Prozessprinzipien
LOM (Laminationswarenherstellung)
LOM ist ein additiver Fertigungsprozess, bei dem Schichten von mit Klebstoff beschichteten Blechmaterialien (wie Papier, Kunststoff, Metallfolie oder Keramikband) zur Konstruktion von 3D-Objekten verwendet werden.Ein Laser oder eine Klinge schneidet jede Schicht nach dem digitalen Querschnitt, bevor eine neue Schicht oben gebunden wirdDer Prozess umfaßt:
Schichtablagerung: Material aus einer Zufuhrrrolle entwickeln und mit einer erhitzten Walze an den Stapel binden, die den Klebstoff aktiviert.
Querschnittsschnitt: Mit Hilfe eines Lasers oder einer Klinge wird der Schichtumriss geschnitten und überschüssiges Material zur Entfernung durch eine Querschnittsschachtel geschnitten.
Absenken des Stapels und Wiederholung, bis der Teil abgeschlossen ist.
Nachbearbeitung: Entfernen von überschüssigem Material, um das Endobjekt zu enthüllen.
FDM (Fused Deposition Modeling)
FDM ist ein extrusionsbasiertes Additivverfahren, bei dem thermoplastische Filamente auf einen halbflüssigen Zustand erhitzt und Schicht für Schicht abgelagert werden.
Materialzufuhr: Durch eine erhitzte Düse geführte Filamentspulle.
Bewegung der Düse: Die Düse bewegt sich horizontal und legt Material entlang des vorgesehenen Weges ab.
Schichtkühlung: Das abgelagerte Material kühlt und verfestigt sich rasch.
Stützkonstruktionen: Für Überhängen erforderlich, oft mit wasserlöslichen Materialien, um sie leicht zu entfernen.
Technische Spezifikation
| Eigenschaften | LOM | FDM |
| Schichtdicke | Abhängig von der Dicke der Bleche | Typischerweise 0,1 mm bis 0,3 mm |
| Materialien | Papier, Kunststoffe, Keramik, Metallfolien | Thermoplaststoffe (ABS, PLA, PC, PPSF) |
| Druckgeschwindigkeit | Schnell für große, einfache Teile | Langsamer aufgrund des Extrusionsverfahrens |
| Genauigkeit | Moderat bis hoch (± 0,1 mm) | Moderat (± 0,127 ∼ 0,3 mm) |
| Oberflächenbearbeitung | Treppen-Schritt-Effekt, muss geschliffen werden | Schichtlinien sichtbar, möglicherweise Veredelung erforderlich |
| Unterstützungsstrukturen | Nicht erforderlich | Für Überhängen und komplexe Geometrien erforderlich |
| Volumen erstellen | Große Mengen sind möglich | Begrenzt durch den Bewegungsbereich der Düse |
| Stärke | Anisotrop (schwächer in der Z-Achse) | Anisotrop (schwächer in der Z-Achse) |
Wesentliche Erwägungen
LOM-Materialien
Papier: Am häufigsten, kostengünstig, aber hygroskopisch (erfordert Abdichtung).
Plastikfolien: Bessere Langlebigkeit als Papier.
Metallfolien: Für spezielle Anwendungen, die spezielle Ausrüstung erfordern.
Keramische Verbundwerkstoffe: Entwickelt für technische Anwendungen.
FDM Materialien
ABS (Acrylonitril Butadien Styrol): gute Festigkeit, leicht giftige Emissionen.
PLA (Polylaktische Säure): Biologisch abbaubar, einfacher zu drucken, weniger stark.
PC (Polycarbonat): Höhere Festigkeit und Temperaturbeständigkeit.
PPSF (Polyphenylsulfon): Höchste Festigkeit und thermische Beständigkeit.
Zusammengesetzte Fasern: Mit Zusatzstoffen aus Holz, Metall oder Kohlenstofffasern.
Designrichtlinien
Konstruktion für LOM
Optimieren für den Prozess: LOM eignet sich für große Teile mit relativ einfachen Geometrien.
Vermeiden Sie komplizierte Merkmale: Kleine Details und innere Hohlräume sind schwierig.
Berücksichtigen Sie die Nachbearbeitung: Berücksichtigen Sie die Anforderungen an die Materialentfernung und -dichtung.
Vorzugsweise flache Oberflächen: Minimiert Treppensteigen.
Konstruktion für FDM
Überhängen und Stützpunkte: Entwurf, um den Gebrauch von Stützmaterial zu minimieren.
Wandstärke: Für die strukturelle Integrität ist eine Mindestwandstärke zu gewährleisten.
Toleranzen: Berücksichtigen Sie die Schichtadhäsion und die mögliche Verformung.
Ausrichtung: Die Ausrichtung des Teils beeinflusst die Festigkeit und Oberflächenqualität.
Anwendungen und Anwendungsfälle
Typische LOM-Anwendungen
Konzeptmodelle und Prototypen für die visuelle Bewertung.
Sandgussmuster und Formgebung (holzähnliche Eigenschaften).
Großmodelle für die Architektur- und Luftfahrtindustrie.
Bildungsmodelle aufgrund der geringen Materialkosten.
Typische FDM-Anwendungen
Funktionale Prototypen für Form- und Passformprüfungen.
Endverwendungsteile für Anwendungen mit geringer Belastung.
Herstellung von Werkzeugen, Geräten und Vorrichtungen.
Personalisierte Medizinprodukte und Prothesen.
