LOM分层实体制造教案资料
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• 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0.3~0.5 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。
LOM工艺原理
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。
截面轮廓被切割 和叠合后所成的 制件
LOM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。
(4)余料去除。余料去除是一个极其烦琐的辅 助过程，它需要工作人员仔细、耐心，并且最重 要的是要熟悉制件的原型．这样在剥离的过程中 才不会损坏原型。
(5)后置处理。余料去除以后，为提高原型表 面质量或需要进一步翻制模具．则需对原型进行 后置处理．如防水、防潮、加同并使其表面光滑 等，只有经过必要的后置处理工作，才能满足快 速原型表面质量、尺寸稳定性、精度和强度等要 求。
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0.5％~2％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．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、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 ： • ①抗湿性 • ②良好的浸润性 • ③抗拉强度 • ④收缩率小 • ⑤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。
分层实体制造技术的特点:
优点
1、 原型精度高 2、 有较高的硬度和较好的机械性能，可进行各种切削加工 3、 无须后固化处理 4、 无须设计和制作支撑结构 5、 废料易剥离
6、制件尺寸大 7、原材料价格便宜，原型制作成本低 8、成型速度快
缺点
1、 不能直接制作塑料工件 2、 工件的抗拉强度和弹性不够好
3、工件易吸湿膨胀
4、工件表面有台阶纹
分层实体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ造方法与其他快速原型制造技术相比，具有制 作效率高、速度快、成本低等优点，在我国具有广阔的应用前 景。
LOM 原型成型的一般工艺过程
LOM成型的全过程可以归纳为前处理、分层 叠加成型、后处理3个主要步骤。具体的说， LOM成型的工艺过程大致如下：
(1)图形处理阶段。制造一个产品，首先通过 三维造型软件(如：Pro／E、UG、SolidWorks)进 行产品的三维模型构造，然后将得到的三维模型 转换为STL格式，再将STL格式的模型导人到专 用的切片软件中(如华中科大的HRP软件)进行切 片。
• 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、快速制模母模以及直接制模等方面得到 了迅速应用。
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、尼龙类热熔胶或其 混合物。热熔胶要求有如下性能： ①良好的热熔冷固性能（室温下固化） ； ②在反复“熔融-固化”条件下其物理化 学性能稳定； ③熔融状态下与薄片材料有较好的涂挂 性和涂匀性； ④足够的粘接强度； ⑤良好的废料分离性能。
分层实体制造
分层实体制造
• LOM工艺称为分层实体制造，由美国Helisys公司的 Michael Feygin于1986年研制成功。该公司已推出 LOM-1050和LOM-2030两种型号成形机。
• 研究LOM工艺的公司除了Helisys公司，还有日本 Kira公司、瑞典Sparx公司、新加坡Kinergy精技私人 有限公司、清华大学、华中理工大学等。
(2)基底制作。由于工作台的频繁起降，所以必 须将LOM原型的叠件与工作台牢固连接，这就需 要制作基底，通常设置3～5层的叠层作为基底， 为了使基底更牢固，可以在制作基底前给工作台 预热。
(3)原型制作。制作完基底后，快速成型机就可 以根据事先设定好的加工工艺参数自动完成原型 的加工制作，而工艺参数的选择与原型制作的精 度、速度以及质量有关．这其中重要的参数有激 光切割速度、加热辊温度、激光能量、破碎网格 尺寸等。
LOM（分层实体制造法）快速成形系统的成形原理：
LOM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。加工时，热压辊热压片材， 使之与下面已成形的工件粘接；用CO2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域内切割出上下对齐的网格；激 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；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；工作台上升到加工平 面；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 所有截面粘接、切割完，得到分层制造的实体零件。
LOM工艺原理
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。
截面轮廓被切割 和叠合后所成的 制件
LOM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。
(4)余料去除。余料去除是一个极其烦琐的辅 助过程，它需要工作人员仔细、耐心，并且最重 要的是要熟悉制件的原型．这样在剥离的过程中 才不会损坏原型。
(5)后置处理。余料去除以后，为提高原型表 面质量或需要进一步翻制模具．则需对原型进行 后置处理．如防水、防潮、加同并使其表面光滑 等，只有经过必要的后置处理工作，才能满足快 速原型表面质量、尺寸稳定性、精度和强度等要 求。
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0.5％~2％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．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、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 ： • ①抗湿性 • ②良好的浸润性 • ③抗拉强度 • ④收缩率小 • ⑤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。
分层实体制造技术的特点:
优点
1、 原型精度高 2、 有较高的硬度和较好的机械性能，可进行各种切削加工 3、 无须后固化处理 4、 无须设计和制作支撑结构 5、 废料易剥离
6、制件尺寸大 7、原材料价格便宜，原型制作成本低 8、成型速度快
缺点
1、 不能直接制作塑料工件 2、 工件的抗拉强度和弹性不够好
3、工件易吸湿膨胀
4、工件表面有台阶纹
分层实体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ造方法与其他快速原型制造技术相比，具有制 作效率高、速度快、成本低等优点，在我国具有广阔的应用前 景。
LOM 原型成型的一般工艺过程
LOM成型的全过程可以归纳为前处理、分层 叠加成型、后处理3个主要步骤。具体的说， LOM成型的工艺过程大致如下：
(1)图形处理阶段。制造一个产品，首先通过 三维造型软件(如：Pro／E、UG、SolidWorks)进 行产品的三维模型构造，然后将得到的三维模型 转换为STL格式，再将STL格式的模型导人到专 用的切片软件中(如华中科大的HRP软件)进行切 片。
• 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、快速制模母模以及直接制模等方面得到 了迅速应用。
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、尼龙类热熔胶或其 混合物。热熔胶要求有如下性能： ①良好的热熔冷固性能（室温下固化） ； ②在反复“熔融-固化”条件下其物理化 学性能稳定； ③熔融状态下与薄片材料有较好的涂挂 性和涂匀性； ④足够的粘接强度； ⑤良好的废料分离性能。
分层实体制造
分层实体制造
• LOM工艺称为分层实体制造，由美国Helisys公司的 Michael Feygin于1986年研制成功。该公司已推出 LOM-1050和LOM-2030两种型号成形机。
• 研究LOM工艺的公司除了Helisys公司，还有日本 Kira公司、瑞典Sparx公司、新加坡Kinergy精技私人 有限公司、清华大学、华中理工大学等。
(2)基底制作。由于工作台的频繁起降，所以必 须将LOM原型的叠件与工作台牢固连接，这就需 要制作基底，通常设置3～5层的叠层作为基底， 为了使基底更牢固，可以在制作基底前给工作台 预热。
(3)原型制作。制作完基底后，快速成型机就可 以根据事先设定好的加工工艺参数自动完成原型 的加工制作，而工艺参数的选择与原型制作的精 度、速度以及质量有关．这其中重要的参数有激 光切割速度、加热辊温度、激光能量、破碎网格 尺寸等。
LOM（分层实体制造法）快速成形系统的成形原理：
LOM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。加工时，热压辊热压片材， 使之与下面已成形的工件粘接；用CO2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域内切割出上下对齐的网格；激 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；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；工作台上升到加工平 面；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 所有截面粘接、切割完，得到分层制造的实体零件。