揭秘分層實(shí)體制造技術(shù)——一種小眾的3D打印技術(shù)

基于逐層堆積的理念,，有許多不同的制造技術(shù)事實(shí)上可以被歸到增材制造的范疇。盡管FDM和 SLA等常見(jiàn)技術(shù)在業(yè)界廣為人知,，但也有著一些更為小眾的技術(shù),。以分層實(shí)體制造 (LOM)為例，這是一種獨(dú)特的快速原型制作工藝,，結(jié)合了增材和減材元素,，使其成為3D 打印領(lǐng)域的特立獨(dú)行者。

LOM 的歷史可以追溯到 1991 年的發(fā)展,，當(dāng)時(shí)一家名為 Helisys 的公司推出了分層實(shí)體制造,，這是一種將材料片層熔合在一起的過(guò)程，并使用數(shù)字引導(dǎo)激光切割出所需的物體,。后來(lái),，在 2003 年，康納·麥考馬克(Conor MacCormack) 和芬坦·麥考馬克(Fintan MacCormack) 兄弟開(kāi)發(fā)了一款新版設(shè)備,。他們使用標(biāo)準(zhǔn)辦公用紙和噴墨打印機(jī)來(lái)打印設(shè)計(jì),，逐漸一層一層地構(gòu)建物體。然后,，他們用鎢刀片切掉多余的紙張,，露出最終的設(shè)計(jì)。

△已停產(chǎn)的 Helisys LOM-2030 快速原型建模機(jī),，建于 1997 年（照片來(lái)源：KJ Auktion）

麥科馬克兄弟通過(guò)他們的公司 McCor Technologies 將他們的創(chuàng)新帶入商業(yè)領(lǐng)域,。他們通過(guò)引入 CMYK 彩色印刷來(lái)繼續(xù)改進(jìn)流程，以創(chuàng)建適合促銷(xiāo)或視覺(jué)原型制作的更具活力的對(duì)象,。這種新方法被稱(chēng)為選擇性沉積層壓 (SDL),，它包括在選擇性粘合和切割紙張之前對(duì)紙張進(jìn)行彩色打印。粘合劑僅涂在與設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的區(qū)域,，從而更容易從廢料中切割出最終物體,。但此后它是如何繼續(xù)發(fā)展的呢？什么時(shí)候使用,？為了更好地理解這個(gè)有趣的過(guò)程,，我們?cè)诤罄m(xù)的內(nèi)容中仔細(xì)研究了分層實(shí)體制造。

分層實(shí)體制造如何工作,？

與大多數(shù)逐層構(gòu)建物體的 3D 打印技術(shù)不同,，分層實(shí)體制造 (LOM) 采用獨(dú)特的方法,。如上所述，該過(guò)程涉及使用激光切割機(jī)切掉材料的部分并逐漸露出最終形狀,。該工藝結(jié)合了增材制造和減材制造技術(shù),。

最初，LOM 涉及使用粘合劑物質(zhì)將材料層粘合在一起的增材工藝,。這些層小心地相互堆疊,，形成一個(gè)堅(jiān)固的塊。一旦模塊組裝完畢,，減材部件就開(kāi)始發(fā)揮作用,，高精度激光切割機(jī)會(huì)從每一層精心雕刻出所需的形狀和輪廓。這種細(xì)致的激光切割可確保每一層都具有復(fù)雜的形狀,，與其上方和下方的層完美契合,，從而形成具有緊密融合層的 3D 物體。LOM 中加法和減法步驟的融合能夠生產(chǎn)堅(jiān)固,、復(fù)雜且形狀精確的物體,，使其成為跨行業(yè)各種應(yīng)用的一種有前途的技術(shù)。

