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1.3.1 LOM：分层实体成型工艺
1.3.1 LOM：分层实体成型工艺
郭少豪/吕振
清华大学出版社
《3D打印：改变世界的新机遇新浪潮》第1章3D 打印的前世今生，本章主要为读者介绍3D 打印技术的由来。本节为大家介绍LOM：分层实体成型工艺。
1.3.1 LOM：分层实体成型工艺
分层实体成型工艺（Laminated Object Manufacturing，LOM），是历史最为悠久的3D 打印成型技术，也是最为成熟的3D 打印技术之一。LOM 技术自1991 年问世以来得到迅速的发展。由于分层实体成型多使用纸材、PVC 薄膜等材料，价格低廉且成型精度高，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、熔模铸造等方面应用广泛。下面我们一起了解一下LOM 技术的原理，图1-6 所示为LOM 技术的基本原理。
分层实体成型系统主要包括计算机、数控系统、原材料存储与运送部件、热粘压部件、激光切系统、可升降工作台等部分组成。其中，计算机负责接收和存储成型工件的三维模型数据，这些数据主要是沿模型高度方向提取的一系列截面轮廓。原材料存储与运送部件将把存储在其中的原材料（底面涂有胶粘剂的薄膜材料）逐步送至工作台上方。
激光切割器将沿着工件截面轮廓线对薄膜进行切割，可升降的工作台能支撑成型的工件，并在每层成型之后降低一个材料厚度以便送进将要进行粘合和切割的新一层材料，最后热粘压部件将会一层一层地把成型区域的薄膜粘合在一起，就这样重复上述的步骤直到工件完全成型。
LOM 工艺采用的原料价格便宜，因此制作成本极为低廉，其适用于大尺寸工件的成型，成型过程无需设置支撑结构，多余的材料也容易剔除，精度也比较理想。尽管如此，由于LOM 技术成型材料的利用率不高，材料浪费严重，颇被诟病，又随着新技术的发展，LOM 工艺将有可能被逐步淘汰。
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分层实体制造的特点
根据离散堆积的工艺原理，最小成型单位越大，成型效率越高，因为最小成型单位可以是点线或面，其大小直接影响快速成型的加工效率。快速成型的基本构成可划分为由点构成线，线再构成面，最后面堆积成体。LOM技术以面作为最小成型单位，因此具有最高的成型效率。LOM无需支撑，成型精度高。
与其他快速成型方法相比．LOM材料成本低，成型效率高，工艺简单，适合于快速成型大、中型制件。各种类型的快速成型系统加工的工件最大尺寸都不能超过成型空间的最大范围。由于LOM系统使用的纸基原材料有较好的粘接性能和相应的力学性能，可将超过RP设备限制范围的大工件优化分块，使每个分块制件的尺寸均保持在RP设备的成型空间之内，分别制造每个分块，然后把它们粘接在一起，合成所需大小的工件，因此LOM技术适合制造较大的工件。
分层实体制造的特点之一是：成型后的模型完全埋在废料中，需要将废料划分成碎块才能与零件分离，因此需要在成型过程中对每一个加工层面用激光将废料部分划分成网格，在高度方向上废料网格保持位置和大小一致，加工完成后废料就成为可以分离的小碎块。网格的划分方式直接影响模型的加工效率和废料的可剥离性，过密的罔格虽然容易废料剥离，但是加工切割网格花费的时间过长，稀疏的网格导致废料很难剥离，甚至损坏制件细节。图5
-22所示为废料的清理过程。
从废料剥离的角度来说，网格划分应该满足以下要求：
① 网格层间一致。只有网格线在层与层之间的位置和间距一致，才能保证形成有效的切口，废料才能被划分成碎块。
② 对制件的凹洞等部分，需要根据凹洞的窄小程度，划分致密网格，否则凹洞将难以掏空。
③ 尖角、薄壁等制件的细小部分位置附近，要专门划分网格，否则剥离废料时会损伤工件。
如果制件在加工方向上有突变，则需要在突变处划分致密的细网格，否则废料会和制件粘连在一起。在此基础上，更多的网格不会显著提高废料的可剥离性，反而会导致废料碎块太小而延长剥离时间，激光切割时间大大延长，降低成型效率。
分层实体制造的特点之二是：x、y轴通过滚轴丝杠传动，加工速度500mm/s左右，角速度l500mm/s2，因此机械惯性大，加工速度低。在实际运动过程中，轮廓和网格线的切割时间受制于设备性能，不可能提高，所以减少空行程就显得特别重要。空行程是指激光头从一个轮廓环移动到另一个廓环，或者从一个网格线移动到另一个网格线的过程，在此期间激光不开启。空行程的运行时间直接依赖于软件设置的加工顺序，通过对路径进行优化可以显著减少空行程时间，对网格线的加工也可以进行类似优化。对轮廊和网格的路径与加工顺序进行优化能显著提高LOM的加工速度。图5-23所示的实线表示轮廓环，黑点为环加工起点，虚线表示空行程。路径优化后的空行程时间显然要少得多。
文章转自武汉鹏源激光：
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