ラミネートオブジェクト製造 (LOM) vs 溶融沉積モデル化 (FDM):包括的な比較

プロセス原理

LOM（積層造形）

LOMは、接着剤を塗布したシート状材料（紙、プラスチック、金属箔、セラミックテープなど）の層を使用して3Dオブジェクトを構築する付加製造プロセスです。レーザーまたはブレードが、新しい層が上に接着される前に、デジタル断面に従って各層をカットします。このプロセスには以下が含まれます。

層の堆積：供給ロールから材料を巻き取り、加熱ローラーを使用してスタックに接着し、接着剤を活性化します。

断面切断：レーザーまたはブレードを使用して、層の輪郭をカットし、余分な材料をハッチングして除去します。

部品が完成するまで、スタックを下げて繰り返します。

後処理：余分な材料を取り除き、最終的なオブジェクトを明らかにします。

FDM（熱溶解積層法）

FDMは、熱可塑性フィラメントを半液体状態に加熱し、層ごとに堆積させる、押し出しベースの付加プロセスです。このプロセスには以下が含まれます。

材料供給：フィラメントスプールが加熱ノズルを通して供給されます。

ノズルの移動：ノズルは水平に移動し、指定されたパスに沿って材料を堆積させます。

層の冷却：堆積された材料は急速に冷却され、固化します。

サポート構造：オーバーハングに必要で、多くの場合、除去が容易な水溶性材料を使用します。

技術仕様

材料に関する考慮事項

LOM材料

紙：最も一般的で低コストですが、吸湿性があります（シーリングが必要です）。

プラスチックフィルム：紙よりも耐久性が優れています。

金属箔：特殊な用途向けで、特殊な機器が必要です。

セラミック複合材：技術的な用途向けに開発中です。

FDM材料

ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）：強度が高く、わずかに有毒な排出物があります。

PLA（ポリ乳酸）：生分解性で、印刷が容易で、強度が低い。

PC（ポリカーボネート）：強度と耐熱性が高い。

PPSF（ポリフェニルスルホン）：最高の強度と耐熱性。

複合フィラメント：木材、金属、または炭素繊維添加剤を使用。

設計ガイドライン

LOMの設計

プロセスを最適化する：LOMは、比較的単純な形状の大きな部品に適しています。

複雑な機能を避ける：細かいディテールや内部キャビティは困難です。

後処理を考慮する：材料の除去とシーリングの要件を考慮します。

平らな表面が望ましい：階段状の効果を最小限に抑えます。

FDMの設計

オーバーハングとサポート：サポート材料の使用を最小限に抑えるように設計します。

壁の厚さ：構造的完全性のために最小壁厚を確保します。

許容誤差：層の接着と潜在的な反りを考慮します。

方向：部品の向きは強度と表面品質に影響します。

アプリケーションとユースケース

一般的なLOMアプリケーション

視覚的評価のためのコンセプトモデルとプロトタイプ。

砂型鋳造パターンと金型製作（木材のような特性）。

建築および航空宇宙産業向けの大型モデル。

低コストの材料による教育モデル。

一般的なFDMアプリケーション

形状と適合性のテストのための機能プロトタイピング。

低応力用途のエンドユース部品。

製造ツール、治具、および固定具。

カスタマイズされた医療機器とプロテーゼ。

教育モデルとDIYプロジェクト。

利点と制限

LOMの利点

大きくてシンプルな部品の高速ビルド速度。

低コストの材料（特に紙ベースのシステム）。

サポート構造は不要。

大きなビルドボリュームが可能。

XY平面での優れた機械的特性。

LOMの制限

細かい機能の精度が低い。

表面仕上げが悪く、後処理が必要。

材料の制限（主に紙）。

サポート材料からの廃棄物の発生。

吸湿性のため、シーリングが必要。

FDMの利点

さまざまな特性を持つ幅広い材料選択。

最小限の排出量でオフィスフレンドリーな操作。

マルチカラー印刷機能。

複雑な形状のための水溶性サポート。

3D印刷技術の中で最も低コストの機器と材料。

FDMの制限

異方性強度（Z方向で弱い）。

層の接着の問題は、部品の強度に影響を与える可能性があります。

目に見える層の線は、滑らかな表面にするために後処理が必要です。

高解像度部品の低速ビルド速度。

一部の材料での反りや収縮の問題。

後処理の要件

LOMの後処理

デキュービング：サポート材料の除去（時間がかかる場合があります）。

シーリング：水分吸収を防ぐために必要（ニス、エポキシ）。

サンディング：階段状の効果を軽減するため。

塗装：外観を改善するため。

FDMの後処理

サポートの除去：サポート材料を壊したり溶かしたりします。

サンディング：層の線を滑らかにします。

化学的平滑化：溶剤を使用（例：ABSの場合はアセトン）。

プライミングと塗装：化粧品部品用。

アニーリング：強度を向上させるための熱処理。

コストに関する考慮事項

LOMのコスト

機器：中～高（30,000ドル以上）。

材料：低コスト（特に紙）。

操作：専用環境が必要、メンテナンスコストが高い。

労力：かなりの後処理時間が必要。

FDMのコスト

機器：低～中程度（数百ドルからのデスクトップユニット）。

材料：中程度のコスト（標準材料の場合20～50ドル/kg）。

操作：オフィス環境が可能、低メンテナンス。

労力：基本的な部品の後処理は最小限。

環境への影響

LOMの環境への配慮

紙ベースのシステムは再生可能で生分解性があります。

廃棄物はリサイクルまたは堆肥化される場合があります（紙システム）。

処理中のエネルギー消費。

FDMの環境への配慮

石油系プラスチック（ABS）は生分解性ではありません。

PLAは工業条件下で生分解性があります。

押し出し中のエネルギー消費。

失敗した印刷物のリサイクルオプションが限られています。

今後の開発

LOMのイノベーション

金属、セラミックス、複合材などの新素材。

より優れた切断技術による精度の向上。

高度な接着技術による高速処理。

インクジェット印刷によるカラー印刷機能。

FDMのイノベーション

性能を向上させるための高温材料。

高度な押出機設計による高速印刷速度。

交換可能なノズルによるマルチマテリアル印刷。

より小さなノズル径による高解像度。

結論：適切な技術の選択

次の場合にLOMを選択します。

大きくてシンプルな部品をすばやく作成する必要がある場合。

コストが主な関心事である場合（低コストの材料）。

表面仕上げが重要でない場合。

木材のような特性が許容または望ましい場合。

次の場合にFDMを選択します。

機能的なプロトタイプまたはエンドユース部品が必要な場合。

オーバーハングや内部機能など、設計の複雑さが高い場合。

複数の材料または色が必要な場合。

オフィス環境での操作が望ましい場合。

LOMとFDMの両方に、さまざまなアプリケーションに適した独自の利点と制限があります。これらの違いを理解することは、特定の製造ニーズに適切な技術を選択するために不可欠です。両方の技術が進化し続けているため、材料、精度、および機能が改善され、製造およびプロトタイピングにおけるアプリケーションがさらに拡大することが期待できます。