△LOM 工藝涉及使用激光切割逐層粘合和切割成材料片（照片來(lái)源：ManufacturerGuide Scotland AB）

LOM 的多功能性延伸至其處理各種材料的能力,，包括紙張,、金屬、塑料和復(fù)合材料,。紙張是最受歡迎的原料,，層壓后具有類(lèi)似木材的特性，但它也可以與硬固性樹(shù)脂結(jié)合以增強(qiáng)剛性,�,？梢允褂媒饘俸退芰系绕渌�材料，但它們可能��(huì)帶來(lái)一些挑戰(zhàn)并且需要額外的考慮,。

此外,，LOM的應(yīng)用范圍廣泛，從各種形狀和尺寸的快速原型制作到制作全彩營(yíng)銷(xiāo)道具和建筑模型,。該技術(shù)特別適合在辦公環(huán)境中尋求內(nèi)部原型設(shè)計(jì)解決方案的公司,。此外，LOM 可用于為砂型鑄造或熔模鑄造工藝創(chuàng)建犧牲模型,，從而可以生產(chǎn)復(fù)雜的形狀和設(shè)計(jì),。

△分層實(shí)體制造的物體（照片來(lái)源：MKS Technologies Pvt Ltd）

LOM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

與任何技術(shù)一樣，LOM 也有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),。從積極的一面來(lái)看,，LOM 是一種具有成本效益的方法，它采用相對(duì)便宜的材料,，例如紙或塑料片,。它因其生產(chǎn)更大物體的能力而脫穎而出,，使其適合創(chuàng)建具有大尺寸的原型和模型。由于各層之間的牢固結(jié)合,，所得物體表現(xiàn)出良好的結(jié)構(gòu)完整性,，使其成為功能測(cè)試和設(shè)計(jì)驗(yàn)證的理想選擇。LOM 的施工過(guò)程最大限度地減少了對(duì)復(fù)雜支撐結(jié)構(gòu)的需求,，從而減少了額外支撐材料的使用和后處理工作,。LOM 還可以在物體的暴露側(cè)實(shí)現(xiàn)更光滑的表面光潔度,，從而減少大量精加工工作的必要性,。

相反，分層實(shí)體制造也有其相當(dāng)多的缺點(diǎn),。該技術(shù)僅限于一系列材料,，例如紙張、塑料或復(fù)合材料,，可能不適合某些高性能應(yīng)用,。生產(chǎn)速度可能相對(duì)較慢，特別是對(duì)于復(fù)雜的設(shè)計(jì),，這可能會(huì)妨礙時(shí)間敏感的項(xiàng)目,。該過(guò)程的性質(zhì)還會(huì)導(dǎo)致物體表面出現(xiàn)可見(jiàn)的接縫或?qū)泳�，這會(huì)影響其整體美觀,。這可能會(huì)導(dǎo)致 LOM 無(wú)法達(dá)到與其他一些 3D 打印方法相同的精細(xì)細(xì)節(jié)和精度水平,，這可能會(huì)限制需要復(fù)雜性的項(xiàng)目。另一個(gè)問(wèn)題是切割過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢料,，這些廢料可能不易回收,，并容易引發(fā)環(huán)境問(wèn)題。

雖然 LOM 可能無(wú)法一刀切地替代其他3D 打印技術(shù),，但對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō),，它仍然是一種引人注目的選擇。其成本效益,、環(huán)保特性以及制作視覺(jué)原型的能力使其成為快速原型制作的有吸引力的選擇,。然而，想要投資第一臺(tái) 3D 打印機(jī)的公司應(yīng)仔細(xì)評(píng)估其具體需求,，并考慮硬件可用性和 LOM 領(lǐng)域內(nèi)的用戶支持等因素,。

總之，分層實(shí)體制造在增材制造領(lǐng)域占有一席之地,。憑借增材和減材工藝的獨(dú)特組合,、經(jīng)濟(jì)性以及使用紙張作為原料，LOM 仍然是快速原型制作和某些建模需求的一個(gè)有趣的選擇,。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,，與 LOM相關(guān)的增材制造技術(shù),，例如超聲波固結(jié)（一種金屬低溫 3D 打印技術(shù)），有可能成為現(xiàn)代制造中更強(qiáng)大的工具,。