3D-Druck durch Schichtlaminierung mit Laminated Object Manufacturing (LOM)
Es gibt eine Reihe verschiedener Technologien, die unter den Begriff der „additiven Fertigung“ fallen. Während gängige Verfahren wie FDM und SLA in der Branche bekannt sind, gibt es andere, die eher eine Nische darstellen. Ein Beispiel dafür ist das Laminated Object Manufacturing (LOM), auch bekannt als Prinzip der Schichtlaminierung oder auch Blechlaminierung. Dabei handelt es sich um ein einzigartiges Rapid-Prototyping-Verfahren, das sowohl additive als auch subtraktive Elemente kombiniert und damit einen besonderen Platz unter den 3D-Druckverfahren einnimmt.
Die Geschichte der Schichtlaminierung geht auf ihre Entwicklung im Jahr 1991 zurück, als ein Unternehmen namens Helisys das Laminated Object Manufacturing einführte, ein Verfahren, bei dem Materialschichten miteinander verschmolzen werden und ein digital geführter Laser zum Ausschneiden der gewünschten Objekte verwendet wird. Später, im Jahr 2003, entwickelten die Brüder Conor und Fintan MacCormack ihre Version des Verfahrens. Sie benutzten normales Büropapier und einen Tintenstrahldrucker, um die Entwürfe zu drucken, wobei sie das Objekt schrittweise Schicht für Schicht aufbauten. Anschließend schnitten sie das überschüssige Papier mit einer Wolframklinge ab, so dass das endgültige Design zum Vorschein kam.
Die ausgemusterte Helisys LOM-2030 Rapid Prototype Modelliermaschine, gebaut 1997 (Bildnachweis: KJ Auktion).
Die MacCormack-Brüder brachten ihre Innovation mit ihrem Unternehmen Mcor Technologies in den kommerziellen Bereich. Sie verbesserten das Verfahren weiter, indem sie den CMYK-Farbdruck einführten, um lebendigere Objekte zu schaffen, die sich für Werbezwecke oder visuelle Prototypen eignen. Bei diesem neuen Verfahren, das als Selective Deposition Laminate (SDL) bezeichnet wird, werden die Papierbögen farbig bedruckt, bevor sie selektiv geklebt und geschnitten werden. Der Klebstoff wurde nur auf die Bereiche aufgetragen, die dem Design entsprachen, sodass sich das endgültige Objekt leichter aus dem Abfallmaterial schneiden ließ. Doch wie hat es sich seitdem weiterentwickelt? Wann wird es eingesetzt? Um dieses interessante Verfahren besser zu verstehen, haben wir uns die Herstellung von laminierten Objekten mithilfe der Schichtlaminierung im folgenden Leitfaden näher angesehen.
Wie funktioniert die Schichtlaminierung mit LOM?
Im Gegensatz zu den meisten 3D-Drucktechnologien, bei denen die Objekte Schicht für Schicht aufgebaut werden, verfolgt das Laminated Object Manufacturing (LOM) einen einzigartigen Ansatz. Wie bereits erwähnt, werden bei diesem Verfahren mit einem Laserschneider Materialabschnitte weggeschnitten, sodass nach und nach die endgültige Form zum Vorschein kommt. Das Verfahren ist eine Kombination aus additiven und subtraktiven Fertigungstechniken.
Beim LOM-Verfahren werden zunächst additiv Materialschichten mit einer Klebesubstanz verbunden. Diese Schichten werden sorgfältig übereinander gestapelt, sodass ein fester Block entsteht. Sobald der Block zusammengesetzt ist, kommt die subtraktive Komponente ins Spiel, da ein hochpräziser Laserschneider die gewünschten Formen und Konturen aus jeder Schicht herausschneidet. Dieser sorgfältige Laserschnitt stellt sicher, dass jede Schicht so geformt ist, dass sie perfekt zu den darüber und darunter liegenden Schichten passt, sodass 3D-Objekte mit eng miteinander verschmolzenen Schichten entstehen. Die Verschmelzung von additiven und subtraktiven Schritten beim LOM ermöglicht die Herstellung robuster, komplexer und genau geformter Objekte und macht es zu einer vielversprechenden Technik für verschiedene Anwendungen in unterschiedlichen Branchen.
Das LOM-Verfahren umfasst das Kleben und Schneiden von Materialplatten Schicht für Schicht mit Hilfe des Laserschneidens (Bildnachweis: Manufacturing Guide Sweden AB).
Die Vielseitigkeit von LOM erstreckt sich auch auf die Verarbeitung verschiedener Materialien, darunter Papier, Metall, Kunststoff und Verbundstoffe. Papier ist das beliebteste Ausgangsmaterial und bietet holzähnliche Eigenschaften, wenn es laminiert wird, aber es kann auch mit hart aushärtenden Harzen kombiniert werden, um die Steifigkeit zu erhöhen. Andere Materialien wie Metall und Kunststoff können ebenfalls verwendet werden, stellen jedoch einige Herausforderungen dar und erfordern zusätzliche Überlegungen.
