Что такое lom принтер
Laminated Object Manufacturing – это одна из технологий 3д-печати или, так называемого, быстрого прототипирования (Rapid Prototyping, RP), ее второе название Plastic Sheet Lamination или PSL, что переводится как, ламинирование пластиковых листов.
Благодаря этой технологии происходит изготовление трехмерных объектов по заданной в компьютере модели. Их производство осуществляется на специальном оборудовании – 3D-принтере. Технология процесса заключается в послойном «выращивании» изделия, путем склеивания ламинированных материалов (или пленок) в заданных координатах, с последующим обрезанием излишков.
История возникновения LOM
Эта технология появилась одной из первых, в 1985 году. Ее изобретатель – Михайло Фейген, предложил ее за год до появления патента на другой метод 3д-печати – стереолитографию.
С тех пор она развивалась в нескольких компаниях: первоначально развитием данной технологии занялась фирма Helisys of Torrance, которая в 1998 г. получила на нее патент US5730817, однако, в 2000 году предприятие прекратило свое существование. Преемником этой компании стала Cubic Technologies, которая существует по сей день.
Также этой технологией занималась всемирно известная компания 3D Systems, где был выпущен LOM-принтер Invision LD, пока в 2007 году его не перекупила израильская фирма Solido. После этого она стала называться Solido SD 300. Сегодня эта компания уже не существует.
Наконец, ирландская компания Mcor Technologies в 2013 году на всемирной выставке SolidWorks World 2013 представила потрясающий LOM 3D-принтер, позволяющий печатать полноцветные трехмерные детали из обычной офисной бумаги. И у этого устройства, кажется, есть все шансы на успех и признание.
Технология 3D-печати методом ламинирования
Процесс 3Д-печати производится посредством связи принтера с персональным компьютером. Для начала работы необходимо иметь трехмерное изображение на ПК. В принтере установлены специальные листы, которые могут быть практически из любого материала от обычной бумаги до керамики. Все зависит от модели 3d-принтера. Но чаще всего им является обычная полимерная пленка, так как имеет наименьшую цену и толщину от 0,15 мм, что влияет на точность деталей полученного изделия.
В местах, где склеивание не требуется, происходит нанесение специального вещества – антиклея, при помощи фломастеров и карандашей, имеющих диаметр от 0,3 до 6 мм. После этого наносится следующий слой пленки и посредством валика, который прокатывается по ним, производится давление и нагрев. Это приводит к спеканию (ламинированию) двух слоев между собой. Далее, лазером или специальным ножом прибор обрезает все лишние детали и процесс повторяется.
По завершении процесса полученную деталь надо забрать из 3d-принтера и очистить от обрезков. Далее можно произвести дополнительную механическую обработку: шлифование, вскрытие лаком, покраска.
Используемые материалы в LOM
Теоретически в подобной технологии могут использоваться самые различные материалы, такие как:
- пластик;
- композитив;
- металлическая фольга или тонкие металлы;
- керамика;
- обычная или ламинированная бумага;
- полимерная пленка.
Практически же все эти материалы могли использоваться только в экспериментальных моделях и промышленных образцах, численность которых часто не превышала десяти экземпляров. Большое распространение получили только те 3D-принтеры, которые обладали хорошими показателями цена–качество, обычно это настольные устройства для домашнего использования и недорогие промышленные экземпляры.
Сферы применения метода ламинирования
Данный метод 3D-печати может применяться с успехом в таких областях дейстельности:
- Архитектура. Изготовление макетов зданий и различных сооружений, которые могут использоваться как для дипломных работ, так и в работе строительных организаций.
- Медицина. Изготовление прототипов протезов, костей, черепов и внутренних органов по результатам компьютерных исследований организма.
- Образование. Визуализация любых сооружений, геометрических фигур, химических соединений, географических моделей рельефа с целью повышения качества восприятия преподаваемого предмета.
- Искусство. Изготовление скульптур и объемных картин.
