Laminasyon İşlemleri
İlk ticarileştirilmiş eklemeli imalat tekniklerinden biri, Lamine Nesne İmalatı (LOM) idi. LOM, CO2 lazer kullanılarak kesilmiş kağıt malzeme levhalarının katman katman laminasyonunu içeriyordu; her bir yaprak, parçanın CAD modelinin bir enine kesit katmanını temsil ediyordu. LOM’de, kağıt tabakasının nihai parça içinde yer almayan kısmı, bir çapraz taramalı kesme işlemi kullanılarak malzeme küplerine dilimlenir. LOM sürecinin bir şeması görülebilir.
Diğer yapı malzemelerini ve kesme stratejilerini içeren levha laminasyonuna dayalı olarak bir dizi başka işlem geliştirilmiştir. Konstrüksiyon prensibi nedeniyle, parçaların sadece dış konturları kesilir ve levhalar kesilip istiflenebilir veya istiflenip kesilebilir.
Bu işlemler, katmanlar arasında bağlanmayı sağlamak için kullanılan mekanizmaya göre daha fazla kategorize edilebilir: (a) yapıştırma veya yapışkan bağlama, (b) termal bağlama, (c) kenetleme ve (d) ultrasonik kaynak. Ultrasonik kaynağın kullanımı, benzersiz katı hal bağlama özelliklerini içerdiğinden ve geniş bir uygulama yelpazesini mümkün kıldığından, bu bölümün sonunda bu birleştirme yaklaşımının kapsamlı bir tartışması yer almaktadır.
Yapıştırma İşlemleri
En popüler tabaka laminasyon teknikleri, polimer bazlı bir yapıştırıcı kullanılarak yapıştırılan bir kağıt yapı malzemesini içermektedir. Başlangıçta LOM, eti sarmak için kullanılan “kasap kağıdına” benzer arkası yapışkanlı kağıt kullanılarak geliştirildi. Kağıt kalınlıkları 0,07 ile 0,2 mm arasında değişir. Potansiyel olarak, bir lazer veya mekanik kesici kullanılarak kesin olarak kesilebilen ve yapıştırılabilen herhangi bir sac malzeme, parça yapımı için kullanılabilir.
Bu işlemlerde levhayı yapıştırma ve kesme sırasına göre başka bir sınıflandırma da mümkündür. Bazı işlemlerde, laminat önce alt tabakaya bağlanır ve daha sonra enine kesit şekline dönüştürülür (“bağla-sonra-şekillendir” işlemleri). Diğer işlemler için, laminat önce kesilir ve ardından alt tabakaya yapıştırılır.
“Bund-then-form” Süreçleri
“Bund-then-form” süreçlerinde, yapım süreci tipik olarak şu sırayla üç adımdan oluşur: laminatın yerleştirilmesi, alt tabakaya yapıştırılması ve dilim konturuna göre kesilmesi. Orijinal LOM makineleri, bu işlemi arkası yapışkan malzeme ruloları ile kullandı.
Isıtılmış bir silindir, her katman için yerleştirdikten sonra levha boyunca geçer, yapıştırıcıyı eritir ve katmanlar arasında bir bağ oluşturur. Bir katman kalınlığı derinliğinde kesmek için tasarlanmış bir lazer (veya bazı durumlarda mekanik bir kesme bıçağı), dilim bilgisine dayalı olarak enine kesit taslağını keser.
Kullanılmayan malzeme, destek malzemesi olarak yerinde bırakılır ve çapraz tarama deseni kullanılarak “karo” veya “küp” adı verilen küçük dikdörtgen parçalara bölünür. Bu yapıştırma ve kesme işlemi, tüm parça inşa edilene kadar tekrarlanır. Parça yapımından sonra, parça bloğu çıkarılır ve sonradan işlenir.
Çapraz taramalı fazla malzeme parçaları, tipik ahşap oyma araçları (decubing olarak adlandırılır) kullanılarak parçadan ayrılır. Parçayı soğukken parça bloğundan çıkarmak nispeten zordur, bu nedenle, genellikle dekübasyondan önce bir süre fırına konur veya parça bloğu, parça oluşturulduktan hemen sonra işlenir.
Tarihsel olarak birçok kişi kağıt levha laminasyonunu 1991 yılında ABD’de Helisys Inc. tarafından piyasaya sürülen ve daha sonra Cubic Technologies, ABD tarafından desteklenen LOM makineleriyle ilişkilendirmeye devam etse de, yeni kağıt bazlı levha laminasyon makineleri şu anda Mcor Technologies (İrlanda) ve Wuhan tarafından satılmaktadır.