Darüber hinaus sind die Anwendungsmöglichkeiten von LOM vielfältig und reichen vom Rapid Prototyping verschiedener Formen und Größen bis zur Herstellung von vollfarbigen Marketingrequisiten und Architekturmodellen. Die Technologie eignet sich besonders gut für Unternehmen, die interne Prototyping-Lösungen in Büroumgebungen suchen. Darüber hinaus kann LOM zur Herstellung von Modellen und Formen für Sandguss- oder Feingussverfahren verwendet werden, was die Herstellung komplexer Formen und Designs ermöglicht.
Objekte, die durch Laminated Object Manufacturing hergestellt wurden (Bild: MKS Technologies Pvt Ltd).
Vor- und Nachteile von LOM
Wie jede Technologie hat auch LOM Vor- und Nachteile. Positiv zu vermerken ist, dass LOM eine kostengünstige Methode ist, bei der relativ preiswerte Materialien wie Papier oder Kunststoffplatten verwendet werden. Es zeichnet sich dadurch aus, dass größere Objekte hergestellt werden können, wodurch es sich für die Herstellung von Prototypen und Modellen mit großen Abmessungen eignet. Die resultierenden Objekte weisen aufgrund der starken Verbindung der Schichten eine gute strukturelle Integrität auf und eignen sich daher ideal für Funktionstests und Designvalidierung. Der LOM-Konstruktionsprozess minimiert den Bedarf an komplizierten Stützstrukturen, wodurch der Einsatz von zusätzlichem Stützmaterial und der Nachbearbeitungsaufwand reduziert werden. LOM erzielt außerdem eine glattere Oberfläche an den exponierten Seiten der Objekte, wodurch sich die Notwendigkeit umfangreicher Nachbearbeitungsarbeiten verringert.
Umgekehrt hat die Schichtlaminierung mit Laminated Object Manufacturing auch ihre Nachteile. Die Technologie ist auf eine Reihe von Materialien wie Papier, Kunststoff oder Verbundwerkstoffe beschränkt, die für bestimmte Hochleistungsanwendungen möglicherweise nicht geeignet sind. Die Produktionsgeschwindigkeit kann relativ langsam sein, insbesondere bei komplizierten Designs, was zeitkritische Projekte behindert. Die Art des Verfahrens führt auch zu sichtbaren Nähten oder Schichtlinien auf der Oberfläche des Objekts, was seine Gesamtästhetik beeinträchtigen kann. Dies führt dazu, dass LOM nicht den gleichen Grad an Detailgenauigkeit und Präzision erreicht wie andere 3D-Druckverfahren, was eine Einschränkung für Projekte darstellen könnte, bei denen es auf Feinheiten ankommt. Ein weiteres Problem ist das beim Schneiden anfallende Abfallmaterial, das unter Umständen nicht ohne Weiteres recycelt werden kann, was zu Umweltbedenken führt.
Auch wenn LOM kein allgemeingültiger Ersatz für andere 3D-Drucktechniken ist, stellt es für bestimmte Anwendungen eine überzeugende Option dar. Seine Kosteneffizienz und seine Fähigkeit, visuelle Prototypen herzustellen, machen es zu einer attraktiven Wahl für Rapid-Prototyping-Zwecke. Unternehmen, die in ihren ersten 3D-Drucker investieren möchten, sollten jedoch ihre spezifischen Bedürfnisse sorgfältig prüfen und Faktoren wie die Verfügbarkeit von Hardware und die Unterstützung durch die LOM-Community berücksichtigen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Laminated Object Manufacturing eine Nische in der additiven Fertigung darstellt. Mit seiner einzigartigen Kombination aus additiven und subtraktiven Verfahren, der Erschwinglichkeit und der Verwendung von Papier als Ausgangsmaterial bleibt LOM eine interessante Option für das Rapid Prototyping und bestimmte Modellierungsanforderungen. Im Zuge des weiteren technologischen Fortschritts könnten mit LOM verwandte additive Fertigungstechnologien wie die Ultraschallkonsolidierung, ein 3D-Druckverfahren für Metalle bei niedrigen Temperaturen, potenziell zu noch leistungsfähigeren Werkzeugen in der modernen Fertigung werden.
Was halten Sie vom 3D-Druck mit Schichtlaminierung und insbesondere von Laminated Object Manufacturing (LOM)? Haben Sie bereits Erfahrungen mit LOM? Lassen Sie uns gerne einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook oder LinkedIN mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.
*Titelbildnachweis: Wevolver
