Principi del processo
LOM (Fabbricazione di oggetti laminati)
LOM è un processo di produzione additiva che utilizza strati di fogli rivestiti di adesivo (come carta, plastica, foglio metallico o nastro ceramico) per costruire oggetti 3D.Un laser o una lama taglia ogni strato in base alla sezione trasversale digitale prima di attaccare un nuovo strato in cimaIl processo prevede:
Deposito dello strato: sciogliere il materiale da un rotolo di alimentazione e attaccarlo alla pila con un rullo riscaldato che attiva l'adesivo.
Taglio a sezione trasversale: utilizzo di un laser o di una lama per tagliare il contorno dello strato e tagliare il materiale in eccesso per la rimozione.
Abbassare la pila e ripetere fino a quando la parte non è completa.
Post-elaborazione: rimozione del materiale in eccesso per rivelare l'oggetto finale.
FDM (modellazione della deposizione fusa)
FDM è un processo additivo basato sull'estrusione in cui i filamenti termoplastici vengono riscaldati a uno stato semiliquido e depositati strato per strato.
Alimentazione del materiale: bobina di filamento alimentata attraverso un ugello riscaldato.
Movimento dell'ugello: l'ugello si muove orizzontalmente, depositando materiale lungo il percorso indicato.
raffreddamento dello strato: il materiale depositato raffredda e solidifica rapidamente.
Strutture di supporto: necessarie per i ripieghi, spesso utilizzando materiali solubili in acqua per una facile rimozione.
Specifiche tecniche
| Caratteristica | LOM | FDM |
| Spessore dello strato | Variano in base allo spessore della lamiera | Tipicamente 0,1 ‰ 0,3 mm |
| Materiale | Carta, materie plastiche, ceramiche, fogli metallici | Termoplastiche (ABS, PLA, PC, PPSF) |
| Velocità di stampa | Veloci per parti grandi e semplici | Più lento a causa del processo di estrusione |
| Accuratezza | Moderato a alto (± 0,1 mm) | Moderato (± 0,127 ∼ 0,3 mm) |
| Finitura superficiale | Effetto di scalinata, richiede la levigatura | Le linee di strato visibili, possono richiedere la finitura |
| Strutture di sostegno | Non richiesto | Necessario per sovrapposizioni e geometrie complesse |
| Volume di costruzione | Possibili grandi volumi | Limitazione della portata di movimento dell'ugello |
| Forza | Anisotropo (più debole nell'asse Z) | Anisotropo (più debole nell'asse Z) |
Considerazioni materiali
Materiali LOM
Carta: più comune, a basso costo, ma igroscopica (richiede sigillamento).
Le pellicole di plastica sono più durevoli della carta.
Fogli metallici: per applicazioni specializzate che richiedono attrezzature specializzate.
Compositi ceramici: in fase di sviluppo per applicazioni tecniche.
Materiali FDM
ABS (acrilonitrile butadiene stirene): buona resistenza, emissioni leggermente tossiche.
PLA (acido polilattico): biodegradabile, più facile da stampare, meno resistente.
PC (policarbonato): maggiore resistenza e resistenza alle temperature.
PPSF (polyphenylsulfone): massima resistenza al calore.
Filamenti compositi: con additivi di legno, metallo o fibra di carbonio.
Linee guida per la progettazione
Progettazione per LOM
Ottimizzare il processo: LOM è adatto per parti di grandi dimensioni con geometrie relativamente semplici.
Evitate le caratteristiche complesse: I dettagli sottili e le cavità interne sono difficili.
Considerare il post-elaborazione: tenere conto delle esigenze di rimozione e di sigillamento del materiale.
Superfici piatte preferite: riduce al minimo l'effetto di scalone.
Progettazione per FDM
Soprapianti e supporti: progettati per ridurre al minimo l'utilizzo di materiali di supporto.
Spessore della parete: assicurare uno spessore minimo della parete per garantire l'integrità strutturale.
Tolleranze: tenendo conto dell'adesione dello strato e della potenziale deformazione.
Orientamento: l'orientamento della parte influisce sulla resistenza e sulla qualità della superficie.
Applicazioni e casi d'uso
Applicazioni tipiche di LOM
Concepire modelli e prototipi per la valutazione visiva.
Modelli di fusione di sabbia e produzione di muffe (proprietà simili al legno).
Modelli su larga scala per le industrie dell'architettura e dell'aerospaziale.
Modelli educativi a causa del basso costo del materiale.
Applicazioni tipiche di FDM
Prototipi funzionali per le prove di forma e adattamento.
Parti di uso finale per applicazioni a basso stress.
Produrre attrezzi, apparecchi e apparecchiature.
Dispositivi medici e protesi personalizzati.
Modelli educativi e progetti fai-da-te.
