Sheet Lamination: 3D-print teknologi med uudnyttet hastighedspotentiale

Sheet Lamination - eller Laminated Object Manufacturing (LOM) - blev førhen brugt til arkitektoniske landskabsmodeller. Men teknologiens anvendelsesmuligheder er mange – og i fremtiden kan rotationsprocessen fra Sheet Lamination være med til at optimere hastigheden på andre 3D-print teknologier.

Inden for 3D-print findes der syv forskellige overordnede teknologier, og især én af teknologierne - Sheet Lamination – skiller sig lidt ud fra de andre. Den overvejende forskel finder man i teknologiens navn, som henviser til, hvordan ark-materialer såsom papir-, plastik- eller metalplader bliver lamineret. I modsætning til andre 3D-print teknologier, så er byggematerialet (feedstock) hele lag, enten som enkelte ark eller materiale på en rulle.

- Helt originalt vil du have en kæmpestor rulle med fx papir eller metal. Den ruller du så hen over dit byggeområde, der kan være limet på i forvejen - alternativt kan du have en separat limningsproces. Herefter vil man lægge rullen med papiret eller metallet hen over og trykke. For metaller benyttes ofte ultralyd til at sammenføje lagene. Dette bliver efterfulgt af enten en laser eller kniv, der undervejs skærer emnet fri, forklarer Brian Lykke Christensen, konsulent på Teknologisk Institut.

Alt imens emnet løbende skæres fri fra byggeplatformen, bliver det omkringliggende materiale fritskåret som mindre firkanter, og efterfølgende brækkes det væk.

Videoen herunder giver en ide om, hvordan det ser ud i praksis.

Anvendelsen spænder fra arkitektoniske parter til funktionsparter

Da teknologien printer med materialer i rulleform, giver det visse begrænsninger på materialefronten, hvor teknologien typisk er begrænset til at printe med enten plastik, metal eller papir. Men selvom teknologien har begrænset adgang til materialer, er anvendelsesmulighederne mange, og de spænder fra arkitektoniske parter til funktionsparter.

- Traditionelt set har teknologien været brugt inden for arkitektoniske landskabsmodeller, hvor man har tilført farve til papiret. Sådan et print vil dog ikke have nogen mekanisk brugbar styrke, og derfor kan det kun fungere som skuemodel, lyder det fra Brian Lykke Christensen, som tilføjer:

Når man printer med farve, vil det kun være papirets kanter, der bliver farvet. Derudover er det også papirtykkelsen, der bestemmer tykkelsen af lag. Afhængigt af hvad man ønsker ved sit print, vil man i nogle tilfælde printe med tykt papir i god kvalitet, mens man i andre tilfælde vil printe med tyndt papir, fordi det giver en bedre laghøjde og færre ’trapper’

- Brian Lykke Christensen, Teknologisk Institut

Endnu ikke udbredt i industrien

I modsætning til papirprint bliver metalprint inden for Sheet Lamination ofte printet til at fungere som funktionsparter. Men ligesom alle andre 3D-print teknologier har Sheet Lamination også sweet og hot spots.

- Det handler egentligt bare om, hvordan et emne kan matche en potentiel produktionslinje. Ved Sheet Lamination har man fx mulighed for at bruge det stål, man allerede har på folie for at få det til at passe ind. Når det er sagt, er teknologien heller ikke voldsomt udbredt i industrien, fordi fordelene har været for få i forhold til de ulemper, der også har været, fortæller Brian Lykke Christensen.

Halter på de indre kanaler og genanvendelse af materialer

I dag er 3D-print bredt anerkendt for sin store designfrihed, som bl.a. muliggør print af komplekse indre geometrier. Og særligt ved indre geometrier halter Sheet Lamination efter andre 3D-print teknologier på grund af arkprocessen, som gør det komplekst at lave indre kanaler.

Foruden den manglende mulighed for at lave indre kanaler, er en anden svaghed ved Sheet Lamination, at der kan være et stort materialespild, fordi genanvendelsesprocessen for restmaterialet er mere kompleks sammenlignet med andre 3D-print teknologier.

- Det vil ofte være nødvendigt at købe store styktal af ruller med materiale, men til gengæld vil det også være relativt billigt stykmateriale, fordi du skal bruge den samme type materiale, som du også bruger andre steder, fortæller Brian Lykke Christensen og uddyber:

- Dog er der meget spild, fordi du bygger med fuld volumen i både højde, dybde og brede. Derfor vil det heller ikke være alt, der bliver brugt til dit emne. Men alt det, der skæres fra, kan ikke bare tages ud og startes forfra med, når emner bliver printet i store ruller. Derfor er det en større genanvendelsesproces, hvor man typisk også skal have skilt noget lim væk fra materialet.

Kombination af 3D-print teknologier kan give nye muligheder

Selvom teknologien på nuværende tidspunkt ikke er særligt anvendt i industrien, betyder det ifølge Brian Lykke Christensen ikke, at det bliver ved med at være sådan.

I forhold til mulighederne inden for Sheet Lamination er der begyndt at ske flere spændende ting på udviklingsfronten. Blandt andet er Evolve begyndt at bruge trykteknologien fra Sheet Lamination til pulverprint. Det betyder, at man undgår et stort materialespild, og samtidig kan man få rigtig meget fart på

- Brian Lykke Christensen, Teknologisk Institut

- Fx har støbning anvendt CNC-bearbejdning i årtier, så det er der ikke noget nyt i, men vi mangler at se det fulde billede af 3D-print som en del af den her proces. Og det kan meget vel være der, hvor Sheet Lamination får en form for genopblussen. I hvert fald kan Sheet Lamination være en proces, der kan passe godt til de industrielle behov - og særligt de steder hvor hastighed og styktal skal op, og hvor man kan arbejde rundt om processens indlejrede begrænsninger, forklarer Brian Lykke Christensen.

Hastigheden fra trykpressen er ikke til at tage fejl af

For alle 3D-print teknologier er hastigheden en helt essentiel faktor i forhold til prisen: Jo langsommere man printer, jo højere bliver prisen. Omvendt: Jo hurtigere man printer, jo flere emner kan man nå at producere, og derved kan man komme ned i pris.

- Når man taler om behov, er det jo også en fordel, at du med Sheet Lamination kan få noget af den hastighed med, som du har fra rotationspressen, hvor man ikke skal tage fejl af, hvor hurtigt det går. Samtidig er det også en generel udfordring ved 3D-print, at det er en transitorisk bevægelse, hvilket vil sige, at det bevæger sig frem og tilbage. Her kan man sammenligne med, hvor hurtigt det går, når tingene i stedet skal rotere, og derfra kan man begynde at printe rigtigt hurtigt, lyder det fra Brian Lykke Christensen.

Foruden en hurtig printproces foregår fremstillingen også ved lave temperaturer, hvilket betyder, at du ikke skal have høje smeltepunkter. Det åbner op for en yderligere effektivisering af processen, fordi der ikke er nedkølingstid, og dermed opnår man også en energibesparelse.

Vil du vide mere om Sheet Lamination eller Industriel 3D-print?

Er man som virksomhed interesseret i at høre mere om mulighederne inden for Sheet Lamination eller de andre 3D-print teknologier, så har Teknologisk Institut en bred faglig viden. Derudover tilbyder Teknologisk Institut også et gratis online basiskursus, som giver et hurtigt indblik i teknologiens muligheder og begrænsninger.