分層實(shí)體制造（Laminated Object Manufacturing，簡稱LOM）又稱薄形材料選擇性切割憨琳，是幾種最成熟的快速成型制造技術(shù)之一诫钓。分層實(shí)體制造方法和設(shè)備自1991年問世以來，得到迅速發(fā)展。目前世界上投人使用的設(shè)備尖坤，主要有Helisys公司的紙張疊層造型 LOM系列稳懒、新加坡 Kinergy 公司的ZIPPY 型薄形材料選擇性切割成型機(jī)等。

　　1）工藝原理

　　成型零件的 CAD 模型輸入成型系統(tǒng)慢味，再用系統(tǒng)中的切片軟件對(duì)模型進(jìn)行切片處理场梆，從而得到產(chǎn)品在高度方向上一系列橫截面的輪廓線。其成型過程纯路，

　　由系統(tǒng)控制微機(jī)指令或油，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，使紙卷轉(zhuǎn)動(dòng)并在切割臺(tái)面上自右向左移動(dòng)預(yù)定的距離驰唬。同時(shí)顶岸，工作臺(tái)升高至切割位置。之后熱壓裝置中的熱壓輥?zhàn)宰笙蛴覞L動(dòng)叫编，對(duì)工作臺(tái)上方的紙及涂敷于紙的下表面的熱熔膠加熱拿酱、加壓，使紙粘于基底上那赘。激光切割頭依據(jù)分層截面輪廓線切割紙企恢，并在余料上切出長方形邊框，工作臺(tái)連同被切出的輪廓層下降至一定高度后步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輥再次沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)朦我，直至完成最后一層輪廓粘合和切割弓聋。從工作臺(tái)上取下被邊框所包圍的長方體，用小錘敲打使大部分由小網(wǎng)格構(gòu)成的小立方塊廢料與制品分離袜娇，再用小刀從制品上提出殘余的小立方塊纷炼，得到三維原型制品。

　　2）系統(tǒng)組成

　　在此以新加坡Kinergy公司開發(fā)输跑、生產(chǎn)的一種ZIPPY型薄形材料選擇性切割成型機(jī)為例對(duì) LOM 系統(tǒng)組成加以介紹桂葛。如圖5所示，它由計(jì)算機(jī)营将、原材料存貯及送進(jìn)機(jī)構(gòu)秀裂、熱粘壓機(jī)構(gòu)、激光切割系統(tǒng)找田、可升降工作臺(tái)和數(shù)控系統(tǒng)歌憨、模型取出裝置和機(jī)架等組成。

　　控制系統(tǒng)與控制軟件

　　數(shù)控系統(tǒng)基本的控制對(duì)象為材料送進(jìn)（ R 軸）墩衙、熱壓輥移動(dòng)（ H 軸）务嫡、掃描與切割（X 軸、 Y 軸）漆改、工作臺(tái)（Z軸）心铃、溫度控制准谚、激光能量控制等。這是一個(gè)兩級(jí)控制系統(tǒng)去扣，由此產(chǎn)生了上柱衔、下位機(jī)。第一級(jí)的下位機(jī)負(fù)責(zé)完成運(yùn)動(dòng)軸開閉環(huán)控制及信息反饋愉棱。這里實(shí)時(shí)切片厚度參數(shù)由智能模板CPU完成唆铐，并且由兩塊智能化控制模塊負(fù)責(zé)五軸伺服控制。第二級(jí)的上位機(jī)用于整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的集中管理奔滑，由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成動(dòng)態(tài)仿真艾岂、適時(shí)切片、鍵盤管理迈壤、信息處理以赤、參數(shù)設(shè)置與顯示，并向控制計(jì)算機(jī)發(fā)送切片數(shù)據(jù)及控制命令趟雄。在其計(jì)算機(jī)中配有如下控制軟件：

