時(shí)間：2017-02-21 21:30 來(lái)源：材料+ 作者：中國(guó)3D打印網(wǎng) 閱讀：次

LOM基體材料的特性要求[6]

LOM對(duì)于基體薄片材料要求是厚薄均勻、力學(xué)性能良好并與粘結(jié)劑有較好的涂掛性和粘接能力。對(duì)粘結(jié)劑性能的基本要求是，在LOM成型過(guò)程中，通過(guò)熱壓裝置的作用使得材料逐層粘接在一起，形成所需的制件。材料品質(zhì)的優(yōu)劣主要表現(xiàn)為成型件的粘接強(qiáng)度、硬度、可剝離性、防潮性能等。用于LOM的粘結(jié)劑通常為加有某些特殊添加組分的熱熔膠，它的性能要求是：

（1）良好的熱熔冷固性能（室溫固化）；

（2）在反復(fù)“熔融-固化”條件下其物理化學(xué)性能穩(wěn)定；

（3）熔融狀態(tài)下與薄片材料有較好的涂掛性和涂勻性；

（4）足夠的粘接強(qiáng)度；

（5）良好的廢料分離性能。

LOM技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

與其他方法相比較LOM 技術(shù)由于其在空間大小、原材料成本、機(jī)加工效率等方面獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因此使其得到了廣泛的應(yīng)用。其具體表現(xiàn)為[7]：

（1）LOM 技術(shù)在成形空間大小方面的優(yōu)勢(shì)。LOM 工作原理簡(jiǎn)單，一般不受工作空間的限制，從而使得可以采用LOM技術(shù)制造較大尺寸的產(chǎn)品。

（2）LOM 技術(shù)在原材料成本方面的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于LOM 技術(shù)，其他的加工系統(tǒng)都對(duì)其成形材料有相應(yīng)的要求。例如SLA技術(shù)需要液體材料并且材料需要有可光固化，SLS 技術(shù)要求較小尺寸的顆粒形粉材，FDM技術(shù)則需要可熔融的線材。不僅在種類和性能上這些成形原材料有差異, 而且在價(jià)格上也各不相同。從材料成本方面來(lái)看:FDM 技術(shù)和SLA 技術(shù)所需的材料有較高價(jià)格，SLS 技術(shù)的材料價(jià)格比較適中，相比較而言LOM 技術(shù)的材料最為便宜。

（3）LOM 技術(shù)在成形工藝加工效率方面的優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于其他快速成型技術(shù)，LOM 技術(shù)加工中以面為加工單位, 因此這種加工方法有最高的加工效率。結(jié)合同其他快速成型的比較，LOM 技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

（1） 由于LOM 工藝只須在片材上切割出零件截面的輪廓，而不用掃描整個(gè)界面，因此工藝簡(jiǎn)單，成型速度快，易于制造大型零件。

（2）工藝工程中不存在材料相變，因此不易引起翹曲、變形，零件的精度較高，激光切割為0.1mm，刀具切割為0.15mm。

（3）工件外框與截面輪廓之間的多余材料在加工中起到了支撐作用，所以LOM 工藝無(wú)需加支撐。

（4）材料廣泛，成本低，用紙制原料還有利于環(huán)保。

缺點(diǎn)在于：

A、有激光損耗，并且需要建造專門(mén)的實(shí)驗(yàn)室，維護(hù)費(fèi)用太昂貴；

B、可以應(yīng)用的原材料種類較少，盡管可選用若干原材料，但目前常用的還是紙，其他還在研發(fā)中；

C、打印出來(lái)的模型必須立即進(jìn)行防潮處理，紙制零件很容易吸濕變形，所以成型后必須用樹(shù)脂、防潮漆涂覆。

D、此種技術(shù)很難構(gòu)建形狀精細(xì)、多曲面的零件，僅限于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件。

E、制作時(shí)，加工室溫度過(guò)高，容易引發(fā)火災(zāi)，需要專門(mén)的人看守。

LOM技術(shù)的應(yīng)用

快速原型制造技術(shù)僅有十幾年的發(fā)展歷史,早期的研究主要集中于開(kāi)發(fā)快速原型的構(gòu)造方法及其商品化設(shè)備上,隨著快速原型制造設(shè)備的日趨完善和市場(chǎng)的強(qiáng)烈需求,近期研究的熱點(diǎn)便轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)快速原型的應(yīng)用領(lǐng)域和完善制作工藝、提高原型制作質(zhì)量. 受到高度重視的疊層實(shí)體制造技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也正在不斷擴(kuò)展,概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面[8]:

產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)可視化和造型設(shè)計(jì)評(píng)估

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新是把握企業(yè)生存命脈的重要經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié),過(guò)去所延用的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式是指產(chǎn)品開(kāi)發(fā)→生產(chǎn)→市場(chǎng)開(kāi)拓三者逐一開(kāi)展,主要問(wèn)題是將設(shè)計(jì)缺陷直接帶入生產(chǎn),并最終影響到產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣及銷售,疊層實(shí)體制造技術(shù)可以解決這一問(wèn)題. 也就是將產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)體,為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了充分的感性參考. 大體說(shuō)來(lái),可以發(fā)揮以下作用: ①為產(chǎn)品外形的調(diào)整和檢驗(yàn)產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)是否達(dá)到預(yù)想效果提供依據(jù); ②檢驗(yàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性,提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的可靠性; ③用樣品面對(duì)市場(chǎng),調(diào)整開(kāi)發(fā)思路,保證產(chǎn)品適銷對(duì)路,使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)同步進(jìn)行,縮短新產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間.

