快速成形(LOM)

1、分层实体制造工艺分层实体制造工艺1.1 分层实体制造工艺概述分层实体制造工艺概述 分层实体制造（分层实体制造（Laminated Laminated Object ManufacturingObject Manufacturing，LOMLOM）又称叠层实体制造或薄形材料又称叠层实体制造或薄形材料选择性切割，由美国选择性切割，由美国HelisysHelisys公司的公司的Michael FeyginMichael Feygin于于19861986年研制成功，并推出商品化的年研制成功，并推出商品化的机器机器LOM-1050LOM-1050和和LOM-2030LOM-2030等。等。1.2 工艺原

2、理与过程工艺原理与过程步骤步骤 1加工时，热压辊热压材料，使之与下面已成形的工件粘加工时，热压辊热压材料，使之与下面已成形的工件粘结。用结。用CO2CO2激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓激光器在刚粘接的新层上切割出零件截面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区城内切和工件外框，并在截面轮廓与外框之间多余的区城内切割出上下对齐的网格；割出上下对齐的网格；步骤步骤 2光切割完成后，工作台带动已成形的工件下降，与带光切割完成后，工作台带动已成形的工件下降，与带状片材（料带）分离；状片材（料带）分离； 供料机构转动收料轴和供料供料机构转动收料轴和供料轴，带动料带移动，使新层移到加工区域

3、轴，带动料带移动，使新层移到加工区域; ;工作台上工作台上升到加工平面；升到加工平面；步骤步骤 3热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料热压辊热压，工件的层数增加一层，高度增加一个料厚；再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的厚；再在新层上切割截面轮廓。如此反复直至零件的所有截面切割、粘接完，最后将不需要的材料剥离，所有截面切割、粘接完，最后将不需要的材料剥离，得到三维实体零件。得到三维实体零件。 分层实体制造工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆分层实体制造工艺采用薄片材料，如纸、塑料薄膜等。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。图上一层热熔胶。图1 1 为为LOMLOM工艺

4、原理图。工艺原理图。如图所示：如图所示：图图1 LOM1 LOM工艺原理图工艺原理图下图列出了LOM工艺的基本过程。（a a）（b b） （c c）（d d） （e e）（f f）图图2 LOM2 LOM工艺过程工艺过程（a a）铺纸；（）铺纸；（b b）压紧黏合；（）压紧黏合；（c c）切割轮廓线；（）切割轮廓线；（d d）切割完成；（）切割完成；（e e）剥离；（）剥离；（f f）最终原型件。）最终原型件。 将废料剥离后，需将原型件抛光、涂漆，以防零件吸潮变形，同时也得到了一个美观的外表。LOM工艺多余材料的剥落是一项较为复杂而细致的工作。选择性层片粘接工艺 LOM分层实体制造分层实体制造

5、（LOM ） (Laminated Object Manufacturing)，又称固体切片制造固体切片制造（SSM）(Solid Slicing Manufacturing) LOM工艺由美国Helisys公司于1986年研制成功。 这种方法的代表是美国Helisys公司的LOM-1050和LOM-2030成形机，日本Kira公司的KSC-50成形机。 1.3 1.3 成形材料成形材料 分层实体制造中的成形材料为涂有热熔胶的薄层材料，层与层之间的粘结是靠热熔胶保证的。LOM材料一般由薄片材料和热熔胶两部分组成。1薄片材料 根据对原型件性能要求的不同,薄片材料可分为：纸片材、金属片材、陶瓷片材

6、、塑料薄膜和复合材料片材。对基体薄片材料有如下性能要求： 抗湿性 良好的浸润性 抗拉强度 收缩率小 剥离性能好 纸片材应用最多。这种纸由纸质基底和涂覆的粘结剂、改性添加剂组成，成本较低。 KINERGY公司生产的纸材采用了熔化温度较高的粘结剂和特殊的改性添加剂，成形的制件坚如硬木，表面光滑，有的材料能在200下工作，制件的最小壁厚可达0.30.5 mm，成形过程中只有很小的翘曲变形，即使间断地进行成形也不会出现不粘结的裂缝，成形后工件与废料易分离，经表面涂覆处理后不吸水，有良好的稳定性。2热熔胶 用于LOM纸基的热熔胶按基体树脂划分，主要有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物型热熔胶、聚酯类热熔胶、尼龙类热

7、熔胶或其混合物。热熔胶要求有如下性能：良好的热熔冷固性能（室温下固化）；在反复“熔融-固化”条件下其物理化学性能稳定；熔融状态下与薄片材料有较好的涂挂性和涂匀性；足够的粘接强度；良好的废料分离性能。 目前，EVA型热熔胶应用最广。EVA型热熔胶由共聚物EVA树脂、增粘刑、蜡类和抗氧剂等组成。增粘剂的作用是增加对被粘物体的表面粘附性和胶接强度。随着增粘剂用量增加，流动性、扩散性变好，能提高胶接面的润湿性和初粘性。但增粘剂用量过多，胶层变脆，内聚强度下降。 为了防止热熔胶热分解、胶变质和胶接强度下降，延长胶的使用寿命，一般加入0.52的抗氧剂; 为了降低成本，减少固化时的收缩率和过度渗透性，有时加

8、入填料。 热熔胶涂布可分为均匀式涂布和非均匀涂布两种。均匀式涂布采用狭缝式刮板进行涂布，非均匀涂布有条纹式和颗粒式。一般来讲，非均匀涂布可以减少应力集中，但涂布设备比较贵。 LOM原型的用途不同，对薄片材料和热熔胶的要求也不同。当LOM原型用作功能构件或代替木模时，满足一般性能要求即可。若将LOM原型作为消失模进行精密熔模铸造，则要求高温灼烧时LOM原型的发气速度较小，发气量及残留灰分较少等。而用LOM原型直接作模具时，还要求片层材料和粘结剂具有一定的导热和导电性能。1.4 工艺特点工艺特点 与其他快速成形工艺方法相比，分层实体成形方法具有以下优点： 制件精度高（.15 mm）; 制作效率高、成本低; 缺点：1由于材料质地原因，加工的原型件抗拉性能和弹性不高；2易吸湿膨胀，需进行表面防潮处理；3薄壁件、细柱状件的废料剥离比较困难；4工件表面有台阶纹，需进行打磨处理。LOM成形件主要用于：（1）直接制作纸质功能制件，用作新产品开发中工业造型的外观评价、结构设计验证。（2）利用材料的粘接性能，可制作尺寸较大的制件，也可制作复杂薄壁件。（3）通过真空注塑机制造硅橡胶模具，试制少量新产品。 （4）快速制模：采用薄材叠层制件与转移涂料技术制