一種新型LOM成型工藝3D打印設(shè)備簡(jiǎn)介

摘 要：3D打印技術(shù)又稱為快速成型技術(shù)和增材制造技術(shù)，是上世紀(jì)80年代起源于美國(guó)的一項(xiàng)新技術(shù)。3D打印技術(shù)是指利用三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在一臺(tái)設(shè)備上可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，從而實(shí)現(xiàn)“自由制造”，解決許多過去難以制造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。如同蒸氣機(jī)、福特汽車流水線引發(fā)的工業(yè)革命，3D打印技術(shù)因是“一項(xiàng)將要改變世界的技術(shù)”，已引起全球關(guān)注。英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志認(rèn)為3D打印技術(shù)將“與其他數(shù)字化生產(chǎn)模式一起推動(dòng)實(shí)現(xiàn)第三次工業(yè)革命”，3D打印技術(shù)正在快速改變我們傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式。我國(guó)自上世紀(jì)90年代初開始研究這一技術(shù)，發(fā)展至今，從總體上看，我國(guó)3D打印裝備的部分技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平相當(dāng)，但在成形材料、智能化控制和應(yīng)用范圍等方面較國(guó)外先進(jìn)水平落后。目前，我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)值已躍居世界第一位，經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)從產(chǎn)品匱乏到產(chǎn)品極大豐富，產(chǎn)過于求逐漸成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的矛盾。轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要探索的首要問題，3D打印技術(shù)的發(fā)展給我們提供了一個(gè)這樣的契機(jī)。

本文著重介紹了一種以PVC塑料薄膜為打印主材，以專用膠水及解膠水為打印輔材的LOM成型工藝的三維立體打印機(jī)的工作原理，技術(shù)參數(shù)，機(jī)器特點(diǎn)及機(jī)器的相關(guān)應(yīng)用案例。

關(guān)鍵詞：3D打印技術(shù) LOM成型工藝 PVC薄膜材料 應(yīng)用案例

中圖分類號(hào)：TP334 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

1 概述

本文要介紹的一種3D打印設(shè)備是SD300Pro型三維立體打印機(jī)，該設(shè)備采用LOM成型工藝，以PVC塑料薄膜為打印主材，以專用膠水、解膠水及解膠筆為打印輔材。其工藝原理是根據(jù)零件分層幾何信息切割塑料薄膜，將所獲得的層片粘接成三維實(shí)體。其工藝過程是：首先鋪上一層塑料薄膜，然后用機(jī)械刀具在計(jì)算機(jī)控制下切出本層輪廓，當(dāng)本層完成后，用解膠筆蘸取解膠水預(yù)涂在不需要的部分，再鋪上下一層塑料薄膜，同時(shí)通過8根噴膠管將專用膠水涂覆在二層塑料薄膜之間，使新鋪上的一層牢固地粘接在已成形體上，再切割該層的輪廓，如此反復(fù)直到加工完畢，最后去除不需要的部分以得到完整的零件。

2 設(shè)備的工作原理

該設(shè)備的工作原理及步驟如下：

1.首先，將三維的CAD 設(shè)計(jì)文檔導(dǎo)入設(shè)備附帶的 SDView 應(yīng)用軟件中；

2.切割刀根據(jù)每個(gè)橫切面的數(shù)據(jù)，在一層層 的PVC薄膜上進(jìn)行切割，并依次堆疊，每層PVC薄膜之間用膠水粘合，而不需要粘合的地方用解膠水將膠水擦掉。

3.不出幾小時(shí)，將堆疊完成的PVC板塊取出。

4.撥除多余的PVC材料，即可將實(shí)體模型握在手中。

3 設(shè)備的技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn)

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

采用技術(shù)：塑膠薄膜疊層（LOM）；建模材料：PVC 工程塑料；

打印精度：+/- 0.1 mm （XY）；打印層厚度（含膠水層）：0.168 mm （Z）；最大建模尺寸：160X210X135mm（XYZ）；支持的圖檔格式：STL；所支持的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)：Windows 2000， XP， VISTA，win7；

3.2 特點(diǎn)

1）體積小巧：機(jī)身凈重只有約36KG的重量，可配置于任何工作臺(tái)上，絲毫不會(huì)影響使用者的工作環(huán)境。

2）操作簡(jiǎn)便，無需復(fù)雜的設(shè)定：無需長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練，節(jié)省人力成本和時(shí)間，從開箱到開始建模使用只需很短的時(shí)間。

