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3D打印

LOM 層疊實體制造:沒落中的3D打印技術

發布日期:2022-10-11 點擊率:1805 品牌:組態王_Kingview

今天帶給大家的技術是LOM層疊實體制造,這種技術并不廣為周知。該技術最早由美國人研制成功,后來由于技術合作被引進中國。目前,南京某公司是全球唯一擁有該技術核心專利的公司,具備全球范圍的壟斷性權利。層疊實體制造也成為眾多3D打印技術中唯一由中國企業掌握的關鍵技術。

但也正是由于該技術由一家公司完全掌握,以及該技術本身的缺陷,致使采用該技術的行業相對較少。因此很多人說它是一種沒落的3D打印技術。今天就為你詳細帶來LOM技術的分享。

LOM技術原理

1976年,Paul L Dimatteo在他的專利中提出:利用輪廓跟蹤器,將三維物體轉換成許多的二維薄片,然后用激光切割這些薄片,再利用螺釘、銷釘等將這一系列的薄片連接成三維物體。該設想便是LOM技術的雛形。

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DiMatteo(1974)利用分層堆疊技術設計的模具

層疊實體制造(Laminated Object Manufacturing, LOM),又稱分層實體制造技術,最早由Michael Feygin于1984年提出關于LOM的設想,并于1985年組建了Helisys公司(后為Cubic Technologies公司),后來在1990年推出第一臺商業機LOM-1015,成功將該技術商業化。LOM技術是當前世界范圍內幾種最成熟的快速成型制造技術之一,主要以片材(如紙片、塑料薄膜或復合材料)作為原材料。一些改進型的LOM 3D打印機能夠打印出媲美二維印刷的色彩,因此受到了人們的關注。

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發明LOM技術的Michael Feygin

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第一臺LOM設備LOM-1015

LOM技術的成形原理如下圖所示。激光切割系統按照計算機提取的橫截面輪廓線數據,將背面涂有熱熔膠的片材進行切割。切割完一層后,送料機構將新的一層片材疊加上去,利用熱粘壓裝置將已切割層粘合在一起,然后再次重復進行切割。通過逐層地黏合、切割,最終制成三維物件。目前,可供LOM設備打印的材料包括紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等。

LOM 層疊實體制造:沒落中的3D打印技術

LOM分層實體制造技術原理圖(圖片來源:南極熊)

我們不難發現,LOM工藝其實還是具有傳統切削工藝的影子。但只不過它不是用大塊原材料進行切割,而是將原來的零部件模型分割成多層,然后進行逐層切割。需要注意的是,盡管LOM工藝支持多種材料,但市面上大多使用紙張作為其原材料,因此在打印完成后都需要使用砂紙進行磨光,并用密封漆來進行防潮處理,否則打印物件容易受到水分滲透影響。

02 LOM優勢和技術限制

目前LOM技術能成熟使用的材料相比FDM設備要少很多,最為成熟和常用的材料是涂有熱敏膠的纖維紙。由于原材料的限制,導致打印出的最終產品在性能上僅相當于高級木材,一定程度上限制了該技術的推廣和應用。普遍來說,LOM打印技術的優點主要有以下幾個方面。

·成型速度較快。由于LOM無需打印整個切面,只需要使用激光束將物體輪廓切割出來,所以成型速度較快,常用于加工內部結構簡單的大型物件;

·成本低。因為沒有涉及化學反應,所以可以滿足大型物件的制作;

·不存在收縮和翹曲變形,無須設計和構建支撐結構。

·精度較高。制件在Z方向的精度可達0.2~0.3 mm,X和Y方向的精度可達0.1~0.2 mm。

LOM的缺點也非常顯著,主要體現在:

·受原材料限制,成型件的抗拉強度和彈性較差;

·不能制造中空結構件。難以構建精細形狀的物件,僅限于結構簡單的物件;

·后處理工藝繁瑣。原型易吸濕膨脹,需進行防潮等處理流程;

·Z軸精度受材質層厚決定,難以直接構建精細的物件。

·需要專門的實驗室環境,且維護費用高昂。

03 LOM技術應用

由于LOM技術本身的缺陷,致使采用該技術的產品較少,應用的行業也比較狹窄。目前多用于以下幾個領域:

·直接制作紙質或薄膜等材質的功能制件,用在新產品開發中的外觀評價、結構設計驗證。

·通過真空注塑機制造硅橡膠模具,試制少量新產品。

·快速制模,包括鑄造用金屬模具、鑄造用消失模、石蠟件的蠟模等。


運用LOM工藝制作的汽車車燈原型(圖片來源:華中科技大學)

運用LOM工藝制造的汽車模型(圖片來源:南極熊)

灰鐵鑄件以及LOM技術制成的原型

利用LOM技術制成的地形圖模型(圖片來源:3ders.com)

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利用LOM技術制成的人像模型(圖片來源:3ders.com)

LOM 層疊實體制造:沒落中的3D打印技術

利用LOM技術制成的彩色模型(圖片來源:互聯網)

當前3D打印市場FDM、SLA、SLM等打印技術占據主流,很多人說LOM技術是一種逐漸被淘汰的技術。然而有一次研發LOM技術的負責人告訴小編:讓市場去檢驗,存在就有其價值。對此,你怎么看呢?

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