Bildungsmodelle und DIY-Projekte
Vorteile und Grenzen
LOM-Vorteile
Hohe Fertigungsgeschwindigkeit für große, einfache Teile.
Niedrige Materialkosten (insbesondere auf Papier basierende Systeme).
Es sind keine Stützstrukturen erforderlich.
Große Bauvolumina sind möglich.
Gute mechanische Eigenschaften in der XY-Ebene.
LOM-Beschränkungen
Grenzwerte Genauigkeit bei feinen Merkmalen.
Eine schlechte Oberflächenverarbeitung erfordert eine Nachbearbeitung.
Materialbeschränkungen (hauptsächlich Papier).
Abfallproduktion aus Trägermaterial.
Die hygroskopische Natur erfordert eine Dichtung.
Vorteile von FDM
Eine große Auswahl an Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften.
Bürofreundlicher Betrieb mit minimalen Emissionen.
Mehrfarbiger Druck.
Wasserlösliche Träger für komplexe Geometrien.
Die kostengünstigsten Geräte und Materialien unter den 3D-Drucktechnologien.
Einschränkungen des FDM
Anisotrope Festigkeit (schwächer in Z-Richtung).
Probleme mit der Haftung der Schicht können die Festigkeit des Teils beeinträchtigen.
Sichtbare Schichtlinien erfordern eine Nachbearbeitung für glatte Oberflächen.
Langsame Bauspeed für hochauflösende Teile.
Warp- und Schrumpfprobleme bei einigen Materialien.
Anforderungen nach der Verarbeitung
LOM Nachbearbeitung
Entkleidung: Entfernen von Trägermaterial (kann zeitaufwändig sein).
Versiegelung: Notwendig, um Feuchtigkeitsabsorption zu verhindern (Lack, Epoxid).
Schleifen: Zur Verringerung des Treppenschritt-Effekts.
Um das Aussehen zu verbessern.
FDM Nachbearbeitung
Stützungsentfernung: Abtrennen oder Auflösen von Stützungsmaterial.
Schleifung: Glättung der Schichtlinien.
Chemische Glättung: Mit Lösungsmitteln (z. B. Aceton für ABS).
Vorbereitung und Lackierung: Für kosmetische Teile.
Erhitzen: Wärmebehandlung zur Verbesserung der Festigkeit.
Kostenüberlegungen
LOM-Kosten
Ausrüstung: Mittlere bis hohe Kosten (über 30.000 Dollar).
Materialien: Billig (vor allem Papier).
Betrieb: erfordert eine spezielle Umgebung, hohe Wartungskosten.
Arbeitszeit: Eine beträchtliche Nachbearbeitungszeit ist erforderlich.
FDM-Kosten
Ausrüstung: niedrig bis moderat (Desktopanlagen ab einigen hundert Dollar).
Materialien: Moderate Kosten (20-50 USD/kg für Standardmaterialien).
Betrieb: Büroumgebung möglich, geringe Wartung.
Arbeitskräfte: Minimale Nachbearbeitung für Grundteile.
Auswirkungen auf die Umwelt
LOM Umweltfragen
Papierbasierte Systeme sind erneuerbar und biologisch abbaubar.
Abfallmaterial kann recycelt oder kompostiert werden (Papiersysteme).
Energieverbrauch während der Verarbeitung.
Umweltbezogene Erwägungen
Erdölbasierte Kunststoffe (ABS) sind nicht biologisch abbaubar.
PLA ist unter industriellen Bedingungen biologisch abbaubar.
Energieverbrauch während der Extrusion.
Begrenzte Recyclingmöglichkeiten für fehlerhafte Drucke.
Zukunftsentwicklungen
LOM-Innovationen
Neue Materialien einschließlich Metalle, Keramik und Verbundwerkstoffe.
Verbesserte Genauigkeit durch bessere Schneidtechnologien.
Schnellere Verarbeitung mit fortschrittlichen Bindetechniken.
Farbdruckfähigkeiten durch Inkjetdruck.
FDM-Innovationen
Höhere Temperaturmaterialien für eine verbesserte Leistung.
Schnellere Druckgeschwindigkeiten durch fortschrittliche Extruderkonstruktionen.
Mehrstoffdruck mit austauschbaren Düsen.
Höhere Auflösung mit kleineren Düsendiametern.
Schlussfolgerung: Die richtige Technologie wählen
LOM wählen, wenn:
Du brauchst große, einfache Teile schnell.
Die Kosten sind ein Hauptanliegen (niedrige Materialkosten).
Die Oberfläche ist nicht kritisch.
Holzähnliche Eigenschaften sind akzeptabel oder wünschenswert.
Wählen Sie FDM, wenn:
Sie benötigen funktionelle Prototypen oder Endverwendungsteile.
Das Design ist sehr komplex, mit Überhängen und inneren Merkmalen.
Dazu werden verschiedene Materialien oder Farben benötigt.
Der Betrieb in einer Büroumgebung wird bevorzugt.
Sowohl LOM als auch FDM haben unterschiedliche Vorteile und Einschränkungen, die sie für unterschiedliche Anwendungen geeignet machen.Das Verständnis dieser Unterschiede ist von wesentlicher Bedeutung für die Auswahl der geeigneten Technologie für Ihre spezifischen ProduktionsanforderungenDa sich beide Technologien weiterentwickeln, können wir mit Verbesserungen bei Materialien, Genauigkeit und Fähigkeiten rechnen, die ihre Anwendungen in der Herstellung und Prototypenfertigung weiter erweitern werden.
