Công nghệ in 3D dán nhiều lớp (LOM)

1/ Sự ra đời của công nghệ LOM

Công nghệ LOM (Laminated Object Manufacturing) được sáng tạo bởi Michael Feygin vào năm 1985 và được tung ra thị trường năm 1986 bởi công ty California Helisys (Hoa Kỳ). Đây là kiểu in 3D sử dụng những vật liệu dễ dàng dát mỏng như giấy, gỗ, nhựa…Kiểu in này cho ra màu sắc chuẩn xác với bản mẫu thiết kế nhất. Trong quá trình in LOM các lớp giấy, nhựa hoặc kim loại cán mỏng dính bọc được hợp nhất bằng cách sử dụng nhiệt và áp lực, sau đó cắt thành hình với máy tính điều khiển tia laser và dao cắt. Sau khi thực hiện quá trình in, bước cuối cùng là gia công và khoan.

Các đối tượng 3D được tạo ra từng lớp, mỗi lớp sẽ được cắt bằng tia laser hoặc dụng cụ cắt chuyên dụng (cắt theo đường biên dạng với tốc độ khoảng 15 inch/giây) sau đó được dán chặt từng lớp, từng lớp vào với nhau tạo ra sản phẩm. Sau khi vật liệu dư thừa được cắt bỏ, đối tượng có thể được đánh giấy ráp hoặc được sơn. Mặc dù độ chuẩn xác của các loại máy in 3D công nghệ này là hơi thấp hơn so với các công nghệ SLA hay SLS, nhưng LOM là một trong những công nghệ in ấn giá cả phải chăng nhất và 3D nhanh nhất để tạo các bộ phận tương đối lớn. Nó cũng cho phép tạo nhiều màu sắc 3D in các đối tượng.

Công nghệ này cung cấp các dịch vụ in ấn bao gồm in các bộ phận như điện thoại, bút, đồ trang sức và nhiều vật hữu ích khác hoặc những đồ khách hàng thiết kế riêng.

2/ Cấu tạo

• Phần cứng và phần mềm máy tính
• Nguồn laser và hệ thống quang học
• Thiết bị điều chỉnh theo trục XY
• Đáy và cơ cấu nâng hạ theo phương Z ( phương thẳng đứng)
• Hệ thống dát mỏng
• Hệ thống cung cấp vật liệu và cuốn vật liệu (2 rulo)

3/ Nguyên lý làm việc

Cụ thể về nguyên lý làm việc của quá trình LOM: Đầu tiên, thiết bị nâng (đế) ở vị trí cao nhất cách con lăn nhiệt một khoảng bằng đúng độ dày của lớp vật liệu, tiếp theo con lăn nhiệt sẽ cán lớp vật liệu này, dưới bề mặt của vật liệu có chất kết dính mà khi được ép và gia nhiệt bởi trục lăn nó sẽ giúp lớp này liên kết với lớp trước. Hệ thống quang học sẽ đưa tia laser đến để cắt vật liệu theo hình dạng hình học của mô hình đã tạo từ CAD. Vật liệu được cắt bởi tia laser theo đường viền của mặt cắt lát. Phần vật liệu dư sẽ được thu hồi bằng con lăn hồi liệu. Sau đó đế hạ xuống theo cẩu nâng hạ xuống thấp và vật liệu mới được nạp vào, cơ cấu lại nâng lên chậm đến vị trí thấp hơn chiều cao trước đó, trục cán sẽ tạo liên kết giữa lớp thứ hai với lớp thứ bằng đúng chiều dày lớp vật liệu kế tiếp. Chu kỳ này được lặp lại cho đến khi kết thúc.

Những vật liệu dư đóng vai trò như cơ cấu phụ trợ để đỡ cho chi tiết. Vật liệu dư này cũng được cắt thành những đường ngang dọc (cross-hatch). Những đường giao tuyến song song này làm bong những vật liệu dư để nó được lấy đi dễ dàng sau khi chế tạo. Sau đó, bề mặt của chi tiết có thể được đánh bóng, xi mạ, hoặc sơn phủ theo yêu cầu.

Theo nguyên tắc tất cả các vật liệu dạng tấm đều có thể sử dụng cho hệ thống LOM. Nhưng thông thường LOM sử dụng nhiều nhất là giấy, plastic, gốm và vật liệu composite.

 

3/ Ưu và nhược điểm của công nghệ in 3d dán nhiêu lớp

3.1/ Ưu điểm của công nghệ LOM

Vật liệu đa dạng, rẻ tiền. Về nguyên tắc có thể sử dụng các loại vật liệu: giấy, chất dẻo, kim loại, composites và gốm; Độ chính xác cao đạt được tốt hơn 0,25 mm. Bằng việc cắt vật liệu thay vì hóa rắn nó, hệ thống có thể bảo vệ được những đặc tính ban đầu của vật liệu; Không cần thiết kết cấu hỗ trợ; Tốc độ cao, nhanh hơn các phương pháp tạo lớp khác bởi vì tia laser không cắt toàn bộ diện tích mà chỉ quét theo chu vi bên ngoài. Do đó, vật liệu dày và mỏng có tốc độ cắt bằng nhau; Không có sự thay đổi pha trong quá trình chế tạo chi tiết nên tránh được độ co rút của vật liệu; Không độc hại và ô nhiễm môi trường.

3.2/ Nhược điểm

Không thu hồi được vật liệu dư. Sự cong vênh của chi tiết thường là vấn đề chính của phương pháp LOM; Lấy sản phẩm ra khỏi kết cấu hỗ trợ khó khăn; Độ bóng bề mặt không cao.