Αρχές διαδικασίας
Εργασία κατασκευής επικαλυμμένων αντικειμένων
Το LOM είναι μια πρόσθετη διαδικασία κατασκευής που χρησιμοποιεί στρώματα από υλικά φύλλου επικαλυμμένα με κόλλα (όπως χαρτί, πλαστικό, μεταλλικό φύλλο ή κεραμική ταινία) για την κατασκευή 3D αντικειμένων.Ένα λέιζερ ή λεπίδα κόβει κάθε στρώμα σύμφωνα με την ψηφιακή διατομή πριν ένα νέο στρώμα συνδέεται επάνωΗ διαδικασία περιλαμβάνει:
Αποθέτηση στρώματος: Αποσύνδεση του υλικού από έναν τροφοδοτικό ρόλο και δέσμευσή του στην στοίβα χρησιμοποιώντας ένα θερμαινόμενο ρόλο που ενεργοποιεί την κόλλα.
Διατομή: Χρησιμοποιώντας λέιζερ ή λεπίδα για να κόψετε το περίγραμμα του στρώματος και να διασταυρώσετε το πλεονάζον υλικό για απομάκρυνση.
Κατεβάζοντας τη στοίβα και επαναλαμβάνοντας μέχρι να ολοκληρωθεί το κομμάτι.
Μετά την επεξεργασία: Απομάκρυνση του περιττού υλικού για να αποκαλυφθεί το τελικό αντικείμενο.
FDM (Fused Deposition Modeling)
Το FDM είναι μια πρόσθετη διαδικασία με βάση την ακρόαση, κατά την οποία τα θερμοπλαστικά νήματα θερμαίνονται σε ημιρευστή κατάσταση και αποθηκεύονται στρώση με στρώση.
Τροφοδοσία υλικού: τροφοδοσία τροχιάς νήματος μέσω θερμαινόμενου ακροφύλλου.
Κίνηση του ακροβομβίου: Ο ακροβομβίος κινείται οριζόντια, καταθέτοντας υλικό κατά μήκος της καθορισμένης διαδρομής.
Ψύξη στρώματος: Το εναποθετημένο υλικό ψύχεται και στερεώνεται γρήγορα.
Υποστηρικτικές δομές: Απαιτούνται για τα υψόμετρα, συχνά χρησιμοποιώντας υλικά που διαλύονται στο νερό για εύκολη αφαίρεση.
Τεχνικές προδιαγραφές
| Χαρακτηριστικό | Επικεφαλής | FDM |
| Δυνατότητα του στρώματος | Διαφέρει ανάλογα με το πάχος του υλικού φύλλου | Συνήθως 0,1 ∆0,3 mm |
| Υλικά | Χαρτί, πλαστικά, κεραμικά, μεταλλικά φύλλα | Θερμοπλαστικά (ABS, PLA, PC, PPSF) |
| Ταχύτητα εκτύπωσης | Γρήγορα για μεγάλα, απλά μέρη | Πιο αργή λόγω της διαδικασίας ακονισμού |
| Ακριβότητα | Μέτρια έως υψηλή (± 0,1 mm) | Μέτρια (± 0,127·0,3 mm) |
| Τελεία επιφάνειας | Επίδραση σκαλοπάτι, απαιτεί λιπαντική | Εμφανείς γραμμές στρωμάτων, ενδέχεται να απαιτείται τελική επεξεργασία |
| Διαρθρώσεις υποστήριξης | Δεν απαιτείται | Απαιτείται για πλεονεκτήματα και σύνθετες γεωμετρικές διαστάσεις |
| Συγκρότημα όγκου | Πιθανές μεγάλες ποσότητες | Περιορισμένος από το εύρος κίνησης του ακροφύλλου |
| Δύναμη | Ανιζοτροπική (αδύναμη στον άξονα Z) | Ανιζοτροπική (αδύναμη στον άξονα Z) |
Ουσιαστικές Συναλλαγές
Υλικά LOM
Χαρτί: Το πιο κοινό, φθηνό, αλλά υγροσκοπικό (απαιτεί σφράγιση).
Πλαστικές ταινίες: καλύτερη αντοχή από το χαρτί.
Μεταλλικά φύλλα: Για εξειδικευμένες εφαρμογές που απαιτούν εξειδικευμένο εξοπλισμό.
Κεραμικά σύνθετα: Σε εξέλιξη για τεχνικές εφαρμογές.
Υλικά FDM
ABS (ακρυλονιτρικό βουταδιενοστιρένιο): Καλή αντοχή, ελαφρά τοξικές εκπομπές.
PLA (πολυλακτικό οξύ): Βιοδιασπώμενο, ευκολότερο στην εκτύπωση, χαμηλότερη αντοχή.
PC (πολυανθρακικό): υψηλότερη αντοχή σε αντοχή σε θερμοκρασίες.
PPSF (πολυφαινυλσουλφόνιο): υψηλότερη αντοχή και θερμική αντοχή.
