Laminated Object Manufacturing

تکنیک پرینت سه بعدی با ورق کاغذ یا پلاستیک (LOM) چیست؟

Rating: 5.0/5. From 3 votes.
Please wait...

ساخت اشیای فیزیکی از ورقهای کاغذ معمولی جالب به نظر میرسد؛ تکنیک Laminated Object Manufacturing  نوعی ساخت لایه افزایشی و به معنی تولید سه بعدی شی لمینیت است و با علامت اختصاری LOM نشان داده میشود و یکی از روشهای پرینت سه بعدی است. این فن ابتدا توسط شرکت کالیفرنیایی Helisys Inc توسعه یافته است.

در فرآیند LOM، لایه هایی از ورق پلاستیک یا کاغذ به وسیله گرما و فشار، ذوب یا لمینیت می شوند و سپس توسط یک لیزر یا یک تیغ متصل به کامپیوتر به اشکال دلخواه در می آیند. با این که امروزه LOM محبوبترین روش پرینت سه بعدی نیست، ولی در برخی اهداف خاص یکی از سریع ترین و مقرون به صرفه ترین روشها برای نمونه سازی سه بعدی میباشد.

LOM چگونه کار می کند؟

همانند ساختار معمول پرینتر سه بعدی، مدلها به وسیله فایل CAD ساخته می شوند. پیش از این که یک مدل پرینت شود، لازم است تا فرمت فایل CAD به یک فرمت قابل فهم برای چاپگر سه بعدی ( format STL) تبدیل شود.

دستگاه LOM از یک ورقه پیوسته از متریالی مانند پلاستیک، کاغذ یا فلز (که چندان معمول نیست) استفاده می کند که در داخل محفظه ساخت توسط یک غلتک تغذیه کشیده می شود. متریال های پلاستیک و کاغذ اغلب دارای روکش چسب هستند.

برای شکل دادن به شی، غلتک حرارتی از روی ورق متریال رد شده و با این کار باعث ذوب شدن چسب و پرس کردن آن روی پلتفرم می شود. سپس یک لیزر یا تیغی که توسط کامپیوتر کنترل می شود، متریال را به الگوهای دلخواه برش می دهد. همچنین لیزر هر گونه متریال اضافی را در یک الگوی مورب برش می دهد و این کار باعث می شود که جدا کردن جسم پس از پایان پرینت راحت تر صورت بگیرد.

روند کار پرینتر سه بعدی LOM:

بنابراین در تکنیک Laminated Object Manufacturing ، کاغذ از رول تغذیه (A) باز شده و به وسیله یک غلتک حرارتی (B) به لایه قبلی اضافه میشود. غلتک حرارتی، روکش پلاستیکی که در سمت پایینی کاغذ قرار دارد را ذوب می کند و از این طریق قابلیت چسبندگی را ایجاد میکند. فرم و شکل دادن از طریق یک سیستم نوری در بخش بالایی (C) و در محور های X و Y انجام می شود. این فرآیند گاهی سبب ایجاد مقدار قابل توجهی دود و کمی آتش می شود (در مدلهای بزرگ صنعتی)! به همین دلیل یک دودکش یا یک سیستم تصفیه ذغالی (E) لازم است و نیز محفظه ساخت باید مهر و موم باشد. پس از این که برش هندسی یک لایه کامل شد، کاغذ اضافی نیز بریده می شود. کاغذ اضافی دور یک رول جمع کننده میپیچد (D).

پس از این که یک لایه ساخته شد، بستر چاپ حدود یک و نیم میلیمتر، که ضخامت معمول یک لایه است، پایین می آید. سپس متریال جدید در داخل محفظه ساخت حرکت کرده و دوباره از زیر غلتک حرارتی رد شده و لایه جدید بر روی لایه قبلی ساخته می شود. این فرآیند تا زمانی که جسم کاملا ساخته شود تکرار می شود.

هنگامی که پرینت به پایان رسید، جسم از روی بستر چاپ برداشته می شود و متریال اضافی نیز حذف می شوند. اجسام پرینت شده با کاغذ دارای خواصی همانند چوب هستند و می توان آنها را سمباده زد و پرداخت نهایی را انجام داد. روی اجسام کاغذی معمولا رنگ یا لاک میزنند تا از رطوبت در امان بمانند.

