新型叠层实体成型工艺方法优化

叠层实体成型工艺方法采用纸材整体粘接后，根据当前叠层的实体轮廓进行切割，逐层累积完成实体的制作，制作后需要去除余料。后处理中余料去除的工作量是比较繁重和费时的，尤其是对于内孔结构和内部型腔结构，余料的去除超常困难，有时甚至难以实现。针对这种状况，推出了采用双层薄材的新型叠层实体成型工艺方法。

Ennex公司提出了一种新型叠层实体成型工艺方法，称为“Offset Fabrication”方法。该方法使用的薄层材料为双层结构，如图2-16a所示。上面一层为制作实体的叠层材料，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2-16b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。比如，成型图2-17a所示的原型中灰色的叠层，进行了图2-17b所示的轮廓切割，然后按照图2-17c所示粘接在一起，当衬层材料移开时，却未能像预期的图2-17d所示的情况带走余料，而是像图2-17e一样，所有的叠层材料全部粘接在前一叠层上了。

图2-16 “Offset Fabrication”叠层实体成型工艺方法原理

图2-17 “Offset Fabrication”叠层实体成型工艺存在的问题

针对“Offset Fabrication”方法存在的上述问题，Inhaeng Cho提出了另外一种新的叠层实体成型工艺方法。Inhaeng Cho提出的新工艺仍然采用双层薄材，只是衬层材料只起粘接作用，而叠层材料被切割两次。首先切割内孔或内腔的内轮廓，之后，内孔或内腔的余料在衬层与叠层分离时被衬层粘接带走，然后被去除内孔或内腔余料的叠层材料继续送进，与原来制作好的叠层实现粘接，接着进行第二次切割，切割其余轮廓。该方法建造过程的原理如图2-18所示。整个过程分为如下6步：

1）内孔或内腔内轮廓在第一次切割时被切开（见图2-18a）。

2）双层薄材送进，衬材和叠层材料分离，内孔或内腔余料粘接在衬层上（见图2-18b）。

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制作的叠层接触（见图2-18c）。

4）压辊送进，新的叠层与原有的叠层实现粘接（见图2-18d）。(www.xing528.com)

5）当前叠层的其余轮廓进行第二次切割（见图2-18e）。

6）工作台下移，当前叠层制作完毕（见图2-18f）。

图2-18 “Inhaeng Cho”工艺方法中叠层建造步骤

上述过程反复进行，直至所有叠层制作完毕，完成实体的叠层制作过程。此时，内孔或内腔处的余料已经在制作过程中去除了，其他余料的去除就比较简单易行了。图2-19给出的是根据该方法原理构建的叠层制造系统机构示意图。图2-20给出的是传统LOM方法和该新方法制作的某一原型的比较。图中给出的模型中有5个立柱，立柱中各有一个较深的不通孔。从图中两种原型的比较来看，基本没有什么差别，而新方法制作的原型，5个不通孔处的余料已经去除了。

图2-19 新工艺方法中叠层制造系统机构示意图

图2-20 新工艺方法制作的原型与LOM原型比较