Συνθετικά Νήματα: Με πρόσθετα από ξύλο, μέταλλο ή ανθρακική ίνα.
Κατευθυντήριες γραμμές σχεδιασμού
Σχεδιασμός για το LOM
Βελτιστοποίηση της διαδικασίας: Το LOM είναι κατάλληλο για μεγάλα εξαρτήματα με σχετικά απλές γεωμετρίες.
Αποφύγετε περίπλοκα χαρακτηριστικά: Είναι δύσκολο να βρεθούν μικρές λεπτομέρειες και εσωτερικές κοιλότητες.
Εξετάστε την μεταπεξεργασία: λαμβάνονται υπόψη οι απαιτήσεις αφαίρεσης υλικού και σφράγισης.
Προτιμάται επίπεδη επιφάνεια: ελαχιστοποιεί την επίδραση της κλίμακας.
Σχεδιασμός για το FDM
Υψηλοί άξονες και στήριξη: Σχεδιασμός με σκοπό την ελαχιστοποίηση της χρήσης υλικού στήριξης.
Δάχος τοίχου: Να εξασφαλίζεται το ελάχιστο πάχος τοίχου για τη δομική ακεραιότητα.
Ανεπάρκειες: λαμβάνονται υπόψη η προσκόλληση στρώματος και η πιθανή παραμόρφωση.
Προσανατολισμός: Ο προσανατολισμός του μέρους επηρεάζει την αντοχή και την ποιότητα της επιφάνειας.
Εφαρμογές και περιπτώσεις χρήσης
Τυπικές εφαρμογές LOM
Σχεδίαση μοντέλων και πρωτότυπων για οπτική αξιολόγηση.
Σχήματα χύτευσης άμμου και κατασκευή μούχλας (ιδιότητες ξύλου).
Μεγάλης κλίμακας μοντέλα για την αρχιτεκτονική και την αεροδιαστημική βιομηχανία.
Εκπαιδευτικά μοντέλα λόγω του χαμηλού κόστους υλικού.
Τυπικές εφαρμογές FDM
Λειτουργική κατασκευή πρωτοτύπων για δοκιμές μορφής και προσαρμογής.
Τμήματα τελικής χρήσης για εφαρμογές χαμηλής έντασης.
Κατασκευή εργαλείων, μηχανισμών και εξαρτημάτων.
Προσαρμοσμένες ιατρικές συσκευές και προσθετικά.
Εκπαιδευτικά μοντέλα και έργα DIY.
Πλεονεκτήματα και Περιορισμοί
Πλεονεκτήματα του LOM
Υψηλή ταχύτητα κατασκευής για μεγάλα, απλά μέρη.
Χαμηλό κόστος υλικού (ιδιαίτερα συστήματα με βάση το χαρτί).
Δεν απαιτούνται δομές στήριξης.
Μεγάλοι όγκοι κατασκευής είναι δυνατοί.
Καλές μηχανικές ιδιότητες στο επίπεδο XY.
Περιορισμοί του LOM
Περιορισμένη ακρίβεια για μικρά χαρακτηριστικά.
Η κακή επιφάνεια απαιτεί μεταπεξεργασία.
Περιορισμοί υλικών (κυρίως χαρτί).
Παραγωγή αποβλήτων από υλικό υποστήριξης.
Η υγροσκοπική φύση απαιτεί σφράγιση.
Πλεονεκτήματα του FDM
Ευρεία επιλογή υλικών με διάφορες ιδιότητες.
Εύκολη λειτουργία γραφείου με ελάχιστες εκπομπές.
Δυνατότητες πολυχρωματικής εκτύπωσης.
Υδατοδιαλυτές υποστηρίγματα για σύνθετες γεωμετρικές διαστάσεις.
Το χαμηλότερο κόστος εξοπλισμού και υλικών μεταξύ των τεχνολογιών 3D εκτύπωσης.
Περιορισμοί FDM
Ανιζοτροπική αντοχή (αδύναμη προς την κατεύθυνση Z).
Τα προβλήματα προσκόλλησης στρώματος μπορούν να επηρεάσουν την αντοχή του μέρους.
Οι ορατές γραμμές στρωμάτων απαιτούν μεταεπεξεργασία για ομαλές επιφάνειες.
Χαμηλές ταχύτητες κατασκευής για μέρη υψηλής ανάλυσης.
Προβλήματα διαστρέβλωσης και συρρίκνωσης με κάποια υλικά.
Απαιτήσεις μετά την επεξεργασία
LOM Μετά την επεξεργασία
Αποτρίχωση: Απομάκρυνση του υλικού υποστήριξης (μπορεί να απαιτήσει χρόνο).
Σφραγισμός: Απαιτείται για την αποφυγή της απορρόφησης υγρασίας (βάρνεϊ, επόξυ).
Χονδρική: Για να μειωθεί η επίδραση των σκαλοπατιών.
