در دنیای امروز، تکنولوژی تولید افزایشی یا چاپ سه‌بعدی به یکی از ابزارهای کلیدی در صنعت تبدیل شده است. این تکنولوژی شامل روش‌های متنوعی است که هرکدام بر اساس نیازهای خاص صنعتی و علمی توسعه یافته‌اند. یکی از قدیمی‌ترین و کاربردی‌ترین روش‌های تولید افزایشی، تکنولوژی لمینت‌سازی اشیاء (LOM) است که توسط شرکت Helisys آمریکا در دهه 1990 معرفی شد. در این مقاله، به بررسی علمی و جامع سیستم‌های لمینت‌سازی، چالش‌ها، مزایا و آینده این تکنولوژی پرداخته خواهد شد.
تکنولوژی (LOM): فرآیند و کاربردها
سیستم LOM از لیزر برای برش لایه‌های مواد مانند کاغذ، پلاستیک یا فلز استفاده می‌کند. این لایه‌ها از یک رول متوالی تهیه شده و به صورت لایه به لایه روی هم قرار می‌گیرند. سپس، با استفاده از رزین‌های فعال شده حرارتی که یکی از سطوح کاغذ را پوشش می‌دهند، به هم متصل می‌شوند. پس از پایان فرآیند، نتیجه نهایی قطعه‌ای است که از نظر ظاهری شبیه به چوب یا مواد چندلایه است. این روش به دلیل هزینه پایین مواد خام و سرعت بالای تولید، در برخی کاربردهای صنعتی مورد توجه قرار گرفته است.
مقایسه LOM با سایر تکنولوژی‌های لمینت‌سازی
شرکت‌های ژاپنی مانند Kira و Solidimension سیستم‌هایی مشابه با LOM توسعه داده‌اند. دستگاه‌های این شرکت‌ها از برشگرهای وینیل برای ایجاد شکل‌های دوبعدی استفاده می‌کنند. اما تفاوت اساسی در نوع اتصال لایه‌هاست؛ دستگاه‌های Kira از تکنولوژی چسبندگی حرارتی بهره می‌برند. اگرچه این تکنولوژی‌ها در ابتدا به دلیل کیفیت پایین خروجی و نیاز به پردازش‌های دستی کمتر موفق بودند، اما اخیراً تکنولوژی‌هایی مانند Mcor با استفاده از چاپ رنگی و بهینه‌سازی فرآیند، امکان لمینت‌سازی قطعات رنگی را فراهم کرده‌اند که کاربردهای جدیدی در صنایع مختلف ایجاد کرده است.
طبقه‌بندی جدید فرآیندهای تولید افزایشی (AM)
برای درک بهتر تکنولوژی‌های تولید افزایشی، یک سیستم طبقه‌بندی جدید معرفی شده که تمام فرآیندهای AM را در هفت دسته اصلی طبقه‌بندی می‌کند:
- تکنولوژی فتوپلیمریزاسیون(Vat Photopolymerization): این فرآیند شامل استفاده از رزین‌های مایع است که با تابش نور لیزر در نقاط خاصی سفت می‌شوند و قطعات سه‌بعدی را تشکیل می‌دهند.
- ذوب بستر پودری (Powder Bed Fusion): شامل ذوب و اتصال پودرهای فلزی یا پلاستیکی با استفاده از لیزر یا اشعه الکترونیکی است.
- اکستروژن مواد (Material Extrusion): روشی که در آن مواد به صورت لایه‌لایه توسط نازل‌های متحرک رسوب داده می‌شوند.
- پاشش مواد (Material Jetting): این فرآیند مشابه چاپ جوهرافشان است و مواد به صورت قطرات کوچک روی سطح پاشیده می‌شوند.
- پاشش همبست (Binder Jetting): شامل تزریق مواد همبست در بستر پودری برای تشکیل لایه‌ها است.
- لمینت‌سازی صفحه (Sheet Lamination): در این روش لایه‌های نازک مواد روی هم قرار گرفته و با هم لمینت می‌شوند.
- رسوب‌گذاری با انرژی مستقیم (Directed Energy Deposition): این فرآیند شامل ذوب مواد فلزی با لیزر یا پلاسما در حین رسوب‌گذاری است.
سیستم‌های فلزی و پیشرفت‌های جدید
سیستم‌های تولید افزایشی فلزی یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در این حوزه به شمار می‌روند. دستگاه‌هایی مانند EOSint-M و LENS از شیوه‌های نقطه‌ای برای ذوب و ترکیب پودرهای فلزی استفاده می‌کنند. در این روش‌ها، لیزر یا اشعه الکترونی به عنوان منبع انرژی برای ذوب مواد به کار می‌رود. یکی از ویژگی‌های بارز این سیستم‌ها، امکان تعمیر قطعات فلزی آسیب‌دیده مانند پره‌های توربین یا قطعات قالب‌گیری تزریقی است که نیاز به دقت و کیفیت بالایی دارند.
سیستم‌های ترکیبی (Hybrid Systems)
سیستم‌های ترکیبی که از هر دو فرآیند افزایشی و کاهشی بهره می‌برند، در برخی صنایع برای تولید قطعات دقیق‌تر و با کیفیت بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این سیستم‌ها، پس از ایجاد هر لایه، از روش‌های فرزکاری برای صاف‌کردن سطوح استفاده می‌شود که باعث افزایش دقت نهایی می‌شود. به عنوان مثال، فرآیند Stratoconception مدل CAD را به لایه‌های ضخیم تقسیم کرده و پس از ماشین‌کاری، آنها را به هم متصل می‌کند. این روش برای قطعات بزرگ و پیچیده بسیار کاربردی است.
چالش‌ها و فرصت‌های پیش رو تکنولوژی LOM
تکنولوژی LOM به رغم مزایای خود مانند هزینه پایین و سرعت تولید بالا، با چالش‌هایی نظیر کیفیت سطح نهایی، دقت محدود و نیاز به پردازش‌های دستی روبرو است. با این حال، تلاش‌هایی برای بهبود این سیستم‌ها و ارتقاء آنها انجام شده است. به‌کارگیری سیستم‌های ترکیبی، استفاده از متریال‌های جدید و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید، می‌تواند به افزایش کارایی و گسترش دامنه کاربرد این تکنولوژی کمک کند. تکنولوژی LOM، به عنوان یکی از روش‌های قدیمی و قابل اعتماد در تولید افزایشی، همچنان جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف دارد. با پیشرفت‌های اخیر در زمینه لمینت‌سازی و ترکیب آن با روش‌های مدرن، این تکنولوژی در حال تبدیل شدن به ابزاری قوی‌تر و کاربردی‌تر است. در آینده، با بهبود کیفیت و کاهش هزینه‌ها، شاهد استفاده گسترده‌تری از این سیستم‌ها خواهیم بود.
با تشکز از توجه شما
نظرات کاربران