بررسی انواع فناوری پرینت سه بعدی(بخش اول)

پلیمریزاسیون (VAT):

در این مقاله فیلامنت 1001 قصد دارد به بررسی پلیمریزاسیون و فیوژن بستر پودری که از هفت نوع اصلی فناوری پرینت سه بعدی در جهان می باشد بپردازد.

پلیمریزاسیون به چه نامی معروف است؟؟ طریقه کار این نوع پرینتر به چه صورت می باشد؟

پلیمریزاسیون Vat (که به آن پرینت سه بعدی رزین نیز گفته می شود) خانواده ای از فرآیندهای پرینت سه بعدی است که از یک منبع نور برای پخت (یا سخت شدن) انتخابی رزین فتوپلیمر در یک خمره استفاده می کند.

به عبارت دیگر، نور دقیقاً به نقطه یا ناحیه خاصی از پلاستیک مایع هدایت می شود تا آن را سخت کند. هنگامی که لایه اول سخت شد، پلتفرم ساخت (بسته به پرینتر) به مقدار کمی (معمولاً بین 0.01 تا 0.05 میلی متر) به بالا یا پایین حرکت می کند و لایه بعدی پخته می شود و به لایه قبلی می پیوندد. این فرآیند لایه به لایه تکرار می شود تا قسمت سه بعدی شکل بگیرد.

انواع فناوری پرینتر سه بعدی

انواع فناوری پرینت سه بعدی: استریولیتوگرافی (SLA)، نمایشگر کریستال مایع (LCD)، پردازش نور دیجیتال (DLP)، میکرو استریولیتوگرافی (µSLA) و غیره.

ویژگی و کاربردهای این دسته:

مواد: رزین های فتو پلیمر (ریخته گری، شفاف، صنعتی، زیست سازگار و غیره)

دقت ابعادی: ± 0.5٪ (حد پایین ± 0.15 میلیمتر یا 5 نانومتر با µSLA)

کاربردهای رایج: نمونه های اولیه پلیمری قالب تزریقی و قطعات مصرفی نهایی، ریخته گری جواهرات، کاربردهای دندانپزشکی، محصولات مصرفی

نقاط قوت: سطح صاف، جزئیات ویژگی های ظریف

استریولیتوگرافی (SLA)

SLA دارای وجه تمایز تاریخی اولین فناوری پرینت سه بعدی در جهان است. استریولیتوگرافی توسط چاک هال در سال 1986 اختراع شد و او حق اختراع این فناوری را به ثبت رساند و شرکت 3D Systems را برای تجاری سازی آن تأسیس کرد. امروزه، این فناوری برای علاقمندان و متخصصان طیف وسیعی از سازندگان پرینترهای سه بعدی در دسترس است.

فناوری پرینتر سه بعدی از نوع SLA چگونه برای ما پرینت می کند؟؟

یک پرینتر SLA از آینه‌هایی استفاده می‌کند که به عنوان گالوانومتر یا گالووس شناخته می‌شوند که یکی در محور X و دیگری روی محور Y قرار دارد. این گالوانومترها به سرعت یک پرتو لیزر (یا دو) را در یک خمره رزین هدف قرار می دهند، به طور انتخابی یک مقطع از شی را در داخل این ناحیه ساختمان سخت کرده و جامد می کنند و لایه به لایه آن را ایجاد می کنند.

از آنجایی که هر لایه درست در مکان های مناسب پخت می شود، سپس به سمت بالا حرکت می کند (تقریباً نامحسوس) تا لایه رزین سخت شده را بیرون بکشد و فضایی را برای لایه مایع دیگری ایجاد کند که سپس توسط لیزر پخت می شود.

سوالی که بعد از مطالعه این قسمت در ذهن شما پیش می آید این است که اکثر پرینترهای SLA از چه چیزی برای پخت قطعات استفاده می کنند؟

لیزر حالت جامد 

فیلامنت 1001 معایب این نسخه از پلیمریزاسیون vat که در مقایسه با روش بعدی ما (DLP) این می باشد که:

یک نور را برای سخت شدن کل لایه به یکباره می‌تاباند، یک لیزر نقطه‌ای برای ردیابی سطح مقطع یک جسم طولانی‌تر طول می‌کشد. با این حال،لیزرها می توانند نور قوی تری تولید کنند که برای برخی از رزین های درجه مهندسی مورد نیاز است.