　　aSTL 格式文件的糾錯(cuò)和修補(bǔ)軟件劣饺。它能標(biāo)識(shí)讀人 STL 格式文件中三角形的錯(cuò)誤，并由操作者加以修改窖夸。

　　b三維模型的切片軟件契片。它能對(duì)三維模型的別 STL格式文件，沿成型的高度方向蔑来，每隔一定的間隔绞甥，自動(dòng)提取截面的輪廓邊界的信息献鬼。

　　c激光切割速度與切割功率的自動(dòng)匹配軟件澈虱。它能根據(jù)激光的瞬時(shí)切割速度自動(dòng)調(diào)節(jié)激光的輸出功率，以便在保證高切割質(zhì)量的前提下许夺，有較高的生產(chǎn)率表牲，使得在快速切割直線時(shí)有足夠的切割功率，能恰好切透一層材料切割畫弧時(shí)不會(huì)因切割功率過大而燒糊工件扼褪。

　　d激光光束寬度（即切口寬度）的自動(dòng)補(bǔ)償軟件想幻。它能自動(dòng)決速識(shí)別截面的內(nèi)、外輪廓的邊界话浇，根據(jù)激光的光束寬度（0.1~0.2mm） 脏毯，控制切割頭，相對(duì)理論內(nèi)幔崖、外輪廓的邊界食店，自動(dòng)向內(nèi)或向外偏移半個(gè)光束寬度（0.05~0.1mm） ，從而保證實(shí)際切得的輪廓邊界與理論輪廓邊界相重合赏寇。

　　3）材料處理系統(tǒng)

　　a原材料存儲(chǔ)及送進(jìn)機(jī)構(gòu)將存于其中的原材料（如底面有熱熔膠和添加劑的紙）吉嫩，按照每層所需材料的送進(jìn)量將材料準(zhǔn)確送至工作臺(tái)的上方价认，并保證材料始終處于張緊狀態(tài)。并設(shè)有材料撕斷報(bào)警器自娩，當(dāng)某種原因偶然造成材料撕斷時(shí)用踩，停止送料直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)及后續(xù)工作循環(huán)。

　　b熱粘壓機(jī)構(gòu)將一層層材料粘接在一起忙迁。該機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)脐彩、同步去形帶、發(fā)熱板（或發(fā)熱管）吠败、熱壓板 〔 或熱壓輥）相脱、溫控器及高度檢測器等組成。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)經(jīng)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)熱壓板（或熱壓輥）铅惋，使其能在工作臺(tái)的上方作左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)绅拢。熱壓板上（或熱壓輥內(nèi)），裝有大功率發(fā)熱元件（發(fā)熱板或發(fā)熱管）以便使熱壓板（或熱壓輥）決速升溫泪滥。溫控器能檢測熱壓板的溫度并使其保持在設(shè)定值濒聪，溫度設(shè)定值根據(jù)所采用材料的粘接溫度而定。高度檢測器固定在熱壓板（或熱壓輥）的支架上园凫，它的測量分辨率為 2 um 砍没。當(dāng)熱壓板（或熱壓輥）對(duì)工作臺(tái)上方的紙進(jìn)行熱壓時(shí)，高度檢測器能精確測量正在成型的制件的實(shí)際高度十碗，并將此數(shù)據(jù)及時(shí)反饋至計(jì)算機(jī)鸥司，然后據(jù)此高度對(duì)產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行切片處理，得到與上述高度完全對(duì)應(yīng)的截面輪廓汉惫，從而可以較好地保證成型件在高度方向的輪廓形狀和尺寸精度培愁。

