Schichtlamination (LOM)

Schichtlamination (LOM)

Quelle: Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg

Autor / Gate Keeper

• Prof. Dr. Nahum Travitzky
• Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg
• Department Werkstoffwissenschaften
• Institut für Glas und Keramik
• Martensstraße 5
• 91058 Erlangen
   
• Tel.: +49 9131 85-28775
  Fax: +49 (0) 9131 8528311
• E-Mail:nahum.travitzky@fau.de

Laminated Object Manufacturing (LOM) ist eines der ältesten und etabliertesten generativen Fertigungsverfahren [1-6]. Die Herstellung dreidimensionaler Bauteile erfolgt aus Materialien, die in Blatt oder Folienform vorliegen (z.B. keramische Grünfolien oder präkeramische Papiere) [3, 4]. Diese werden zunächst mit der Bauplattform beziehungsweise dem bereits erzeugten Materialblock laminiert. Die Verbindung erfolgt durch ein auf der Unterseite des Blattes aufgebrachtes thermoplastisches Adhäsiv. Durch Aufbringen von Druck und hohen Temperaturen mittels einer beheizten Walze oder Platte wird eine stoffschlüssige Verbindung erzeugt. Nach der Lamination wird der Querschnitt des Bauteils in der hergestellten Schicht mittels eines Lasers (Abb. 1) oder eines Schleppmessers ausgeschnitten. Nach Absenkung der Arbeitsplattform um eine Lagendicke wird erneut eine Papierlage auflaminiert und sooft wiederholt, bis das Bauteil erzeugt ist. Nach Entnahme des Laminates aus der Anlage wird das Überschussmaterial entfernt. Danach liegt das fertige Bauteil vor. Nach thermischen Behandlungen (z.B. Pyrolysieren, Sintern und Metallschmelzinfiltration) und Oberflächennachbearbeitung können dichte Keramikbauteile erzielt werden. Abb. 2 zeigt beispielsweise die mittels LOM hergestellten Bauteile aus oxidischen und nicht-oxidischen Keramiken [1, 4-6]. Die neuartige Kombination von LOM und CNC führt zur Verbesserung der Oberflächenqualität von hegestellten Bauteilen (Abb. 2 d). Das Laminated Object Manufacturing kann als eine Art Hybridverfahren zwischen den „subtraktiven“ und den „additiven“ Verfahren angesehen werden: der Aufbau der Bauteile erfolgt zwar schichtweise („additiver“ Prozess), der Querschnitt des Bauteiles wird allerdings in jeder Schicht herausgeschnitten („subtraktiver“ Prozess). Wegen der kostengünstigen Ausgangsmaterialien lassen sich große Modelle preiswert realisieren. Da das überstehende Papier als Stützstruktur fungiert, entfällt das Aufbringen von Stützmaterial wie beim Fused Deposition Modeling (FDM). Der beim Auspacken der LOM-Bauteile entstehende Überstand kann problemlos entsorgt oder recycelt werden.

Abb. 1:      Schematische Darstellung des LOM-Verfahrens mittels Laser [6].

Abb. 2: a): Reaktionsgebundenes SiSiC-Zahnrad aus SiC-gefüllten präkeramischen Papieren, hergestellt mittels LOM und Siliziumschmelzinfiltration [1]; b): Turbinenschaufel aus Al₂O₃-präkeramishem Papier [6]; c): Bauteile aus Li₂O-ZrO₂-SiO₂-Al₂O₃ Glaskeramik nach LOM und Sintern [4, 5] und d): Polymerabgeleitete Keramikbauteile, hergestellt mittels LOM/CNC [1]

Literatur

[1] Travitzky N, Bonet A, Dermeik B, Fey T, Filbert-Demut I, Schlier L, et al. Additive manufacturing of ceramic-based materials. Advanced Engineering Materials. 2014;16:729-54.

[2] Weisensel L, Travitzky N, Sieber H, Greil P. Laminated object manufacturing (LOM) of SiSiC composites. Advanced Engineering Materials. 2004;6:899-903.

[3] Windsheimer H, Travitzky N, Hofenauer A, Greil P. Laminated Object Manufacturing of Preceramic‐Paper‐Derived Si? SiC Composites. Advanced Materials. 2007;19:4515-9.

[4] Gomes C, Travitzky N, Greil P, Acchar W, Birol H, Pedro Novaes de Oliveira A, et al. Laminated object manufacturing of LZSA glass-ceramics. Rapid Prototyping Journal. 2011;17:424-8.

[5] Gomes CM, Rambo CR, De Oliveira APN, Hotza D, Gouveˆa D, Travitzky N, et al. Colloidal processing of glass–ceramics for laminated object manufacturing. Journal of the American Ceramic Society. 2009;92:1186-91.

[6] Travitzky N, Windsheimer H, Fey T, Greil P. Preceramic Paper‐Derived Ceramics. Journal of the American Ceramic Society. 2008;91:3477-92.