《3D打印成型工艺及材料》电子课件 第7章 分层实体制造工艺及材料.pptxVIP

3D打印成型工艺及材料 3D打印技术研究所 第7章 分层实体制造工艺及材料 第7章 分层实体制造工艺及材料 概述 分层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）或叠层实体制造技术，采用薄片材料（纸、金属箔、塑料薄膜等），按照模型每层的内外轮廓线切割薄片材料，得到该层的平面形状，并逐层堆放成零件原型。在堆放时，层与层之间使用粘结剂粘牢，因此得到的成型模型无内应力、无变形，成型速度快，无需支撑，成本低、成型件精度高。LOM技术自1991年问世以来，得到迅速发展。LOM技术在出现初期广泛使用激光作为切割手段，后期又出现了使用机械刻刀切割片材的新技术。 LOM成型设备结构原理图 概述 Michael Feygin于1984年提出了LOM设想，并于1985年组建了Helisys公司(后为Cubic Technologies公司)，于1990年开发出了世界上第一台商用LOM设备LOM-1015。Helisys公司研制出多种LOM工艺用的成型材料，可制造用金属薄板制作的成型件，该公司还与Dayton大学合作开发基于陶瓷复合材料的LOM工艺。 国际上除Cubic Technologies公司(开发了LPH、LPS和LPF三个系列)外，日本的Kira公司、瑞典的Sparx公司以及新加坡的Kinergy精技私人有限公司和我国清华大学、华中科技大学以及南京紫金立德(与以色列SD Ltd合作)等也先后从事LOM工艺的研究与设备的制造。 紫金立德Solido SD300成型设备 概述 7.2 成型原理及工艺 7.2.1 成型原理 原料供应与回收系统将存于其中的原料逐步送至工作台的上方。将底部涂覆有热敏胶的纤维纸或PVC塑料薄膜通过热压辊的碾压作用与前一层材料粘结在一起，然后让激光束或刻刀按照对CAD模型切片分层处理后获得的二维截面轮廓数据对当前层的纸进行截面轮廓扫描切割，切割出截面的对应轮廓，并对当前层的非截面轮廓部分切割成网格状。 然后使工作台下降，再将新的一层材料铺在前一层的上面，再通过热压辊碾压，使当前层的材料与下面已切割的层粘结在一起，再次由激光束进行扫描切割。如此反复，直到切割出所有各层的轮廓。 LOM工艺成型过程 7.2 成型原理及工艺 7.2.2 成型工艺 LOM成型制造过程分为前处理、分层叠加成型、后处理三个主要步骤。具体来说，LOM成型的一般工艺过程大致如下： （1）第一步：前处理，即图形处理阶段 三维建模 转换成STL格式 切片 7.2 成型原理及工艺 7.2.2 成型工艺 （2）第二步：分层叠加成型 1.设置工艺参数 2.基底制作 3.原型制作 激光 切割 速度 加热辊温度与压力 激光能量 切碎网格尺寸 3-5层 7.2 成型原理及工艺 7.2.2 成型工艺 （3）第三步：后处理 去除废料 人工方法将原型件从工作台上取下。去掉边框后，仔细将废料剥离就得到所需的原型。然后抛光、涂漆，以防零件吸湿变形。 LOM工艺多余材料剥落过程 7.2 成型原理及工艺 7.2.2 成型工艺 （3）第三步：后处理 表面涂覆 表面涂覆的好处: 提高强度 提高耐热性 改进抗湿性 延长原型的寿命 易于表面打磨等处理 经表面涂覆处理后，原型可更好地用于装配和功能检验 LOM原型表面涂覆示意图 7.2 成型原理及工艺 7.2.2 成型工艺 图1 剥离后的原型经过砂布打磨前后表面形态示意图 图2 涂覆两遍环氧树脂后的原型表面形态示意图 1）将剥离后的原型表面用砂布轻轻打磨，如图1所示。 2）按规定比例配备环氧树脂（质量比：100份TCC-630配20份TCC-115N），并混合均匀。 3）在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度较低，材料会很容易浸入纸基的原型中，浸入的深度可以达到。 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，如图2所示。 表面涂覆的具体工艺过程如下： 7.2 成型原理及工艺 7.2.2 成型工艺 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布进行打磨，打磨之前和打磨过程中应注意测量原型的尺寸，以确保原型尺寸在要求的公差范围之内。 6）对原型表面进行抛光，达到无划痕的表面质量之后进行透明涂层的喷涂，以增加表面的外观效果，如图3所示。 图3 抛光后原理表面效果示意图 经过上述表面涂覆处理后，原型的强度和耐热防湿性能得到了显著提高，将处理完毕的原型浸入水中，进行尺寸稳定性的检测，实验结果如图4所示。 图4 浸水时间与叠层方向尺寸增长实验曲线 7.2 成型原理及工艺 7.2.3 工艺特点 优点： （1）原型制件精度高。 （2）原型制件耐高温，具有较高的硬度和良好的力学性能。 （3）成型速度较快。 （4）直接用CAD模型进行数据驱