تصنيع الأجسام المصفحة (LOM) مقابل النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM): مقارنة شاملة

مبادئ العملية

LOM (تصنيع الأجسام المصفحة)

LOM هي عملية تصنيع مضافة تستخدم طبقات من مواد الألواح المطلية باللاصق (مثل الورق أو البلاستيك أو رقائق معدنية أو شريط سيراميك) لإنشاء أجسام ثلاثية الأبعاد. يقوم الليزر أو الشفرة بقص كل طبقة وفقًا للمقطع العرضي الرقمي قبل ربط طبقة جديدة في الأعلى. تتضمن العملية:

ترسيب الطبقة: فك المادة من لفة الإمداد وربطها بالكومة باستخدام أسطوانة مسخنة تنشط المادة اللاصقة.

القطع العرضي: استخدام الليزر أو الشفرة لقص مخطط الطبقة وتمرير المادة الزائدة لإزالتها.

تخفيض المكدس والتكرار حتى يكتمل الجزء.

المعالجة اللاحقة: إزالة المواد الزائدة للكشف عن الكائن النهائي.

FDM (النمذجة بالترسيب المنصهر)

FDM هي عملية مضافة تعتمد على البثق حيث يتم تسخين خيوط اللدائن الحرارية إلى حالة شبه سائلة ويتم ترسيبها طبقة تلو الأخرى. تتضمن العملية:

تغذية المواد: يتم تغذية بكرة الخيوط من خلال فوهة مسخنة.

حركة الفوهة: تتحرك الفوهة أفقيًا، وتضع المادة على طول المسار المحدد.

تبريد الطبقة: تبرد المادة المترسبة وتتصلب بسرعة.

هياكل الدعم: مطلوبة للنتوءات، غالبًا ما تستخدم مواد قابلة للذوبان في الماء لسهولة الإزالة.

المواصفات الفنية

اعتبارات المواد

مواد LOM

الورق: الأكثر شيوعًا، منخفض التكلفة، ولكنه استرطابي (يتطلب الإغلاق).

الأغشية البلاستيكية: متانة أفضل من الورق.

الرقائق المعدنية: للتطبيقات المتخصصة، تتطلب معدات متخصصة.

مركبات السيراميك: قيد التطوير للتطبيقات الفنية.

مواد FDM

ABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين): قوة جيدة، انبعاثات سامة قليلاً.

PLA (حمض البوليلاكتيك): قابل للتحلل البيولوجي، أسهل في الطباعة، قوة أقل.

PC (البولي كربونات): قوة أعلى ومقاومة للحرارة.

PPSF (بوليفينيل سلفون): أعلى قوة ومقاومة للحرارة.

الخيوط المركبة: مع إضافات الخشب أو المعدن أو ألياف الكربون.

إرشادات التصميم

التصميم لـ LOM

التحسين للعملية: LOM مناسبة للأجزاء الكبيرة ذات الهندسة البسيطة نسبيًا.

تجنب الميزات المعقدة: التفاصيل الدقيقة والتجاويف الداخلية صعبة.

ضع في اعتبارك المعالجة اللاحقة: ضع في اعتبارك متطلبات إزالة المواد والإغلاق.

الأسطح المسطحة مفضلة: تقلل من تأثير الدرج.

التصميم لـ FDM

النتوءات والدعامات: صمم لتقليل استخدام مواد الدعم.

سمك الجدار: تأكد من الحد الأدنى لسمك الجدار من أجل السلامة الهيكلية.

التحمل: ضع في اعتبارك التصاق الطبقة والتشوه المحتمل.

الاتجاه: يؤثر اتجاه الجزء على القوة وجودة السطح.

التطبيقات وحالات الاستخدام

تطبيقات LOM النموذجية

نماذج ومخططات أولية للمفاهيم للتقييم المرئي.

أنماط الصب الرملي وصنع القوالب (خصائص شبيهة بالخشب).

نماذج واسعة النطاق للصناعات المعمارية والفضاء.

نماذج تعليمية بسبب انخفاض تكلفة المواد.

تطبيقات FDM النموذجية

النماذج الأولية الوظيفية لاختبار الشكل والملاءمة.

أجزاء الاستخدام النهائي للتطبيقات منخفضة الإجهاد.

أدوات التصنيع والقوالب والأجهزة.

الأجهزة الطبية والأطراف الصناعية المخصصة.

النماذج التعليمية ومشاريع DIY.

المزايا والقيود

مزايا LOM

سرعة بناء عالية للأجزاء الكبيرة والبسيطة.

انخفاض تكلفة المواد (خاصة الأنظمة الورقية).

لا توجد هياكل دعم مطلوبة.

أحجام بناء كبيرة ممكنة.

خصائص ميكانيكية جيدة في مستوى XY.

قيود LOM

دقة محدودة للميزات الدقيقة.

يتطلب التشطيب الرديء للسطح المعالجة اللاحقة.

قيود المواد (الورق في المقام الأول).

