استریولیتوگرافی (SL) – معرف تکنولوژی های پرینتر سه بعدی

پرینتر سه بعدی SLA استریولیتوگرافی

کلید واژه

SLA، SL

 

شرح فرایند

تکنولوژی استریولیتوگرافی برخلاف تکنولوژی های دیگر، از یک مایع رزین و تابیدن اشعه بر روی این مایع و در نهایت جامد شدن آن و ساختن نمونه استفاده می شود SLA. استریولیتوگرافی دارای چهار بخش اصلی می باشد: مخزنی که با پلاستیک مایع (پلیمر) پوشانده می شود، پلت فرم سوراخ داری که حجم مخزن را کاهش می دهد، اشعه ماوراء بنفش (UV) و فایل سه بعدی که پلت فرم و جهت تابش اشعه را کنترل می کند.

نمونه سازی در تکنولوژی استریولیتوگرافی بدین شرح است که ابتدا لایه ای نازک بر روی پلت فرم های سوراخ دار گذاشته می شود و سپس با تاباندن اشعه به سطح پلت فرم، اولین لایه به وسیله فایل سه بعدی آن ساخته می شود و پس از آنکه مخزن پلت فرم کاهش یافته و لایه اول به صورت جامد و جسمی سخت تبدیل شد، سطح جدیدی از پلیمر را به پلت فرم اضافه کرده و دوباره با تاباندن اشعه لایه بعدی به لایه قبل چسبیده و شروع به سفت و سخت شدن می کند. این روند برای تمامی لایه های جسم مورد نظر تکرار می شود تا نمونه کامل شود. سپس نمونه را از پلت فرم جدا ساخته و برای از بین بردن رزین های اضافی، جسم را در کوره ای از اشعه پخت می دهیم تا به شکل واقعی نمونه نزدیک شود. استریولیتوگرافی فرایندی لیزری است که با رزین های پلیمری کار میکند که در برار اشعه لیزر واکنش داده و عمل آوری می شوند. استریولیتوگرافی (SL) عموما بعنوان اولین فرآیند پرینت سه بعدی شناخته می‌شود؛SL  فرآیندی لیزری است که با رزین های فوتوپلیمری کار می‌کند که در برابر لیزر واکنش می‌دهند و عمل‌آوری می‌شوند تا خیلی درست و دقیق جامد شوند و قطعاتی بسیار دقیق تولید کنند. این مسیر فرآیندی پیچیده است، اما به بیان ساده رزین فوتوپلیمر در ظرفی نگهداری می‌شود که کفه ی داخلی آن متحرک است. پرتوی لیزر در جهت محورهای X و Y در سطح رزین مایع و مطابق با داده‌های سه‌ بعدی حرکت می‌کند که در اختیار پرینتر سه بعدی قرار گرفته‌اند، و دقیقا در مکانی که لیزر به سطح رزین می‌تابد سطح رزین سخت می‌شود. وقتی یک لایه کامل شد، کفه ی متحرک موجود در ظرف حاوی رزین (در جهت محور Z) اندکی پایین می‌رود و لایه بعدی با لیزر پیاده می‌شود. این روند ادامه می‌یابد تا کل شی تکمیل شود و بعد کفه ی ظرف بالا می‌آید و از ظرف خارج می‌شود تا شی مورد نظر خارج شود.

 

مزایا و معایب

بدلیل ماهیتِ فرآیندِ SL، بخشهایی از این قطعات به ساختارهای حمایتی(Support) نیاز دارند، خصوصا بخشهایی که به قسمتی از بخشهای فوقانی تکیه دارند یا بخشهایی که از قسمتهای زیرین جدا هستند. این ساختارها باید بصورت دستی خارج شوند. در رابطه با مراحل عمل آوری ثانویه، بسیاری از اشیایی که بصورت سه بعدی و با استفاده از استریولیتوگرافی (SL) چاپ می‌شوند باید تمیز و عمل‌آوری شوند. این عمل‌آوری عبارت است از تابش نور شدید به قطعه ی ساخته شده در ماشینی شبیه به فر تا به این ترتیب رزین کاملا سخت می شود. استریولیتوگرافی کلا بعنوان یکی از دقیقترین فرآیندهای پرینت سه بعدی محسوب می‌شود که در قطعات حاصله سطوح بسیار دقیقی شکل می‌گیرند. اما عوامل محدود کننده ی آن عبارتند از: ضرورتِ مراحل عمل‌آوری پس از ساخت و نیز ثبات و استحکام قطعات با گذشت زمان، چرا که ممکن است شکننده‌تر شوند. قطعات بزرگ را می توان با دقت بسیار بالا و سطوح پایانی کامل و با دقت بالا را با این روش تولید کرد. با این حال، استریولیتوگرافی تنها با فتوپلیمرها کار می کند که در طول زمان پایدار نیستند و خواص مکانیکی خوبی ندارند. این تکنولوژی می تواند دقت بسیار خوب، سطح و جزئیات را به دست آورد. استریولیتوگرافی تنها با مواد فتوپلیمر کار می کند. بنابراین خواص مکانیکی قطعات در طول زمان با دوام نیست. علاوه بر این، مواد گران هستند و روند ساخت آهسته است.