- Сувенирная продукция.
- Промышленность. Моделирование механизмов и прототипов.
- Хобби. Авио-, авто-, судомоделирование и прочее.
Стоимость изделий
При использовании недорогих материалов, таких как пленки или бумага стоимость изделий, изготовленных подобным методом, будет сравнительно недорогой – около 15-30 руб. за см. куб.
Многое будет зависеть от:
- типа 3d-принтера и используемого метода печати;
- положение деталей в пространстве;
- стоимость расходных материалов;
- толщина слоев.
Для снижения себестоимости продукта можно принять меры, направленные на удешевление продукции, например, изготовление деталей по частям с одновременным «выращиванием» нескольких деталей. При работе над крупными изделиями это может существенно сэкономить как деньги, так и время на их создание.
Преимущества и недостатки LOM 3D-печати
Преимущества:
- низкая себестоимость продукции;
- использование широко распространенных материалов;
- сравнительно высокая точность изготовления объектов, от 0,3 мм;
- на некоторых lom-принтерах есть возможность сразу изготавливать цветные модели.
Недостатки:
- Недостаточно высокая прочность изделий вдоль направления слоев. Есть риск расслоения.
- Малая распространенность, небольшой выбор моделей 3д-принтера.
- Повышенная шероховатость поверхности
Модели 3D PSL принтеров, присутствующие на рынке
В настоящее время на рынке можно найти только две модели это:
- Зд-принтер SD300 от уже несуществующей компании Solido. Стоимость б/у модели составляет около 3000$ при покупке через eBay;
- Появившийся в 2013 году ЗD-принтер Iris от компании Mсor. Цена за такое устройство составляет 2 400 000,00 руб. или 65 000$.
Итоги
LOM 3D-печать – это направление, которое, появившись 30 лет назад, сегодня начинает продвигать вперед многие сферы деятельности человека. И пусть сегодня они кажутся недоступными, уже через пять-десять лет о них будет знать каждый школьник, а молодежь будет обмениваться подарками, выполненными по собственным 3D-моделям.
Бумажный макет, созданный с использованием технологии SDL компании Mcor Technologies
Изготовление объектов методом ламинирования (LOM) – технология быстрого прототипирования, разработанная компанией Helisys Inc. Метод подразумевает последовательное склеивание листового материала (бумаги, пластика, металлической фольги) с формированием контура каждого слоя с помощью лазерной резки. Объекты, производимые этим методом, обычно подлежат дополнительной механической обработке после печати. Толщина наносимого слоя напрямую зависит от толщины используемого листового материала.
Компания Mcor Technologies использует вариант технологии, получивший название «Выборочное ламинирование» или SDL. Этот метод предусматривает нанесения клея только в местах, входящих в состав расчетной модели, что облегчает процесс удаления лишнего материала. В отличие от стандартной технологии на основе лазерной резки, SDL использует механическую резку с помощью лезвия из карбида вольфрама. Это позволяет несколько снизить стоимость устройств.
Процесс
3D-принтер Mcor Matrix Plus
Процесс печати протекает следующим образом:
Лист материала с клейким покрытием наносится на рабочую платформу (или нижние слои модели) с помощью разогретого ролика.
Контур слоя вычерчивается с помощью лазера.
Лишний материал режется лазером на мелкие секции для упрощения процедуры удаления.
Платформа с готовым слоем передвигается вниз.
В рабочую камеру подается новый лист материала.
Платформа поднимается вверх до контакта с новым материалом.
Цикл повторяется до завершения постройки модели, после чего лишний материал удаляется, и производится завершающая механическая обработка изделия (сверление, шлифовка и пр.)
Особенности:
Низкая себестоимость благодаря общедоступности расходных материалов.
Бумажные модели приближаются по физическим характеристикам к древесине, что позволяет проводить соответствующую механическую обработку. Разрешение печати несколько уступает таким высокоточным методам, как стереолитография (SLA) или выборочное лазерное спекание (SLS).