نسبت به نوع ورق رزین مصرفی، فرآیند LOM دارای یکی از بالاترین درجه حرارتهای عملیاتی است. از طرف دیگر، استحکام جسم پرینت شده تا حد زیادی به رزین و پرداخت نهایی وابسته است. همچنین، استفاده از ورق رزین تنها به اجسامی که با متریال کاغذ و پلاستیک پرینت میشوند محدود است. ورقه های فلزی یا جوش داده می شوند (به وسیله لحیم حرارتی یا  جوش اولتراسونیک) و یا به هم چفت می شوند تا قطعه را بسازند. در کل استفاده از فلز در فرآیند LOM بسیار نادر است.

چه چیزهایی می توان با چاپگر LOM تولید کرد:

با این که دقت ساخت LOM به اندازه باقی روشهای پرینت سه بعدی مانند Stereolithography :SLA و Selective Laser Sintering: SLS بالا نیست، این روش مزایای مخصوص خود را دارد.

از آنجایی که در فرآیند LOM هیچ واکنش شیمیایی صورت نمیگیرد، نیازی به محفظه بسته نیست و بنابراین می توان مدل های بزرگتری تولید کرد، هرچند در این صورت باید شرایط محیطی خاصی وجود داشته باشد. همچنین متریال مورد استفاده در LOM نسبتا ارزان، مقاوم و در دسترس هستند و کار با آنها راحت است.

مقاله مرتبط: تکنولوژی پرینتر سه بعدی SLM

با این وجود، فرآیند LOM برای ساخت اجسامی با هندسه بسیار پیچیده مناسب نیست و همچنین نمیتواند اشیاء توخالی تولید کند (البته دقت چاپ در موارد معمول راضی کننده است). به دلیل اینکه فرآیند دقت ساخت خیلی بالایی نیز ندارد، نمیتوان از آن برای تولید نمونه های کاربردی استفاده کرد.

به همین دلیل، از LOM در درجه اول برای ساخت مدل ها در مقیاس متفاوت و نمونه سازی مفهومی نه چندان پیچیده استفاده می شود تا از این طریق شکل و طراحی مدل آزمایش شود. همچنین می تواند برای ساخت الگوهایی، برای استفاده در تولیدات سنتی مانند ریخته گری شن و ماسه و ریخته گری فلز استفاده شود.

شرکت هایی که پرینتر LOM تولید میکنند:

اولین توسعه دهنده سیستم نمونه سازی سریع LOM، شرکت Helisys Inc بود که در سال 2000 تعطیل شد. اکنون شرکت Cubic Technologies مسئول فروش و خدمات و پشتیبانی از محصولات آنها است. دیگر شرکت هایی هم که به صورت اختصاصی از فرآیند LOM استفاده می کردند مانند شرکت Solido 3D و شرکت ژاپنی Kira در سال های اخیر تعطیل شدند یا تغییر تکنیک داده اند!

با این وجود، حداقل یک شرکت وجود دارد که تلاش می کند LOM را به جریان اصلی برگرداند. این شرکت ایرلندی Mcor Technologies LTD  نام دارد. این شرکت پرینترهای سه بعدی حرفه ای را به فروش می رساند که از فرآیند LOM استفاده می کنند و با کاغذ های استاندارد A4 کار می کنند. این دستگاه ها توسط معماران، هنرمندان، توسعه دهندگان و حتی پزشکان برای تولید مدل های ارزان قیمت استفاده می شود.

برعکس آنچه در دنیای تولید افزایشی متداول است، شرکت هایی وجود دارند که در کنار دیگر روش های پرینت سه بعدی، خدمات LOM نیز ارائه می دهند.

پرینتر سه بعدی LOM در خانه:

امروزه، اکثر پرینترهای سه بعدی رومیزی از فرآیندی به نام Fused Deposition Modeling: FDM استفاده می کنند که در آن به پلاستیک تا نقطه ذوب آن حرارت داده می شود و سپس لایه به لایه اکسترود می شود تا جسم سه بعدی را بسازد. با این حال، هستند پرینترهای سه بعدی رومیزی که از روش LOM بهره می برند.