Evde kumaş baskı
Ütü ile Yapışan baskı
Her türlü kumaşa baskı
Hazır Kumaş baskıları
Ütü baskı Sticker
Normal yazıcı ile kumaşa baskı
Kumaşa ütü ile baskı
Kumaşa Transfer baskı Kağıdı
Bu yeni sistemler, yapı malzemesi olarak düz kağıt kullanır ve yapıştırıcıyı yalnızca gerektiğinde seçici olarak dağıtır. Destek malzemesi LOM’den farklı olarak yapıştırılmadığından desteğin çıkarılması işlemi daha kolaydır. Mcor Technologies tarafından kağıda renkli inkjet baskının kullanılması, tam renkli kağıt parçalarının doğrudan bir CAD dosyasından üretilmesini sağlar.
Solidimension (Be’erot, İsrail), LOM kavramlarını aldı ve bunları 1999’da polivinil klorür (PVC) plastik levhaların lamine edilmesi için ticari bir prototipleme sistemine dönüştürdü. Solidimension, kendi makinelerini Solido adı altında ve bayiler aracılığıyla başka adlar altında sattı.
Bu makine, PVC levhaları kesmek ve öngörülen yerlerde yapışmayı engelleyen “tutkal önleyici” kalemlerle yazmak için bir x-y çizici kullanmıştır. Bu makine, malzeme kaldırmayı desteklemek için benzersiz bir yaklaşım kullandı. Destek malzemesi bölgelere ayrıldı ve destek malzemesinin kolayca çıkarılmasını sağlamak için fazla malzemeyi kesmek ve yapıştırmak için benzersiz desenler kullanıldı.
Bu destek malzemesi stratejisinin bir örneği görülebilir. Solido makineleri artık satışa sunulmamaktadır, ancak tarih herhangi bir rehber ise, başkaları bu benzersiz fikri alıp bir gün benzer makineler sunabilir.
Bond-then-form levha laminasyon ilkeleri, metal, seramik ve kompozit malzemelerden parçaların imalatına da başarıyla uygulanmıştır. Bu durumda, yeşil parçalar oluşturmak için yapı malzemesi olarak kağıt veya polimer levhalar yerine seramik veya metal dolgulu bantlar kullanılır ve yapıyı ayırmak ve sinterlemek için yüksek sıcaklıkta fırın son işlemi kullanılır.
Bu bantlar daha sonra standart bir tabaka laminasyon işlemi kullanılarak parça yapımında kullanılır.
LOM benzeri bağla-sonra oluştur-yapıştırıcı bazlı süreçlerin spesifik avantajları arasında şunlar yer alır: (a) süreç içinde az miktarda çekme, kalıntı gerilmeler ve bozulma sorunları; (b) kağıt besleme stoğu kullanıldığında, nihai malzeme, genel sonlandırma işlemlerine uygun tipik bir model yapım malzemesi olan kontrplağa benzer; (c) büyük parçalar hızla üretilebilir; (d) kağıt ve polimer levhalar ve metal veya seramik dolgulu bantlar dahil olmak üzere çeşitli yapı malzemeleri kullanılabilir; (e) toksik olmayan, kararlı ve kullanımı kolay ham madde; ve (f) diğer AM sistemlerine göre düşük malzeme, makine ve işlem maliyetleri vb.
Kağıt bazlı levha laminasyonunun, aşağıdakiler dahil olmak üzere çeşitli sınırlamaları vardır: (a) çoğu kağıt bazlı parça, nem emilimini ve aşırı aşınmayı önlemek için kaplama gerektirir; (b) Z boyutunda parçaların doğruluğunun kontrolü zordur (şişme veya tutarsız sac malzeme kalınlığı nedeniyle); (c) lamine yapıda kullanılan yapıştırıcı nedeniyle parçaların mekanik ve termal özelliklerinin homojen olmaması; ve (d) manuel dekübasyon işlemi nedeniyle küçük parça özelliği detayının korunması zordur.
Genel olarak, kağıt bazlı sac laminasyonla üretilen parçalar en başarılı şekilde ahşap desenlerin sıklıkla kullanıldığı endüstrilerde veya çoğu özelliğin yukarıya baktığı uygulamalarda uygulanmıştır. Kağıt tabaka laminasyonu için iyi uygulama örnekleri arasında kum döküm kalıpları ve her katmanın haritanın belirli bir yüksekliğini temsil ettiği 3B topografik haritalar yer alır.
