【南極熊3D打印文化】LOM 層疊實體制造：沒落中的3D打印技術(shù)

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

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

LOM技術(shù)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(zhuǎn)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?shù)葘⑦@一系列的薄片連接成三維物體。該設(shè)想便是LOM技術(shù)的雛形。

DiMatteo(1974)利用分層堆疊技術(shù)設(shè)計的模具

層疊實體制造（Laminated Object Manufacturing, LOM），又稱分層實體制造技術(shù)，最早由Michael Feygin于1984年提出關(guān)于LOM的設(shè)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(yè)機LOM-1015，成功將該技術(shù)商業(yè)化。LOM技術(shù)是當(dāng)前世界范圍內(nèi)幾種最成熟的快速成型制造技術(shù)之一，主要以片材（如紙片、塑料薄膜或復(fù)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(guān)注。

發(fā)明LOM技術(shù)的Michael Feygin

第一臺LOM設(shè)備LOM-1015

LOM技術(shù)的成形原理如下圖所示。激光切割系統(tǒng)按照計算機提取的橫截面輪廓線數(shù)據(jù)，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(gòu)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(fù)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(shè)備打印的材料包括紙、金屬箔、塑料膜、陶瓷膜等。

LOM分層實體制造技術(shù)原理圖（圖片來源：南極熊）

LOM打印動畫演示（來源：youtube.com）

我們不難發(fā)現(xiàn)，LOM工藝其實還是具有傳統(tǒng)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。

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LOM優(yōu)勢和技術(shù)限制

目前LOM技術(shù)能成熟使用的材料相比FDM設(shè)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(dǎo)致打印出的最終產(chǎn)品在性能上僅相當(dāng)于高級木材，一定程度上限制了該技術(shù)的推廣和應(yīng)用。普遍來說，LOM打印技術(shù)的優(yōu)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(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單的大型物件；
• 成本低。因為沒有涉及化學(xué)反應(yīng)，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(shè)計和構(gòu)建支撐結(jié)構(gòu)。
• 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(xiàn)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(jié)構(gòu)件。難以構(gòu)建精細形狀的物件，僅限于結(jié)構(gòu)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(zhì)層厚決定，難以直接構(gòu)建精細的物件。
• 需要專門的實驗室環(huán)境，且維護費用高昂。
  
  

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LOM技術(shù)應(yīng)用

由于LOM技術(shù)本身的缺陷，致使采用該技術(shù)的產(chǎn)品較少，應(yīng)用的行業(yè)也比較狹窄。目前多用于以下幾個領(lǐng)域：

• 直接制作紙質(zhì)或薄膜等材質(zhì)的功能制件，用在新產(chǎn)品開發(fā)中的外觀評價、結(jié)構(gòu)設(shè)計驗證。
• 通過真空注塑機制造硅橡膠模具，試制少量新產(chǎn)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?zāi)５取?/div>
  

運用LOM工藝制作的汽車車燈原型（圖片來源：華中科技大學(xué)）

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(shù)制成的原型

利用LOM技術(shù)制成的地形圖模型（圖片來源：3ders.com）

利用LOM技術(shù)制成的人像模型（圖片來源：3ders.com）

利用LOM技術(shù)制成的彩色模型（圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)）

當(dāng)前3D打印市場FDM、SLA、SLM等打印技術(shù)占據(jù)主流，很多人說LOM技術(shù)是一種逐漸被淘汰的技術(shù)。然而有一次研發(fā)LOM技術(shù)的負責(zé)人告訴小熊：讓市場去檢驗，存在就有其價值。對此，你怎么看呢？

如果你有任何疑問，歡迎在后臺留言，懇請讀者批評指正，多提寶貴意見，使之不斷完善，南極熊在此致以謝意。

需要專門的實驗室環(huán)境，且維護費用高昂  這個講的是其他設(shè)備吧

桃花扇 發(fā)表于 2017-3-27 09:07
需要專門的實驗室環(huán)境，且維護費用高昂  這個講的是其他設(shè)備吧

因為3DP設(shè)備在打印過程中不能受潮，而且易燃，所以對環(huán)境要求也比較敏感