增,加大了后续数据处理的运算量,同时,三角形面片可能会随精度提高而变小,甚至出错,增大后继数据处理的难度。 (2)巨型ＳＴＬ文件读入困难。例如,当ＳＴＬ格式文件中三角形的数目在80,000以上时,由于其冗余信息量过大,以及计算机存贮能力有限等问题,可能导致读入错误，出现大量违反ＳＴＬ格式的现象,或根本不能将整个ＳＴＬ格式文件读完,从而无法进行成形工艺。 (3)有限切片造成台阶效应,小特征遗失等误差。对ＳＴＬ格式文件进行切片处理时,由于受原材料厚度和生产率的制约,切片间距不可能太小(常取0.1ｍｍ左右),因而会在工件表面造成台阶,还可能遗失切片层之间的小特征结构(例如窄槽、小筋片、小凸缘等),从而造成误差。 (1)不一致的约束。 (2)成型功率控制不恰当。 (3)切碎网格尺寸的多样性。 (4)工艺参数不稳定。 (1)温度、湿度的变化引起的误差。叠层块从工作台上取下后,温度下降会引起叠层块进一步翘曲变形;剥离边框和废料后,制件将吸收大气中的水份而发生膨胀。如果制件所处的环境(温度、湿度)发生变化,制件会进一步变形。 (2)不适当的后处理可能引起的误差。通常,成形后的制件需进行打磨和表面喷涂(镀)等后处理。如果处理不当,对形状尺寸控制不严,也可能导致误差 为考察原型的吸湿性及涂漆的防湿效果，选取尺寸相同的通过快速原型机原型的长方形叠层块经过不同处理后，置入水中10min进行实验，其尺寸和重量的变化情况如下表所。 一类是使用粉末基体树脂,将基体树脂均匀分散在纸张上,通过红外或微波加热后,固定在纸张上,制成ＬＯＭ专用纸张。 粉末基体树脂方式的优点是施胶工艺易行,配方的调整容易。但是粉末状树脂目前国内尚未大量生产,国外的产品价格很高,大量应用有一定困难; 可以作为微波、红外熔融法涂布方式的热熔胶粘剂,根据国外有关资料报道,有以下几种,它们的特点如表2所示 使用热熔胶涂布的方式配方设计的要求高。例如,为了满足涂布工艺的需求,要求胶粘剂有较低的熔体粘度和较宽的熔融温度范围,而在成型过程中却要求它有较高的熔点和尽可能狭窄的熔融温度范围,这2者是完全相反的要求,因此配方的设计技术要求高。 七、新型叠层实体快速成型工艺方法 Ennex公司提出了一种新型叠层实体快速成型工艺方法，称为“Offset Fabrication”方法。该方法使用的薄层材料为双层结构，如图a所示。上面一层为制作原型的叠层材料，下面的薄层材料是衬材。双层薄材在叠层之前进行轮廓切割，将叠层材料层按照当前叠层的轮廓进行切割，然后进行粘接堆积，如图b所示。粘接后，衬层材料与叠层材料分离，带走当前叠层的余料。但是这种叠层方法只能适用于当前叠层需要去除余料的面积小于叠层实体面积的情况，否则，余料就会依然全部粘接在前一叠层上。 Offset Fabrication 叠层实体快速成型工艺方法原理 比如，成型图a所示的原型中灰色的叠层，进行了图b轮廓切割，然后按照图c粘接在一起，当衬层材料移开时，却未能像预期的如图d所示的情况带走余料，而是像如e一样，所有的叠层材料全部粘结在前一叠层上了。 Offset Fabrication 叠层实体快速成型工艺存在的问题 1.内孔或内腔内轮廓在第一次切割时被切开（图a）2.双层薄材送进，衬材和叠层材料分离，内孔或内腔余料粘贴在衬层上（图b）3.工作台上升，使得已经切出内孔或内腔形状的叠层材料与先前的叠层接触（图c）4.压辊送进，新的叠层与原有的叠层实现粘接（图d）5.当前叠层的其余轮廓进行第二次切割（图e）6.工作台下移，当前叠层制作完毕（图f） 新工艺方法中叠层建造步骤 LOM工艺中的原型材料涉及到三个方面的问题，即薄层材料、粘结剂和涂布工艺。薄层材料可分为纸、塑料薄膜、金属箔等。目前的LOM原型材料中的薄层材料多为纸材，而粘结剂一般为热熔胶。纸材料的选取、热溶胶的配置及涂布工艺均要从保证最终原型零件的质量出发，同时要考虑成本。 五、叠层实体制造工艺的材料 1、纸的性能： 对于LOM原型材料的纸材，有以下要求： （1）抗湿性 保证纸原料(卷轴纸)不会因时间长而吸水，从而保证热压过程中不会因水分的损失而产生变形及粘接不牢。纸的施胶度可用来表示纸张抗水能力的大小。 （2）良好的浸润性 保证良好的涂胶性能。 （3）抗拉强度 保证在加工过程中不被拉断。 （4