叠层制造技术
2013/11/10
西安工业大学
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谢谢！
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一、基本原理和特点
由计算机、材料存储及送进机构、热粘压机构、激光
切割系统、可升降工作台和数控系统和机架等组成。 首先在工作台上制作基底，工作台下降，送纸滚筒送 进一个步距的纸材，工作台回升，热压滚筒 滚压背面 涂有热熔胶的纸材，将当前迭层与原来制作好的迭层 或基底粘贴在一起，切片软件根据模型当前层面的轮 廓控制激光器进行层面切割，逐层制作，当全部迭层 制作完毕后，再将多余废料去除。
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二、叠层实体制造工艺
叠层制造工艺，即工业版的3D打印技术，已经可以用
于生产一些小部件，比如说医用假体、设计产品原型、 工程模型等。但是GE公司已经将其用途扩大到了利用 金属粉末“打印”喷气式飞机引擎，这是3D打印技术 发展史上的里程碑，充分展示了叠层制造工艺可以带 来的商业价值。
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缺点
不能直接制作塑料工件源自 工件的抗拉强度和弹性不够好
工件表面有台阶纹 工件易吸湿膨胀
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HRP-III LOM 激光快速成型机
HRP-III LOM 激光快速成型机是华中理工大学快速制
造中心与武汉滨湖机电技术产业有限公司生产的用于 快速原型制造的商品化设备，该设备可在无人看管下 运行，其主要技术指标可达到世界先进水平。
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3、LOM原型在制鞋业中的应用
当前国际上制鞋业的竞争日益激烈，而美国Wolverine World Wide 公司无论在国际还是美国国内市场都一直保持着旺盛的销售势头， 该公司鞋类产品的款式一直保持着快速的更新，时时能够为顾客提供 高质量的产品，而使用PowerSHAPE软件LOM快速原型加工技术是该 公司成功的关键。 Wolverine 的设计师们首先设计鞋底和鞋跟的模型或图形，从不 同角度用各种材料产生三维光照模型显示，这种高质的图像显示使得 在开发过程中能及早地排除任何看起来不好的装饰和设计。 即使前期的设计已经排除了许多不理想的地方，但是投入加工之 前，Wolverine公司仍然需要有实物模型。鞋底和鞋跟的LOM模型非 常精巧，但其外观是木质的，为使模型看起来更真实，可在LOM表面 喷涂产生不同材质效果。
叠层制造技术
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叠层实体制造工艺
叠层实体制造技术（Laminated Object Manufacturing，
简称LOM）是几种最成熟的快速成型制造技术之一。 这种制造方法和设备自1991年问世以来，得到迅速发 展。由于叠层实体制造技术多使用纸材，成本低廉， 制件精度高，而且制造出来的木质原型具有外在的美 感性和一些特殊的品质，因此受到了较为广泛的关注， 在产品概念设计可视化、造型设计评估、装配检验、 熔模铸造型芯、砂型铸造木模、快速制造母模以及直 接制模等方面得到了迅速应用。
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根据山东聊城中通客车股份有限公司提出的博发豪华客车外观设计开发
要求，利用CAD/CAM软件UGII进行外观设计后，使用HRP-III 型LOM 激光快 速成型机按三维计算机模型进行整车快速原型制造，上图为博发豪华客车 在LOM模型上喷漆和必要的装饰处理后的效果图。经专家和业内人士对其 外观结构评估，得到高度认同和赞赏。
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三、叠层实体制造工艺后置处理中的表面涂覆
一）表面涂覆的必要性
LOM原型经过余料去除后，为了提高原型的性能和便
于表面打磨，经常需要对原型进行表面涂覆处理，表 面涂覆的好处有：
（1）提高强度； （3）改进抗湿性；
（2）提高耐热性； （4）延长原型的寿命；
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2、铸铁手柄
某机床操作手柄为铸铁件，人工方式制作砂型铸造用的木模十分费时困 难，而且精度得不到保证。随着CAD／CAM技术的发展和普及，具有 复杂曲面形状的手柄的设计直接在CAD/CAM软件平台上完成，借助 快速成型技术尤其是叠层实体制造技术，可以直接由CAD模型高精度 地快速制作砂型铸造的木模，克服了人工制作的局限和困难，极大地 缩短了产品生产的周期并提高了产品的精度和质量。下图为铸铁手柄 的CAD模型和LOM原型。
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在这种快速成形机上，截面轮廓被切割和叠合后所成的制 品 如图所示。其中，所需的工件被废料小方格包围，剔除这 些小 方格之后，便可得到三维工件。
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叠层实体制造技术的特点:
优点
原型精度高
有较高的硬度和较好的机械性能，可进
行各种切削加工 无须后固化处理 无须设计和制作支撑结构 设备可靠性高，寿命长 废料易剥离
（5）易于表面打磨等处理；（6）经涂覆处理后，
原型可更好地用于装配和功能检验。
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（二）表面涂覆的工艺过程
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四、叠层实体制造工艺的应用示例
1、汽车车灯 随着汽车制造业的迅猛发展，车型更新换代的周 期不断缩短，导致对与整车配套的各主要部件的 设计也提出了更高要求。其中，汽车车灯组件的 设计，要求在内部结构满足装配和使用要求外， 其外观的设计也必须达到与车体外形的完美统一。 车灯设计与生产的专业厂家传统的开发手段受到 了严重的挑战。快速成型技术的出现，较好地迎 合了车灯结构与外观开发的需求。下面为某车灯 配件公司为国内某大型汽车制造厂开发的某型号 轿车车灯LOM原型，通过与整车的装配检验和评 估，显著提高了该组车灯的开发效率和成功率。