استریولیتوگرافی یکی از بهترین راه های تولید نمونه های اولیه بسیار دقیق، با دوام و ارزان قیمت است. چاپگرهایی که با این روش نمونه سازی را انجام می دهند قادر هستند اشیاء با پیچیدگی های بسیار بالا را که به روش سنتی بسیار وقت گیر است و از دقت پائینی برخورداراست را به راحتی و با دقت بسیار بالا بسازد. در بسیاری از صنایع مانند پزشکی، از این روش برای تولید نمونه های اولیه و در مواردی نمونه های پایانی خود استفاده می کنند. امروزه خودرو سازان برای تولید بسیاری از قطعات به عنوان مثال دستگیره های ماشین به جای استفاده از روش زمان بر ریخته گری از SLA استفاده کرده که این نمونه ها می توانند برای سنجش عملکرد و ظاهر نمونه های واقعی به کار برده شوند و حتی در مواردی به عنوان الگویی جامع برای سنجش خودروسازی باشند. این روش که اولین فرآیند افزایشی برای نمونه سازی سریع است در میان قدیمی ترین روش های چاپ سه بعدی هنوز هم بسیار متداول بوده و شرکتهای بسیاری از این فرایند برای ساخت نمونه های اولیه ارزان قیمت؛ با کیفیت و سریع مشتریان خود استفاده میکنند.

 

حوزه های کاربرد

تولید سریع مدلهای اولیه (برای آزمایش کردن)، مدلهای کم هزینه، با جزئیات خوب و دقت بسیار بالا ساخته می شوند. مواردی که دقت و پرداخت سطح ضرورت چندانی ندارد. وقتی جزئیات پیچیده و یا سطحی بسیار صاف ضرورت دارد. وقتی قدرت و دوام مدل اهمیت چندانی ندارد (مدلهایی که از رزین ساخته شده اند، اگر برای مدتی طولانی در معرض نور خورشید قرار بگیرند، آسیب میبینند) برای تولید قالبهایی برای قالب گیری تولید انبوه (برای مثال، تولیدکنندگان جواهرات یا اسباب بازی)

 

حداکثرمحدوده ساخت(محدوده کاری)  ۲’۱۰۰ x 700 x 800 mm3
حداقل اندازه ابعاد  ۰٫۱ mm
تحمل نمونه)مقاومت نمونه)  +/-۰٫۱۵ mm
حداقل ضخامت لایه  ۰٫۰۱۶ mm

 

زنجیره فرآیند

قطعات استریولیتوگرافی اغلب در یک کوره اشعه ی ماوراء بنفش( UV ) پس پردازش (بهبودسازی) می شوند و تکیه گاه ها (ساپورت ها) حذف می شوند.

 

برنامه ریزی قبل از تولید

تکنولوژی های چاپ سه بعدی برای تولید نمونه نیازمند طراحی سه بعدی نمونه به وسیله نرم افزارهای سه بعدی سازی هستند. تولیدکنندگان و دیگر استفاده کنندگان پرینترهای سه بعدی با استفاده از فایل های خروجی نرم افزارهای مورد نظر می توانند طرح مجازی نمونه خود را پیش از تولید مشاهده کرده و از عملکرد نمونه واقعی خود با استفاده از نمونه سازی اولیه و چاپ سه بعدی اطمینان حاصل کنند. در چاپ سه بعدی یا تولید افزایشی فرمت فایل های مورد استفاده باید به گونه ای باشد که دستگاه بتواند آن را شناسایی و اجرا کند که این فرمت استاندارد در بیشتر پرینترهای سه بعدی ، STl می باشد. این چاپگرها که با ساخت لایه ها بر روی هم عمل نمونه سازی را انجام می دهند نیازمند برش مقطعی از فایل سه بعدی هستند که فرمت SLA این فایل های سه بعدی را با برش به صورت مقطعی برای دستگاه قابل شناسایی می کند.

 

پس پردازش

حذف سازه های پشتیبانی: سازه های پشتیبانی (ساپورت ها)حذف می شوند.

سطح پایانی: سطح پایانی قطعات را می توان بهبود بخشید – از بین بردن مواد (به عنوان مثال، پرداخت، سنگ زنی..) و یا با اضافه کردن مواد (به عنوان مثال رنگ، پوشش)

 source: https://www.additively.com/en/learn-about/3d-printing-technologies

۱۳۹۶-۱۲-۲۱ ۰۹:۳۹:۱۵ +۰۳:۳۰