Vantaggi e limiti
Vantaggi LOM
Alta velocità di costruzione per parti grandi e semplici.
Basso costo dei materiali (soprattutto sistemi a base di carta).
Non sono necessarie strutture di supporto.
Possibili grandi volumi di costruzione.
Buone proprietà meccaniche nel piano XY.
Limitazioni LOM
Precisione limitata per le caratteristiche fini.
La cattiva finitura superficiale richiede un'ulteriore lavorazione.
Limitazioni materiali (principalmente carta).
Produzione di rifiuti da materiale di supporto.
La natura igroscopica richiede sigillamento.
Vantaggi del FDM
Ampia scelta di materiali con diverse proprietà.
Funzionamento di ufficio con emissioni minime.
Capacità di stampa multicolore.
Supporti idrosolubili per geometrie complesse.
Equipaggiamento e materiali a basso costo tra le tecnologie di stampa 3D.
Limitazioni dell'FDM
Forza anisotropa (più debole nella direzione Z).
I problemi di adesione dello strato possono influenzare la resistenza della parte.
Le linee di strato visibili richiedono un post-elaborazione per superfici lisce.
Velocità di costruzione lenta per parti ad alta risoluzione.
Problemi di deformazione e di contrazione con alcuni materiali.
Requisiti post-elaborazione
LOM Post-elaborazione
Decubare: rimuovere il materiale di supporto (può richiedere molto tempo).
Sigillazione: necessaria per evitare l'assorbimento dell'umidità (vernice, epossidica).
Sabbiatura: per ridurre l'effetto delle scale.
Verniciatura: per un aspetto migliore.
FDM post-elaborazione
Rimozione del supporto: rottura o dissoluzione del supporto.
Sciacquatura: lisciamento delle linee di strato.
Lissamento chimico: utilizzando solventi (ad esempio, acetone per l'ABS).
Preliminazione e verniciatura: per parti cosmetiche.
Annellazione: trattamento termico per migliorare la resistenza.
Considerazioni relative ai costi
Costi LOM
Attrezzature: da moderate a elevate (30.000+ dollari).
Materiali: basso costo (soprattutto carta).
Funzionamento: richiede un ambiente dedicato, costi di manutenzione elevati.
Lavoro: tempo di post-elaborazione significativo.
Costi FDM
Attrezzature: da basse a moderate (unità desktop da poche centinaia di dollari).
Materiali: costo moderato (20-50 dollari/kg per i materiali standard).
Funzionamento: ambiente di ufficio possibile, manutenzione ridotta.
Lavoro: post-elaborazione minima per parti di base.
Impatto ambientale
LOM Considerazioni ambientali
I sistemi a base di carta sono rinnovabili e biodegradabili.
I rifiuti possono essere riciclati o compostati (sistemi di carta).
Consumo energetico durante la lavorazione.
FDM Considerazioni ambientali
Le materie plastiche a base di petrolio non sono biodegradabili.
Il PLA è biodegradabile in condizioni industriali.
Consumo energetico durante l'estrusione.
Opzioni di riciclo limitate per le stampe non funzionanti.
Evoluzione futura
Innovazioni LOM
Nuovi materiali tra cui metalli, ceramiche e materiali compositi.
Maggiore precisione grazie a migliori tecnologie di taglio.
Processo più veloce con tecniche avanzate di legame.
Capacità di stampa a colori attraverso la stampa a getto d'inchiostro.
Innovazioni FDM
Materiali a temperatura più elevata per prestazioni migliori.
Velocità di stampa più elevate grazie a progettazioni avanzate di estrusori.
Stampa multi-materiale con ugelli intercambiabili.
Risoluzione più elevata con diametri di ugello più piccoli.
Conclusione: scegliere la giusta tecnologia
Scegliere LOM quando:
Hai bisogno di pezzi grandi e semplici in fretta.
Il costo è una preoccupazione primaria (bassi costi dei materiali).
La finitura superficiale non è critica.
Le proprietà simili al legno sono accettabili o desiderabili.
Scegliere FDM quando:
Si richiedono prototipi funzionali o parti di uso finale.
La complessità di progettazione è elevata con sovrapposizioni e caratteristiche interne.
Sono necessari diversi materiali o colori.
È preferito l'utilizzo in ambiente ufficio.
Sia LOM che FDM hanno vantaggi e limitazioni distinti che li rendono adatti a applicazioni diverse.Comprendere queste differenze è essenziale per selezionare la tecnologia appropriata per le esigenze specifiche di produzioneMentre entrambe le tecnologie continuano ad evolversi, possiamo aspettarci miglioramenti nei materiali, nella precisione e nelle capacità che amplieranno ulteriormente le loro applicazioni nella produzione e nella prototipazione.
