[南極熊の3Dプリント文化] LOMラミネート物理製造：衰退する3Dプリント技術

本日ご紹介する技術は、あまり知られていないLOM積層ソリッド製造技術です。この技術は最初アメリカ人によって開発され、その後技術協力を通じて中国に導入されました。現在、この技術の中核特許を保有し、世界的な独占権を持つのは南京の企業のみである。積層造形技術は、中国企業が習得した数多くの3Dプリント技術の中でも唯一の主要技術となっている。しかし、この技術が 1 つの企業によって完全に管理されており、技術自体に欠陥があるため、採用する業界は比較的少ないのです。そのため、衰退しつつある3Dプリント技術だと言う人も多いです。今日は、LOM テクノロジーに関する詳細な情報を皆さんと共有します。
1976 年、ポール L ディマテオは、輪郭トラッカーを使用して 3 次元オブジェクトを多数の 2 次元シートに変換し、これらのシートをレーザーで切断し、ネジやピンなどを使用してこの一連のシートを接続して 3 次元オブジェクトを作成するという特許を提案しました。このコンセプトは LOM テクノロジーのプロトタイプです。
ディマッテオ（1974）は、積層技術を用いた金型を設計した。

積層オブジェクト製造技術としても知られる LOM (Laminated Object Manufacturing) は、1984 年に Michael Feygin 氏によって初めて提案されました。同氏は 1985 年に Helisys (後の Cubic Technologies) を設立し、その後 1990 年に最初の商用マシン LOM-1015 を発売して、この技術の商業化に成功しました。 LOM 技術は、主にシート材料 (紙、プラスチックフィルム、複合材料など) を原材料として使用する、現在世界で最も成熟したラピッドプロトタイピング製造技術の 1 つです。改良されたLOM 3Dプリンターの中には、2Dプリントに匹敵する色を印刷できるものもあり、人々の注目を集めています。
LOM技術の発明者、マイケル・フェイギン

最初のLOMデバイスLOM-1015
LOM技術の成形原理を下図に示します。レーザー切断システムは、コンピュータで抽出した断面輪郭線データに従って、裏面にホットメルト接着剤が付いたシート材を切断します。 1 つの層を切断した後、供給機構は新しい層のシート材料を積み重ね、熱接着およびプレス装置を使用して切断された層を結合し、切断プロセスを再度繰り返します。層ごとに接着したり切ったりすることで、最終的に立体物が完成します。現在、LOM装置で印刷できる材料には、紙、金属箔、プラスチックフィルム、セラミックフィルムなどがあります。

LOM 層状実体製造技術の概略図 (画像提供: Antarctic Bear)
LOM 印刷アニメーションのデモンストレーション (出典: youtube.com)
LOM プロセスには、実は依然として従来の切断技術の影が残っていることに気づくのは難しくありません。しかし、大きな原材料を切断するのではなく、元のコンポーネントモデルを複数の層に分割し、層ごとに切断します。 LOMプロセスはさまざまな材料をサポートしていますが、市場に出回っている材料のほとんどは紙を原料としているため、印刷後はサンドペーパーで研磨し、シーリングペイントで防湿処理する必要があります。そうしないと、印刷されたオブジェクトは湿気の浸透の影響を受けやすくなります。
02 LOMの利点と技術的限界
現在、LOM 技術で成熟して使用できる材料は、FDM 装置の材料に比べてはるかに少ないです。最も成熟し、一般的に使用されている材料は、感熱接着剤でコーティングされた繊維紙です。原材料の制限により、最終的な印刷製品の性能は高級木材と同等にしかなりません。そのため、この技術の推進と応用にはある程度制限があります。一般的に言えば、LOM 印刷技術の利点は主に次の点にあります。

成形速度が速くなります。 LOM は断面全体を印刷する必要がなく、レーザービームを使用してオブジェクトの輪郭を切り取るだけでよいため、成形速度が速く、内部構造が単純な大型オブジェクトの加工によく使用されます。
低コスト。化学反応が伴わないため、大きな物体の製造にも使用できます。
収縮や反りがなく、サポート構造を設計して構築する必要もありません。
より高い精度。ワークピースの Z 方向の精度は 0.2 ～ 0.3 mm に達し、X 方向と Y 方向の精度は 0.1 ～ 0.2 mm に達します。

LOM の欠点も非常に大きく、主に次の点に反映されています。

原材料によって制限されるため、成形部品の引張強度と弾性は劣ります。
中空構造部品は製造できません。細かい形状の物体を構築することは難しく、単純な構造の物体に限られます。
後処理プロセスは複雑です。プロトタイプは吸湿・膨張しやすいため、防湿処理などの処理が必要です。
Z軸の精度は材料層の厚さによって決まるため、微細な物体を直接構築することは困難です。
特殊な実験室環境が必要であり、維持費も高額です。

03 LOMテクノロジーの応用
LOM技術自体の欠陥により、この技術を使用した製品は比較的少なく、応用産業も比較的狭いです。現在、以下の分野で広く利用されています。

新製品開発における外観評価や構造設計検証に活用する紙・フィルム等の素材で作られた機能部品を直接製造します。
真空射出成形機を使用してシリコンゴムの型を製作し、少量の新製品を試作します。
鋳造用金属型、鋳造用ロストフォーム型、パラフィン部品用ワックス型等の迅速金型製作。

LOM 技術を使用して作られた自動車ヘッドライトのプロトタイプ (画像提供: 華中科技大学)
LOM 技術を使用して作られた自動車モデル (写真提供: Antarctic Bear)

LOM技術で作られたねずみ鋳鉄鋳物と試作品

LOM 技術を使用して作成された地形図モデル (画像ソース: 3ders.com)
LOM テクノロジーを使用して作成されたポートレートモデル (画像ソース: 3ders.com)
LOM 技術を使用して作成されたカラーモデル (画像ソース: インターネット)
現在の3Dプリント市場では、FDM、SLA、SLMなどの印刷技術が主流を占めており、LOM技術は徐々に淘汰されつつある技術であると多くの人が言っています。しかし、ある時、LOM 技術の開発責任者が Xiao Xiong にこう言いました。「市場でテストしてみましょう。その存在自体に価値があります。」これについてどう思いますか？
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