產(chǎn)品裝配檢驗(yàn)

當(dāng)產(chǎn)品各部件之間有裝配關(guān)系時(shí),就需要進(jìn)行裝配檢驗(yàn),而圖紙上所反映的裝配關(guān)系不直接,很難把握. LOM技術(shù)可以將圖紙變?yōu)閷?shí)體,其裝配關(guān)系顯而易見(jiàn)。

熔模鑄造型芯

LOM實(shí)體在精密鑄造中用作可廢棄的模型，也就是說(shuō)可以作為熔模鑄造的型芯。由于在燃燒時(shí)LOM實(shí)體不膨脹，也不會(huì)破壞殼體，所以在傳統(tǒng)的殼體鑄造中，可以采用此種技術(shù)。

砂型鑄造木模

傳統(tǒng)砂型鑄造中的木模主要是由木工手工制作的，其精度不高,而且對(duì)于形狀復(fù)雜的薄壁件根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，LOM技術(shù)則可以很輕松地制作任何復(fù)雜的實(shí)體形狀，而且完全可以達(dá)到高精度要求。

快速制模的母模

LOM技術(shù)可以為快速翻制模具提供母模原型。已開(kāi)發(fā)出多種多樣的快速模具制造工藝方法.。按模具材料和生產(chǎn)成本可分為軟質(zhì)模具(或簡(jiǎn)易模具)和鋼質(zhì)模具兩大類，其中軟質(zhì)模具主要用于小批量零件或者用于產(chǎn)品的試生產(chǎn)。此類模具，一般先用LOM等技術(shù)制作零件原型，然后根據(jù)原型翻制成硅橡膠模、金屬樹(shù)脂模和石膏模等，然后再利用上述的軟質(zhì)模具制作產(chǎn)品。

直接制模

用LOM技術(shù)直接制成的模具,堅(jiān)如硬木,并可耐200℃的高溫，可用作低熔點(diǎn)合金的模具或試制用注塑模以及精密鑄造用的蠟芯成型模等。

LOM技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

基于LOM 技術(shù)的快速制模工藝[7]

利用LOM 技術(shù)制作快速原型件，其基本原理是由背面涂有熱熔性粘合劑，并經(jīng)特殊處理的紙經(jīng)激光切割、逐層疊加而成的，由于采用了熔化溫度較高的粘結(jié)劑和特殊的改性添加劑，強(qiáng)度類似硬木，可承受200℃左右的高溫，具有較好的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性, 經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚�，如噴涂清漆、高分子材料或金屬后，可作為各類間接快速制模工藝的母模，或直接作為模具用于生產(chǎn)。利用LOM 技術(shù)制作的紙基砂型鑄造模具, 可以取代傳統(tǒng)的木模用于鑄造生產(chǎn)，具有成本低、制造速度快精度高等特點(diǎn)，對(duì)于形狀復(fù)雜的中小型鑄件，其優(yōu)勢(shì)尤為突出。

摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋快速原型制作[9]

發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋三維CAD造型摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的形狀十分復(fù)雜，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段需要周期較長(zhǎng)，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果采用傳統(tǒng)的手工方法制作模型難度極大，甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。本實(shí)例采用UGII軟件進(jìn)行該產(chǎn)品的三維設(shè)計(jì)，并直接驅(qū)動(dòng)HRP-Ⅲ激光快速成型制造設(shè)備完成摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋原型的快速制造，顯著縮短了該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)周期。

LOM工藝采用的原料價(jià)格便宜，因此制作成本極為低廉，其適用于大尺寸工件的成型，成型過(guò)程無(wú)需設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，多余的材料也容易剔除，精度也比較理想。盡管如此，由于LOM技術(shù)成型材料的利用率不高，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，頗被詬病，又隨著新技術(shù)的發(fā)展LOM工藝將有可能被逐步淘汰。

參考文獻(xiàn)

[1] 于冬梅，LOM（分層實(shí)體制造）快速成型設(shè)備研究與設(shè)計(jì)[M], 河北科技大學(xué)，2011

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[3] 郭平英. 基于5mm以上分層板金屬功能零件LOM 技術(shù)[J]. 山西冶金，2008(5) : 28-30．

[4] 徐明君，單忠德，南光熙，等．超聲焊接在數(shù)字化分層實(shí)體制造中的應(yīng)用研究[J]. 電加工與模具，2006( 4) : 32-34．

[5] 于殿泓，李滌塵，盧秉恒.一種新型制造加工手段—快速成塑制造技術(shù)[J].工具技術(shù)，2000,34（4）：8-10

[6] 3D打印陶瓷：誰(shuí)來(lái)捧場(chǎng)？ 中國(guó)文化報(bào) 2014年02月15日

[7] 胡增榮, 周建忠, 高振宇, 等.快速模具制造技術(shù)在砂型鑄造模具上的應(yīng)用[J].鑄造設(shè)備研究, 2005 ,(5):29-32.

[8] 黃詩(shī)君, 肖小亭, 張宏超.基于RP 的砂型鑄造模具快速制造技術(shù)研究[J].大眾科技, 2005 ,(1):20-22.

[9] 王廣春，王曉艷，趙國(guó)群. 快速原型的疊層實(shí)體制造技術(shù)[J],山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001,31（1）：59-64.

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