LOM分层实体制造原理及工艺

　　分层实体制造又称薄层材料选择性切割快速成型技术。分层实体制造系统由激光器、光学系统、扫描系统、送纸系统、粘压系统、可升降工作台和控制系统组成，系统组成和工作原理如图5—21所示。激光器光学系统和扫描系统引导激光在纸上切割出模型的截面形状。送纸机构在计算机控制下，自动送进纸张和回收废纸。粘压机构在计算机控制下，使用热压辊压烫将上下层纸粘贴在起。可升降工作台在计算机控制下，每次下降一个纸厚高度。

　　分层实体制造过程为：首先由计算机接受STL格式的三维数字模型，并沿垂直方向进行切片，得到模型的横截面数据。由模型的横截面数据，生成切割截面轮廓的轨迹，并生成激光束扫描切割控制指令;材料送进机构将底面涂有热熔胶的纸或者塑料薄膜送至工作区域上方，热压粘贴机构将热压滚筒滚过材料.使材料上下粘贴在一起;激光器先按照底层的CAD 三维实体模型的切片平面几何信息对铺在工作台上的纸进行轮廓切割，激光功率的选择恰好能切割开一层纸厚，而对以前的层不产生影响，同时将非模型实体区切割成网格，以便于成形件后处理时清除;然后工作台下降一个材料厚度(一股为0. 025mm -0.125mm)，材料传送机构继续送入一层纸，并用加热辊滚压，与底层粘牢，激光器按照对应的数据作轮廓切割，不断重复此过程，直至三维零件制造完成。

　　分层实体制造对激光器及其控制有特殊的要求：

　　① 激光输出能量稳定且能够随扫描速度变化而变化，因此设备需要装备自动匹配软件，使之能够根据激光的瞬时切割速度自动调节激光输出功率。在快速切割直线时有足够的切割功率，在低速切割圆弧曲线时有较低的切割功率。

　　② 激光器能够快速开启和关闭。

　　③ 激光束光斑尺寸能够自动补偿，能自动快速识别截面的内、外轮廓边界，能根据激光的光斑尺寸自动向内或向外偏移半个光斑尺寸，从而保证了实际边界轮廓与理论边界轮廓的一致。

　　在成型由分段折线围成轮廓的切片截面时，激光头存在多次启停现象。在切割一条折线段时，激光头从开始启动、加速最后达到匀速。在要切割完毕时，扫描速度则存在相反的变化过程，从恒定的扫描速度开始，经过减速最后变为零。如果折线段长度很短，则过渡过程在切割过程中所占比例很大。如果激光器输出功率不变，当扫描速度变小时，激光头在特定距离内停留时间延长，成形纸吸收能量增加，激光热影响区扩大，使切口变宽，尺寸精度降低。当扫描速度变大时，激光头在特定距离内停留时间缩短，激光能量难以进行切割。因此在LOM成形中，激光功率与扫描速度的匹配至关重要，激光输出能量稳定且能够随扫描速度变化具有重要意义。

　　分层实体制造的成形材料为热敏感类薄层材料，目前主要是单面涂有热熔胶的纸。热压辊被加热到210℃- 250℃并对纸进行碾压时，热熔胶熔化并产生黏性。纸的成本低，原材料易得，成型过程中始终为固态没有相变，翘曲变形小，成型加工容易。纸的内部含有改性添加剂，可以改善纸和成形件的性能，使其具有优良的粘性、机械强度、硬度、抛光性、收缩率、工作温度等。