　　c激光切割系統(tǒng)按照計(jì)算機(jī)提取的橫截面輪廓線，逐一在工作臺(tái)上方的材料上切割出輪廓線缓窜，并將無輪廓區(qū)切割成小方網(wǎng)格定续，這是為了在成型之后能剔除廢料。網(wǎng)格的大小據(jù)被成型件的形狀復(fù)雜程度選定禾锤，網(wǎng)格愈小私股，愈容易剔除廢料，但花費(fèi)的時(shí)間較長恩掷，否則反之倡鲸。該系統(tǒng)由CO2激光器、外光路黄娘、切割頭峭状、X-Y 工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)和排煙除塵裝置等紹成寸宏。其中激光器的功率為 50W(其他公司生產(chǎn)的LOM 型快速成型機(jī)的激光器的功率為 20~50w ) 宁炫，波長為10.5~10.7pm （即 10500~10700nm偿曙，處于遠(yuǎn)紅外波段），配有1625w 的冷卻器羔巢，產(chǎn)生的激光束穩(wěn)定附直，連續(xù)運(yùn)行10個(gè)月時(shí)的功率波動(dòng)僅為士10 % （即士5W ) ，保證使用壽命 20000h 霹早。外光路由 4 個(gè)反光鏡和1個(gè)聚焦鏡組成矢锯，它能保證焦距穩(wěn)定，切割光斑的直徑為0.1~0.2mm 秋贤。配上激光切割速度與切割功率的自動(dòng)匹配控制后跛猛，光束能恰好切透正在成型的一層材料，而不會(huì)損傷已成型的下一層截面輪廓爬喝。切割頭由 2 臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)儡绩，能在X-Y 平面上作高速、精密掃描運(yùn)動(dòng)程鸵。X-Y 工作臺(tái)由精密滾珠絲杠傳動(dòng)鹿磁，用精密直線滾珠導(dǎo)軌導(dǎo)向，重復(fù)定位精度為 10pm 频僵。排煙除塵裝置可以有效地凈化并排出煙氣骆喉。

　　d可升降工作臺(tái)由伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)精密滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)．導(dǎo)向，從而能在高度方向作快速嫌术、精密往復(fù)運(yùn)動(dòng)用精密直線滾珠導(dǎo)軌在每層成型之后哀澈，切割新的一層材料能夠支撐正在成型的工件，并降低一個(gè)材料厚度 〔 通常為0.1~0.2mm ) 度气，以便送進(jìn)割按、粘合和切割新的一層材料。日本 Kira 公司生產(chǎn)的另一種 PLT 系列薄形材料選擇性切割成型機(jī)蚯嫌。

　　它不采用整個(gè)紙面涂鈕熱熔膠的紙而用復(fù)印機(jī)在一張張的復(fù)印紙上印出工件的截面輪廓哲虾，這些帶有輪廓圖形的紙?jiān)谒土蠙C(jī)構(gòu)的作用下丙躏，被翻面择示，使其有復(fù)印粉的一面朝下并順序送至工作臺(tái)上，接著工作臺(tái)上升晒旅，貼近加熱板栅盲，從而使復(fù)印粉熔化，帶輪廓圖形的紙逐一粘于工作臺(tái)上不斷增長的疊層塊上废恋。然后谈秫，工作臺(tái)下降，由平板式繪圖機(jī)驅(qū)動(dòng)的指形切刀沿輪廓線進(jìn)行切割鱼鼓，得到一層層的輪廓私免。

　　為了使成型后易于去除廢料木冈，韓國理工學(xué)院提出的薄形材料選擇性切割成型原理，其過程是：

　　1)在第一次切割過程中檀抡，在成型材料上切割廢料匹的周連演易。

　　2)將帶孔的成型材料送至原已成型的疊層塊上，同時(shí)园溃，使帶有廢料的背襯紙與成型材料分離坝偶。

　　3)工作臺(tái)上升。

　　4)使成型材料粘在原已成型的疊層塊上

　　5)在第二次切割過程中冲雾，切割工件各層輪廓的邊界醉檐。

　　6)工作臺(tái)下降。

　　重復(fù)上述過程奥怪，直到工件制作完畢勿镇。當(dāng)成型過程完成之后，除了支撐結(jié)構(gòu)和連接孤立輪廓的橋部尚需剝離之外盘瞧，大部份廢料幾乎都已被分離邦匆，因此可以節(jié)省剝離廢料的時(shí)間。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)尝江，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享涉波，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議炭序。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布啤覆、編輯整理上傳，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)惭聂，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)窗声。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片辜纲、文字如涉及作品版權(quán)問題笨觅，請第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容耕腾，以保證您的權(quán)益见剩！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。