LOM (Laminated Object Manufacturing — создание многослойного объекта) — это одна из технологий 3D печати, отличающаяся невысокой стоимостью производства, которая нашла себе применение в самых различных сферах деятельности. Этот способ был предложен компанией Helisys Inc (в наши дни — Cubic) и он практически сразу привлек внимание многочисленных специалистов трехмерного моделирования.
Технология подразумевает использование лазерного луча (или ножа) и тонких листовых материалов для создания твердых объектов практически любой сложности. В результате модели формируются с хорошими показателями точности, отличными физическими свойствами, а для их производства требуется немного времени.
Принцип работы LOM
В качестве расходного материала для 3D печати по технологии LOM используется полихлорвиниловая пленка, бумага, металлическая фольга, которые поставляются в рулонах или отдельных листах. Материал подается на рабочую платформу, где раскатывается разогретым роликом и склеивается между собой слой за слоем.
Далее он разрезается лазером (или ножом), образуя первое сечение изделия. После этого платформа опускается и ролик раскатывает очередной слой материала. Процесс повторяется нужное количество раз до окончательного формирования готового объекта.
Особенности технологии LOM
Хотя технология имеет много преимуществ, в числе которых значится и низкая стоимость производства, цена 3D принтеров, работающих по принципу многослойного моделирования, пока далека от общедоступности и находится на отметке около 10 000$. Но производители этого оборудования (компании Solidimension Ltd, Mcor Technologies Ltd), продолжают разработки наиболее эффективных устройств, которые бы могли стать доступными широкому кругу потребителей.
Скорость печати является одним из главных конкурентных преимуществ технологии. В процессе моделирования нет необходимости в преобразовании жидких полимеров в твердое состояния или в спекании порошкообразных материалов, готовый объект не нужно подвергать термической пост-обработке. Лазеру во время построения модели методом LOM не нужно сканировать всю поверхность каждого сечения, поэтому детали с толстыми стенами производятся так же быстро, как и с тонкими стенками. Технология LOM особенно выгодна для производства больших и громоздких деталей, которые часто встречаются в аэрокосмической и автомобильной промышленности.
Коммерческая доступность различных листовых материалов дает пользователям широкое поле для экспериментов с характеристиками готовых объектов, позволяя гибко изменять толщину, высоту и другие параметры. Например, бумага является самым простым и наименее дорогим материалом для 3D печати, при этом готовые объекты могут похвастаться хорошей жесткостью и по своим свойствам вполне сравнимы с фанерой.
Единственными недостатками LOM можно считать необходимость держать расходные материалы подальше от влаги, а также то, что технология несколько уступает по точности и уровню детализации методам печати SLA или SLS.
Laminated object manufacturing (LOM) – технология аддитивного производства, использующая листовой тип сырья. Изготовление объектов методом ламинирования подразумевает поэтапное склеивание листов бумаги, пластика или металлической фольги с последующим формированием контура при помощи лазерной резки.
Специфика технологии
Процесс трехмерного ламинирования мало чем схож с такими популярными аддитивными методиками, как послойное наплавление (FDM), многоструйное моделирование (MJM) или выборочное лазерное спекание (SLS).
Изготовление объектов методом ламинирования (LOM) происходит следующим образом:
- цифровая 3D-модель изделия загружается в LOM-аппарат;
- лист расходного сырья протягивается с подающего вала разогретым роликом над рабочей платформой;
- лазерный луч вычерчивает контуры слоя;
- обработанный лист опускается;
- новый лист с клейким покрытием поступает в рабочую камеру;
- процедура повторяется, и все последующие слои склеиваются между собой, образуя однородную субстанцию;
- после постройки модели по вычерченному лазером контуру удаляется весь лишний материал;
- механическая постобработка может включать шлифовку, сверление и др.
