تولید اشیای چندلایه (Laminated object manufacturing یا LOM)

LOM :Laminated Object Manufacturing

خلاصه

LOM : در این روش از فناوری چاپ سه بعدی طرح آماده شده با CAD به واحد کنترل سیستم LOM وارد می‌شود. در این سیستم فرم سطح مقطع قطعه کار در یک لایه تعیین شده و این فرم توسط پرتو لیزر بر روی ماده‌ای که به صورت نواری به زیر پرتو لیزر هدایت می‌شود، بریده خواهد شد.

تاریخچه :

LOM یکی از سریعترین روش های نمونه سازی است که توسط شرکت کالیفرنیایی Helisys توسعه داده شد :
فیگن کمپانی Helisys (شئ لایه‌ای) را برای این کار تأسیس کرد ولی بنابر دلایل مختلف فروش محصولات موفقیت‌آمیز نبود و شرکت از لحاظ مالی دچار مشکلات عدیده‌ای شد و این شرکت در نوامبر ۲۰۰۰ بسته شد. کیوبیک تکنولوژی به عنوان جانشین هلسیس امتیاز انحصاری روش LOM را در اختیار گرفت. این شرکت دو مدل از روش LOM را ارائه کرده‌است.LOM 1015 PLUS و LOM 2030H. هر دو سیستم از لیزر CO2 استفاده می‌کنند که توان اولی ۲۵ و دومی ۵۰ وات می‌باشد.

مقدمه :

شرکت Cubic Technologies یک پرینتر سه بعدی رومیزی LOM را به بازار عرضه کرد که SD300 3D Printer نام دارد. این دستگاه اجسام را با متریال ورق پلاستیکی تولید میکند. اما قیمت حدود 15,000 دلاری آن در مقایسه با دستگاه های FDM با کارایی برابر مانند MakerBot Replicator یا 3D System’s Cube که قیمتی بین 1,300 تا 2,200 دلار دارند، بسیار گران است.

نکته: در ایران پرینتر سه بعدی LOM مرسوم و تجاری نشده اند. بنابراین کسانی که آنرا کاربردی می یابند باید کشور مدلهای رومیزی آنرا از کشورهای صنعتی وارد کنند.

همچنین شرکت Mcor Technologies خدمات پرینت سه بعدی LOM آنلاین را ارائه کرده است. این کمپانی با شرکت فروش تجهیزات دفتر کار، به نام Staples همکاری کرده و قصد دارد خدمات پرینت را با قیمتی مناسب برای مصرف کنندگان فراهم آورد. مشتریان میتوانند طراحی خود را آپلود کرده و یا از بین طراحی های از پیش آماده مانند جواهرات و قاب های گوشی سبک یکی را انتخاب کنند. تمام اشیاء به وسیله پرینتر تمام رنگی Mcor و به وسیله ورق کاغذ پرینت 3 بعدی می شوند.

شرکت Mcor یک فرآیند جدید در لمینیت را پیشنهاد داده که با نام
SDL: Selective Deposition Lamination
شناخته میشود.
این یک تکنولوژی بر پایه متریال کاغذ است که رنگ نیز به آن افزوده شده است. در این فرآیند، ورقه های کاغذ A4 و یا کاغذ استاندارد نامه، به وسیله یک تیغه کاربید تنگستن برش داده می شود و سپس به صورت انتخابی توسط یک نوع چسب قطره ای روی هم قرار می گیرند. مناطقی که قطعه نهایی را می سازند دارای چسبندگی بیشتر است، در حالی که بخش ساپورت چسب کمتری دریافت می کند. به علاوه، افزوده شدن رنگ به این تکنولوژی اجازه می دهد که با تکنولوژی های Binder Jetting در تولید اشیاء رنگارنگ رقابت کند، هرچند که کیفیت چاپ آنها یکسان نیست.

کاربرد :

تجسم:

بسیاری از شرکت‌ها از LOM در ساخت قطعات با ابعاد دقیق، تنها به منظور تجسم بهره می‌بارند. مدل‌های ساخته شده توسط LOM را مانند مدل‌های چوبی، می‌توان پرداخت و رنگ‌آمیزی کرد و آن‌ها را به شکل محصول نهایی درآورد. بخاطر ارزان بودن فرایند LOM, می‌توان چندین مدل از قطعه را ساخته و از آن‌ها برای بازاریابی، آزمایش مصرف‌کننده، تست بسته‌بندی و مدل‌های فروش استفاده کرد.

ساخت مدل‌های دقیق:

از قطعات LOM می‌توان برای بازبینی طراحی و ارزیابی فرایند استفاده نمود. این قابلیت به سازندگان فرصت می‌دهد که تغیرات دلخواه خود را در جهت بهتر کردن طراحی و عملکرد قطعه، به راحتی روی آن اعمال نمایند.

ساخت:

ساختار قطعات LOM به گونه‌ای است که بسته به نوع ماده آب‌بندی یا پرداخت مورد استفاده می‌توان از آن‌ها در بیشتر روش‌های قالب‌سازی ثانوی به عنوان الگو یا قالب استفاده کرد که این روش‌ها عبارت اند از

ریخته‌گری دقیق :

ریخته‌گری ماسه‌ای، قالب‌گیری تزریقی، قالب‌گیری سیلیکونی، شکل‌دهی در خلأ و قالب‌گیری اسپری فلزی. قطعات LOM دارای دقت قابل پیش‌بینی در کّل قطعه، پایداری و مقاومت به انقباض و تابیدگی و انعطاف‌پذیری و قابلیت تغییر شکل برای ساخت یک الگو مرجع یا قالب می‌باشند.

قالب‌سازی سریع(rapid tooling):

قالب‌های دو تکه به راحتی توسط سیستم‌های LOM ایجاد می‌شوند. از آنجایی که مواد اولیه مورد استفاده صلب و ارزن است، ساخت قالب‌های بزرگ و پیچیده به این روش بسیار مقرون به صرفه می‌باشد.

معایب :

تنظیم دقیق توان:

توان لیزر در حین برش محیطی یا هاشور زنی باید به‌دقت کنترل شود تا برش فقط روی لایه جاری صورت پذیرد و از نفوذ پرتو به لایه قبل و آسیب دیدن آن جلوگیری گردد.

ساخت دیواره‌های نازک:

فرآیند LOM برای ساخت دیواره‌های ظریف و نازک به‌ویژه در جهت Z چندان مناسب نیست. به خاطر اینکه این دیواره‌ها صلبیت لازم جهت تحمل فرآیند پس پردازش و جدا کردن مواد زائد از قطعه را ندارند.

یکپارچگی نمونه:

لایه‌های قطعه ساخته‌شده در فرآیند LOM توسط چسب و حرارت به هم متصل می‌شوند. بنابراین یکپارچگی قطعه، به‌طور کامل بستگی به استحکام چسب مورد استفاده دارد. ازآنجایی‌که این استحکام محدود است، قطعه قادر به تحمل بارهای شدید مکانیکی در برخی تنش‌های عملکردی، نمی‌باشد.

جدا کردن تکیه‌گاه‌ها (مواد اضافی):

جدا کردن بلوک‌های مربعی موجود در اطراف قطعه معمولاً توسط ابزارهای نجاری (مغار، اسکنه) صورت می‌گیرد و عملی خسته‌کننده و وقت‌گیر است که باید با دقت و شناختی کامل از قطعه انجام گیرد، به‌طوری که آسیبی به قطعه وارد نشود.

مزایا :

گستره وسیع مواد:
درواقع هر نوع مواد به شکل ورق را می‌توان در سیستم ساخت لایه ای LOM به کاربرد که این مواد شامل دامنه وسیعی از مواد آلی و غیرآلی از قبیل کاغذ، پلاستیک‌ها، فلزات، کامپوزیت‌ها و سرامیک‌ها می‌شود.

زمان سریع ساخت:

لیزر در فرآیند LOM کل سطح یک مقطع را اسکن نمی‌کند با که تنها مرزهای هر مقطع اسکن می‌شود، بنابراین در این فرآیند قطعات با ضخامت لایه بزرگ‌تر، سریع‌تر ساخته می‌شوند. به همین دلیل فرآیند LOM برای ساخت قطعات بزرگ و حجیم مناسب است.

دقت بالا:

دقت قابل‌دستیابی در فرآیند LOM معمولاً کوچک‌تر از 127/0 میلی‌متر است.

تکیه‌گاه:

در فرآیند LOM به تکیه‌گاه اضافی نیازی نیست چراکه قطعه توسط مواد زائد، موجود به‌صورت تکیه‌گاه عمل می‌کنند.

پخت نهایی:

در فرآیند LOM تبدیل پرهزینه‌ای مانند تبدیل پلیمرهای مایع به پلاستیک‌های جامد یا تبدیل پودرهای پلاستیکی به قطعات تف جوشی شده وجود ندارد. ازآنجایی‌که تغییر فاز فیزیکی و شیمیایی در مواد ورقه‌های اعمال نمی‌شود، قطعات تمام‌شده ساخت لایه ای LOM عاری از هرگونه تنش‌های پسماند یا دیگر شکل‌ها می‌باشند.