فیوژن بستر پودری

همجوشی بستر پودری (PBF) یک فرآیند پرینت سه بعدی است که در آن یک منبع انرژی حرارتی ذرات پودر (پلاستیک، فلز یا سرامیک) را به صورت انتخابی ذوب می‌کند تا یک جسم جامد را لایه به لایه ایجاد کند.

این فرآیند چگونه برای ما پرینت می کند؟؟ 

پرینترهای سه بعدی همجوشی بستر پودری، یک لایه نازک از مواد پودری را روی صفحه پرینتر پخش می کنند، معمولاً با یک تیغه، غلتک یا برف پاک کن. انرژی، معمولاً از یک لیزر، نقاط خاصی را روی لایه پودر ذوب می کند، سپس لایه پودری دیگری رسوب می کند و به لایه قبلی ذوب می شود.

زیرگروه های این نوع فرآیند به طور کلی با مواد مورد استفاده و نوع منبع انرژی مشخص می شوند.

انواع فناوری پرینت سه بعدی در این فرآیند

تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)، همجوشی بستر پودر لیزری (LPBF)، ذوب پرتو الکترونی (EBM)

مواد:

پودر پلاستیک، پودر فلز، پودر سرامیک

دقت ابعادی:

± 0.3٪ (حد پایین 0.3 ± میلی متر)

کاربردهای متداول:

مجرای پیچیده (طرح های توخالی)،تولید قطعات کم مصرف

نقاط قوت:

قطعات کاربردی،خواص مکانیکی،هندسه های پیچیده

نقاط ضعف :

هزینه بالاتر برای ماشین آلات، اغلب مواد گران قیمت، سرعت ساخت کندتر

تف جوشی لیزری انتخابی (SLS)

تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) با استفاده از لیزر اجسامی را از پودر پلاستیک ایجاد می کند.

فناوری پرینتر سه بعدی از نوع SLS چگونه برای ما پرینت می کند؟؟

مرحله اول

ابتدا یک سطل پودر پلیمر تا دمایی درست زیر نقطه ذوب پلیمر گرم می شود.

مرحله دوم

 در مرحله بعد، یک تیغه یا برف پاک کن لایه بسیار نازکی از مواد پودری  معمولاً به ضخامت 0.1 میلی متر را روی یک سکوی ساختمانی قرار می دهد. یک لیزر (CO2 یا فیبر) سپس شروع به اسکن سطح طبق الگوی ارائه شده در مدل دیجیتال می کند. لیزر به طور انتخابی پودر را متخلخل می کند و سطح مقطع جسم را جامد می کند.

مرحله سوم

هنگامی که کل سطح مقطع اسکن می شود، سکوی ساخت به ضخامت یک لایه در ارتفاع حرکت می کند. تیغه پوشش مجدد یک لایه پودر تازه را در بالای لایه اخیراً اسکن شده رسوب می دهد و لیزر مقطع بعدی جسم را روی مقاطع عرضی که قبلاً جامد شده است متخلخل می کند.

این مراحل تا زمانی که همه اشیا ساخته شوند تکرار می شوند. پودری که زینتر نشده است برای حمایت از اجسام در جای خود باقی می ماند که نیاز به ساختارهای پشتیبانی را کاهش می دهد یا از بین می برد. پس از برداشتن قطعه از بستر پودری و تمیز کردن، دیگر مراحل پس از پردازش مورد نیاز نیست. 

ده‌ها فاکتور متمایز کننده در بین پرینترهای سه بعدی SLS وجود دارد،که مهمترین آنها عبارت اند از

اندازه آنها، قدرت و تعداد لیزرها، اندازه نقطه لیزر، زمان و نحوه گرم شدن بستر و نحوه توزیع پودر.

متداول ترین فیلامنتی که در پرینت سه بعدی SLS استفاده می شود نایلون (PA6, PA12) است.

کلام آخر

اینکه پلیمریزاسیون خانواده ای از فرآیندهای پرینت سه بعدی است و یکی از پرکاربردترین فناوری پرینت سه بعدی در این نوع فرآیند،SLA می باشد.

همجوشی بستر پودری یک فرآیند پرینت سه بعدی است و یکی از پرکاربردترین فناوری پرینت سه بعدی در این نوع فرآیند،SLS می باشد.

با ما همراه باشید تا در بخش دوم مقاله به انواع دیگر فناوری پرینت سه بعدی بپردازیم.

منبع:

برخی مطالب از سایتhttps://all3dp-com ترجمه شده است.