توليد النفايات من مواد الدعم.

الطبيعة الاسترطابية تتطلب الإغلاق.

مزايا FDM

مجموعة واسعة من المواد ذات الخصائص المختلفة.

تشغيل صديق للمكتب مع الحد الأدنى من الانبعاثات.

إمكانيات الطباعة متعددة الألوان.

دعامات قابلة للذوبان في الماء للهندسة المعقدة.

أقل معدات ومواد تكلفة بين تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد.

قيود FDM

قوة غير متجانسة (أضعف في الاتجاه Z).

مشاكل التصاق الطبقة يمكن أن تؤثر على قوة الجزء.

تتطلب خطوط الطبقة المرئية المعالجة اللاحقة للأسطح الملساء.

سرعات بناء بطيئة للأجزاء عالية الدقة.

مشاكل الالتواء والانكماش مع بعض المواد.

متطلبات المعالجة اللاحقة

المعالجة اللاحقة لـ LOM

إزالة المكعبات: إزالة مواد الدعم (قد تستغرق وقتًا طويلاً).

الإغلاق: مطلوب لمنع امتصاص الرطوبة (الورنيش، الإيبوكسي).

الصنفرة: لتقليل تأثير الدرج.

الطلاء: لتحسين المظهر.

المعالجة اللاحقة لـ FDM

إزالة الدعم: كسر أو إذابة مادة الدعم.

الصنفرة: تنعيم خطوط الطبقة.

التنعيم الكيميائي: استخدام المذيبات (مثل الأسيتون لـ ABS).

التحضير والطلاء: للأجزاء التجميلية.

التلدين: المعالجة الحرارية لتحسين القوة.

اعتبارات التكلفة

تكاليف LOM

المعدات: معتدلة إلى عالية (30000 دولار أمريكي+).

المواد: منخفضة التكلفة (خاصة الورق).

التشغيل: يتطلب بيئة مخصصة، وتكلفة الصيانة مرتفعة.

العمل: مطلوب وقت معالجة لاحق كبير.

تكاليف FDM

المعدات: منخفضة إلى معتدلة (وحدات سطح المكتب من بضع مئات من الدولارات).

المواد: تكلفة معتدلة (20-50 دولارًا أمريكيًا/كجم للمواد القياسية).

التشغيل: بيئة مكتبية ممكنة، صيانة منخفضة.

العمل: الحد الأدنى من المعالجة اللاحقة للأجزاء الأساسية.

الأثر البيئي

اعتبارات بيئية لـ LOM

الأنظمة الورقية متجددة وقابلة للتحلل البيولوجي.

يمكن إعادة تدوير مواد النفايات أو تحويلها إلى سماد (الأنظمة الورقية).

استهلاك الطاقة أثناء المعالجة.

اعتبارات بيئية لـ FDM

البلاستيك القائم على البترول (ABS) غير قابل للتحلل البيولوجي.

PLA قابل للتحلل البيولوجي في ظل الظروف الصناعية.

استهلاك الطاقة أثناء البثق.

خيارات إعادة التدوير المحدودة للطباعات الفاشلة.

التطورات المستقبلية

ابتكارات LOM

مواد جديدة بما في ذلك المعادن والسيراميك والمركبات.

دقة محسنة من خلال تقنيات القطع الأفضل.

معالجة أسرع بتقنيات الترابط المتقدمة.

إمكانيات الطباعة الملونة من خلال الطباعة بنفث الحبر.

ابتكارات FDM

مواد ذات درجة حرارة أعلى لتحسين الأداء.

سرعات طباعة أسرع من خلال تصميمات الطارد المتقدمة.

الطباعة متعددة المواد باستخدام فوهات قابلة للتبديل.

دقة أعلى بأقطار فوهات أصغر.

الخلاصة: اختيار التكنولوجيا المناسبة

اختر LOM عندما:

تحتاج إلى أجزاء كبيرة وبسيطة بسرعة.

التكلفة هي الاعتبار الأساسي (انخفاض تكاليف المواد).

تشطيب السطح ليس حرجًا.

الخصائص الشبيهة بالخشب مقبولة أو مرغوبة.

اختر FDM عندما:

تحتاج إلى نماذج أولية وظيفية أو أجزاء للاستخدام النهائي.

تعقيد التصميم مرتفع مع النتوءات والميزات الداخلية.

هناك حاجة إلى مواد أو ألوان متعددة.

يفضل تشغيل بيئة المكتب.

يتمتع كل من LOM و FDM بمزايا وقيود مميزة تجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة. يعد فهم هذه الاختلافات أمرًا ضروريًا لاختيار التكنولوجيا المناسبة لاحتياجات التصنيع الخاصة بك. نظرًا لأن كلتا التقنيتين تواصلان التطور، يمكننا أن نتوقع رؤية تحسينات في المواد والدقة والقدرات التي ستزيد من توسيع تطبيقاتها في التصنيع والنماذج الأولية.