Χρωματισμός: Για βελτίωση της εμφάνισης.
FDM Μετά την επεξεργασία
Απομάκρυνση υποστήριξης: Αποσύνθεση ή διάλυση υλικού υποστήριξης.
Χονδρυνση: εξομάλυνση των γραμμών των στρωμάτων.
Χημική εξομάλυνση: Χρησιμοποιώντας διαλύτες (π.χ. ακετόνη για ABS).
Προετοιμασία και βαφή: Για καλλυντικά εξαρτήματα.
Αναψύξη: θερμική επεξεργασία για τη βελτίωση της αντοχής.
Θεωρήσεις κόστους
Κόστος του LOM
Εξοπλισμός: Μέτρια έως υψηλή τιμή (30.000+ δολάρια).
Υλικά: Χαμηλό κόστος (ειδικά χαρτί).
Λειτουργία: Απαιτεί ειδικό περιβάλλον, υψηλό κόστος συντήρησης.
Εργασία: Απαιτείται σημαντικός χρόνος μετά την επεξεργασία.
Κόστος FDM
Εξοπλισμός: Λιγός έως μέτρια (μονάδες επιφάνειας εργασίας από μερικές εκατοντάδες δολάρια).
Υλικά: Μέτριο κόστος (20-50 δολάρια/kg για τα τυποποιημένα υλικά).
Λειτουργία: Επιτρέπεται περιβάλλον γραφείου, χαμηλή συντήρηση.
Εργασία: Ελάχιστη μεταπεξεργασία για βασικά εξαρτήματα.
Περιβαλλοντικές επιπτώσεις
Πληροφορίες σχετικά με το περιβάλλον
Τα συστήματα που βασίζονται σε χαρτί είναι ανανεώσιμα και βιοδιασπώμενα.
Τα απόβλητα μπορούν να ανακυκλωθούν ή να υποβληθούν σε λιπασματοποίηση (συστήματα χαρτιού).
Καταναλώσεις ενέργειας κατά την επεξεργασία.
Περιβαλλοντικές σκέψεις FDM
Τα πλαστικά με βάση το πετρέλαιο (ABS) δεν είναι βιοδιασπώμενα.
Το PLA είναι βιοδιασπώμενο σε βιομηχανικές συνθήκες.
Η κατανάλωση ενέργειας κατά την εκτόξευση.
Περιορισμένες επιλογές ανακύκλωσης για αποτυχημένες εκτυπώσεις.
Μελλοντικές εξελίξεις
Καινοτομίες LOM
Νέα υλικά, όπως μέταλλα, κεραμικά και σύνθετα.
Βελτιωμένη ακρίβεια μέσω καλύτερων τεχνολογιών κοπής.
Ταχύτερη επεξεργασία με προηγμένες τεχνικές σύνδεσης.
Ικανότητες έγχρωμης εκτύπωσης μέσω εκτύπωσης μελυκόλυψης.
Καινοτομίες FDM
Υλικά υψηλότερης θερμοκρασίας για καλύτερη απόδοση.
Ταχύτερες ταχύτητες εκτύπωσης μέσω προηγμένων σχεδίων εκτόξευσης.
Πλήρης εκτύπωση με εναλλάξιμους ακροφύλλους.
Μεγαλύτερη ανάλυση με μικρότερες διαμέτρους ακροβωτίων.
Συμπέρασμα: Επιλογή της κατάλληλης τεχνολογίας
Επιλέξτε LOM όταν:
Χρειάζεσαι μεγάλα, απλά κομμάτια γρήγορα.
Το κόστος αποτελεί πρωταρχικό ζήτημα (χαμηλά έξοδα υλικών).
Η επιφάνεια δεν είναι κρίσιμη.
Οι ιδιότητες του ξύλου είναι αποδεκτές ή επιθυμητές.
Επιλέξτε FDM όταν:
Χρειάζεστε λειτουργικά πρωτότυπα ή εξαρτήματα τελικής χρήσης.
Η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού είναι υψηλή με τις εκκρεμότητες και τα εσωτερικά χαρακτηριστικά.
Χρειάζονται πολλαπλά υλικά ή χρώματα.
Προτιμάται η λειτουργία σε γραφείο.
Τόσο το LOM όσο και το FDM έχουν ξεχωριστά πλεονεκτήματα και περιορισμούς που τα καθιστούν κατάλληλα για διαφορετικές εφαρμογές.Η κατανόηση αυτών των διαφορών είναι απαραίτητη για την επιλογή της κατάλληλης τεχνολογίας για τις συγκεκριμένες ανάγκες παραγωγής σαςΚαθώς και οι δύο τεχνολογίες συνεχίζουν να εξελίσσονται, μπορούμε να αναμένουμε βελτιώσεις στα υλικά, την ακρίβεια και τις δυνατότητες που θα επεκτείνουν περαιτέρω τις εφαρμογές τους στην κατασκευή και την κατασκευή πρωτοτύπων.