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  Selective Deposition Lamination: SDL 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.

مقاله مرتبط: بررسی چاپگر سه بعدی رنگی داوینچی

نکته: با مراجعه به سایت شرکت Mcor آگهی فروش پرینتر سه بعدی مدل Mcor ARKe که تمام رنگی و با متریال کاغذ، قابل مشاهده و خرید آنلاین میباشد.

 

File Formats for Printing

  • STL, OBJ, VRML, DAE, 3MF

Hardware Requirements

  • 8GB memory and 100GB hard drive, 1GB graphics card

Network Connectivity

  • Ethernet, USB, WiFi

Operating Systems

64bit Windows 7, Windows 8, Windows 10 and OS X Yosemite

Regulatory Compliance

CE, UL

System Software

  • Mcor Orange

Office Compatibility

  • Yes

Resolution

  • X, Y and Z axis: 0.1 mm (0.0039 in)
  • Colour
  • Photorealistic HD Colour

    4800 x 2400 DPI in X, Y and 254 in Z (up to 508 in Z with 50GSM paper)

  • Build Size
  • 184 mm x 168 mm x 125 mm (7.3 in x 6.6 in x 4.9 in) Adaptive build volume

Build Material

  • Paper

Recyclable Parts/Material

  • Yes

Equipment Dimensions

  • 880 mm wide x 593 mm high x 633 mm deep (34.6 in wide x 23.3 in high x 24.9 in deep)

Power Requirements

  • 350W, 240v 50Hz or 120v 60Hz

مرور دوباره فرآیند ساخت LOM:

به صورت خلاصه، کارکرد اصلی این سیستم بر پایه مکانیسمی است که یک ورق را بر روی پلتفرم حرکت می دهد و یک غلتک حرارتی به ورق فشار وارد می کند تا به لایه زیرین بچسبد و یک لیزر هر لایه ورق را برش می دهد. یعنی قسمت های مختلف پرینت با انباشته شدن، چسبیدن و بریدن لایه هایی از متریال که روکش چسبناک دارند به وجود می آید. لیزر طرح هر بخش را روی هر لایه برش می دهد.

بعد از این که هر برش تمام شد، بستر چاپ به اندازه ضخامت یک لایه پایین می رود و ورقه بعدی روی لایه  های دپوزیت شده قرار می گیرد تا غلتک حرارتی فشار را برای ساخت یک لایه جدید وارد کند. این فرآیند تا پایان پرینت تکرار می شود. بعد از برش هر لایه، متریال اضافی که باقی می مانند، نقش ساپورت را در طول پرینت بازی می کنند.

:LOM 3D Printer properties

  • نام اختصاری: LOM = لمینیت یا تولید افزایشی ورقه ورقه = Laminated Object Manufacturing
  • نوع متریال: جامد (متورق)
  • متریال قابل استفاده: ترموپلاستیکها مانند PVC؛ کاغذ، کامپوزیتها، فلزات آهنی (به ندرت)، سرامیک (به ندرت)
  • حداکثر اندازه قطعه: 81x55x50  سانتیمتر
  • حداقل اندازه: 0.2 میلیمتر
  • حداقل ضخامت لایه: 0.05 میلیمتر
  • تلورنس: 0.1 میلیمتر
  • فرمت فایل سه بعدی: STL برای ساخت مدل تک رنگ  و OBJ برای مدلسازی رنگی
  • سطح نهایی: سخت و مستحکم با قابلیت سمباده کاری
  • دوام کم در متریال کاغذی
  • دقت چاپ نه چندان بالا
  • قیمت خرید بالای دستگاه ولی متریال ارزان در نوع  ورق کاغذ
  • سرعت پرینت: سریع
  • کاربرد: آزمایش شکل و اندازه، قطعات با جزئیات کم، تولید سریع الگو

نکته: کمیتهای فوق به صورت کلی میباشد و ممکن است یک کمپانی محصولی بهینه تر تولید کرده باشد.


دیدگاه خود را بنویسید:

نظرات پس از بررسی مدیر سایت تایید میشود

پنج + شش =