3）成型速度快：在新品研發(fā)中，可進(jìn)行及時(shí)的功能、外觀驗(yàn)證，與傳統(tǒng)的大多數(shù)的樣品試制相比，成型速度快。

4）成本低廉，是一款用得起的打印機(jī)：與動(dòng)輒好幾十萬的其他工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)相比，價(jià)格相對(duì)低廉，耗材的使用方面也更為經(jīng)濟(jì)。

5）打印出的模型既精密又堅(jiān)固：可進(jìn)行復(fù)雜的工程驗(yàn)證，打印出的精細(xì)模型可體現(xiàn)出表面紋路，使之成為有效的成品展示，此外模型相對(duì)而言比較堅(jiān)固，可進(jìn)行拋光、鉆孔、切割、噴漆上色等加工處理。

6）可無人值守，安全可靠。打印機(jī)開始工作后，不用專人看管，即便是晚上也可自己工作，若遇到斷電、耗材不足等情況時(shí)，在重新通電和補(bǔ)充耗材后可以接續(xù)工作而無需從頭開始。

7）可靈活折彎。類似眼鏡盒之類的需要折彎的樣件可靈活折彎。

8）無污染、環(huán)保：機(jī)器所使用的PVC建模材料、膠水、解膠劑等耗材均為環(huán)保材料，不會(huì)產(chǎn)生任何污染和毒害。

9）后期維護(hù)成本極低，使用壽命十年以上。

4 應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、汽車零部件制造、模具、藝術(shù)品設(shè)計(jì)、動(dòng)漫行業(yè)、軍工保密單位及航空航天、高等教育、建筑裝飾、外科醫(yī)療（骨科應(yīng)用較多）、兒童玩具制造、制鞋行業(yè)等等，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。

5 相關(guān)應(yīng)用案例

5.1 工業(yè)設(shè)計(jì)—折疊自行車

以色列的Ziv-Av Engineering公司，在設(shè)計(jì)一款折疊自行車的過

程中，為了測(cè)試他們的機(jī)械結(jié)構(gòu)是否設(shè)計(jì)得宜，用SD300pro制作1：1

的模型來進(jìn)行全面測(cè)試。前后不到5天的時(shí)間，一臺(tái)完整，并可完全

實(shí)現(xiàn)功能的自行車便出現(xiàn)在他們眼前。SD300pro將原本需要數(shù)月的

工作量，變成數(shù)周的工作量。不僅僅是節(jié)省成本，同時(shí)在客戶心中樹

立極好的形象 – 未來繼續(xù)拿到客戶的訂單的機(jī)會(huì)大增。

5.2 行銷助手—金屬刀具

不僅是設(shè)計(jì)階段，SD300pro的模型也可用作對(duì)外的市場(chǎng)行銷！ISCAR公司是世界上最大的金屬切削刀具生產(chǎn)廠家之一，提供高質(zhì)量、高精度的刀具產(chǎn)品。ISCAR以另外的一個(gè)方式應(yīng)用SD300pro：ISCAR以SD300pro作為他的行銷工具，打出放大的模型，供客戶了解其內(nèi)部機(jī)件工造和工程原理的展示，并和客戶做互動(dòng)式的溝通及交流。ISCAR的產(chǎn)品范圍廣，型號(hào)眾多，并隨時(shí)有產(chǎn)品更新。有了SD300pro，ISCAR可隨時(shí)制造模型，并加以砂紙磨光，漆上顏色。不出幾天，ISCAR便擁有了一系列精密產(chǎn)品的放大數(shù)倍的模型。在產(chǎn)品展會(huì)上或其他與客戶交流的平臺(tái)，這些模型不但外形仿真，而且完全可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)活動(dòng)件的操作，替ISCAR公司大大提高行銷效率和節(jié)省行銷成本。

5.3 產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)驗(yàn)證—卡扣部件

以SD300pro的模型來驗(yàn)證零部件的操作，不只是功能和外形，甚至包括聲音！

Encee公司是一個(gè)在德國(guó)專門為其客戶作設(shè)計(jì)驗(yàn)證的服務(wù)商-以其豐富的CAD/CAM經(jīng)驗(yàn)，專門替客戶作開模前的功能，外形，物理特性的驗(yàn)證。在此案例中，Encee將SD300pro的三維快速成型能力發(fā)揮到極致 – 將客戶要求的塑料卡扣概念在短短的幾小時(shí)內(nèi)變?yōu)閷?shí)體。同時(shí)，SD300pro的模型正好都能符合卡扣的精密度，材料強(qiáng)度，和材料韌性方面非常嚴(yán)苛的要求。 Encee以制成的模型來演示鉸鏈的開合，卡扣的鎖位與咬合強(qiáng)度，連扣上的“喀喀聲”都能作逼近真實(shí)物件的模仿。