Отметим, что LOM-печать всегда сопровождается большим дымовыделением, а также появлением локализованного источника огня. Поэтому для работы потребуется герметичная защита и система дымоотвода.
Преимущества и недостатки LOM-печати
Из явных достоинств технологии отметим общедоступность материалов. При этом изделия, напечатанные при использовании бумажных листов, по физическим характеристикам напоминают древесину, благодаря чему можно проводить соответствующую постобработку.
Однако у LOM-методики есть более совершенная конкурентная технология – выборочное ламинирование (SDL) от компании Mcor Technologies. Она отличается тем, что клей наносится лишь на области, которые указаны в расчетной модели. Такой подход делает постобработку быстрее, так как удаление лишних материалов проходит легче.
К тому же при SDL-печати применяется механическая резка карбид-вольфрамовым лезвием. Это, в свою очередь, на порядок снижает стоимость аппаратов от Mcor Technologies.
Также отметим, что разрешение при LOM-печати уступает высокоточным аддитивным методикам вроде стереолитографии (SLA).
Применение методики ламинирования
Основная сфера применения LOM-принтеров – прототипирование техники и создание архитектурных макетов. Технология также используется в сферах образования и дизайна, так как позволяет создавать изделия с минимальной себестоимостью.
И все же она более популярна в сфере производства объектов на заказ, чем для персонального или промышленного использования. Это обосновано тем, что при невысокой стоимости сырья сами LOM-аппараты гораздо дороже тех же FDM-принтеров.
Если некоторые модели FDM-устройств можно приобрести даже меньше, чем за $1000, то за LOM-принтеры SD300 от Cubic нужно выложить около $15 тысяч, а Iris от компании Mсor стоит все $65 000.
Расходный материал
Как мы упоминали выше, LOM-технология – одна из немногих, в которых используется листовое сырье. Для печати пригодны такие материалы:
- пластики;
- композиты;
- металлическая фольга;
- керамика;
- бумага;
- полимерная пленка.
Изделия формируются послойно, путем склеивания (ламинирования) слоев, которые обрезаются по нужной траектории лазером или ножом. Различные варианты этой технологии доступны уже на протяжении многих лет, где в качестве расходных материалов используется бумага, пластик или металлическая фольга.
Суть технологии LOM состоит в следующем:
- Материал из рулона или отдельным листом подается на платформу рабочей зоны, и “раскатывается” по ней разогретым до нужной температуры и под необходимым давлением роликом, склеивая (ламинируя) слой.
- Далее, по траектории, определенной в слайсере (программном обеспечении 3D-принтера, разбивающем математическую CAD/CAM-модель на слои), материал разрезается лазером (или ножом), образуя первое сечение изделия.
- Оставшийся вокруг и внутри сечения материал надрезается дополнительно или заштриховывается для более легкого удаления по окончании печати.
- После чего, платформа рабочей зоны вместе с первым слоем опускается вниз. Рулон материала проворачивается и поверх первого слоя накладывается следующий слой материала, нижняя часть которого покрыта клеем (в зависимости от используемого материала). А там где используется листовой материал, накладывается новый лист.
- Процесс повторяется необходимое количество раз, после завершения которого удаляются отходы материала.
Технология LOM имеет некоторые особенности:
- разрешение по оси Z зависит от вида используемого материала, и не может быть выше чем определяемая толщиной слоя, а общая точность печати намного уступает технологии SLA или технологиям лазерного спекания (DMLS, SLS, DMD, SLM и т.д);
- бумага хорошо впитывает влагу, поэтому для защиты и сохранения технических и геометрических характеристик получаемые изделия покрывают лаком или специальными красками;
- изделия напечатанные из бумаги имеют характеристики схожие с характеристиками изделий из дерева, и могут обрабатываться так же;
- невысокая стоимость получаемых изделий за счет доступности и низкой цены используемых материалов.
Технология LOM на сегодняшний день является одной из из самых быстрых и самых доступных технологий создания 3D прототипов.
Читайте также: