همه چیز درباره پرینتر سه بعدی رزین - استریولیتوگرافی SLA

SLA (Stereolithography) یکی از اولین فناوری های چاپ سه بعدی بود که تجاری شد. این از رزین اکریلیک یا رزین های دیگر استفاده می کند که باید با استفاده از لیزر فرابنفش (UV) پخت شوند. این فناوری به طرق مختلف بازتفسیر شده است. انتخاب مواد آن نیز به طور قابل توجهی افزایش یافته است – اکنون می توانید رزین های سفت، انعطاف پذیر، مقاوم در برابر حرارت، مقاوم در برابر مواد شیمیایی، زیست سازگار و سایر گزینه های رزین را پیدا کنید.

فرآیند SLA یک مدل سه بعدی از یک جزء را می گیرد و آن را به پلاستیک جامد تبدیل می کند. مدل کامپیوتری ابتدا به صورت دیجیتالی به لایه‌ها تقسیم می‌شود تا پرینتر سه بعدی بتواند هر برش را به‌صورت روشی به برش قبل از خود بچسباند. ماشین‌های SLA نمونه‌های اولیه قطعات، اجزای آزمایشی، کمک‌های پزشکی، ابزارها، قطعات تست لوازم آرایشی و بسیاری موارد دیگر را چاپ می‌کنند.

این مقاله درک پس‌زمینه‌ای از تاریخچه، فناوری، مزایا، مواد، کاربردها و مشتقات فناوری SLA ارائه می‌کند.

پرینتر سه بعدی رزین SLA
پرینتر سه بعدی رزین SLA

پرینت سه بعدی رزین SLA چیست؟

SLA یک فرآیند پرینت سه بعدی است که از لیزر UV اسکن کننده برای پردازش لایه سطحی رزین حساس به نور استفاده می کند. رزین در یک حمام عرضه می شود و در اکثریت قریب به اتفاق ماشین های SLA، قطعه به صورت وارونه ساخته می شود. با هر لایه، صفحه ساخت به سمت بالا حرکت می کند و به نظر می رسد که قطعه از پلیمر مایع رشد می کند. ماشین همچنین باید ساختارهای پشتیبانی لازم را برای پشتیبانی از برآمدگی های داخل طرح چاپ کند.

فتوپلیمرهای حساس به اشعه ماوراء بنفش که در این فرآیند استفاده می شوند در مجموع به عنوان “رزین” نامیده می شوند. آنها مونومرهای اکریلیک کاتالیز شده با نور هستند که وقتی در معرض نور لیزر UV قرار می گیرند به هم متصل می شوند. این اصل به دستگاه اجازه می دهد تا جزئیاتی به کوچکی عرض پرتو لیزر ایجاد کند.

مدل های SLA گاهی اوقات در حالت نیمه پخته شده چاپ می شوند. این مدل ها برای تکمیل فرآیند پیوند متقابل نیاز به پس پردازش در قالب قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش اضافی دارند. این مرحله فرآیند اضافی به از بین بردن رزین نیمه جامد که به دلیل پراکندگی برگشتی و پراش پرتو UV کاملاً پخته نشده است، کمک می کند. خواه پس کیورینگ انجام شود یا خیر، تمام قطعات باید پس از اتمام چاپ شسته شوند تا رزین سطح پاک شود. شستشو معمولاً در حمام ایزوپروپیل الکل انجام می شود. برداشتن داربست تکیه گاه چاپ شده پس از آن انجام می شود. مطلب مرتبط: پرینتر سه بعدی FDM چیست؟

منبع نور چاپ سه بعدی رزین SLA چیست؟

منبع نور چاپ سه بعدی SLA یک لیزر UV است که به عنوان مکانیسم پخت دستگاه استریولیتوگرافی عمل می کند. این منبع نور دقیقاً با کاتالیزور مورد استفاده در رزین تنظیم شده است. با این حال، تولید کنندگان مختلف از طول موج های متفاوتی استفاده می کنند. رایج ترین لیزر SLA یک سیستم دیود لیزری با طول موج 395 میکرومتر است. 300-500 مگاوات توان در پرتو تولید می کند که به قطری در حدود 300 میکرومتر موازی شده است. انواع دیگر منابع نور لیزری را می توان در برخی تجهیزات یافت که کاتالیزورهایی متناسب با محدوده فرکانسی آنها هستند. انواع دیگر منابع نور UV در استریولیتوگرافی تمام لایه استفاده می شود. این لامپ ها از یک پروژکتور ساخته شده از آینه های میکروسکوپی (در مورد پردازش نور دیجیتال یا چاپگرهای DLP) یا یک ماسک LCD (معمولاً به عنوان استریولیتوگرافی ماسک دار یا MSLA استفاده می کنند).

در کجا از پرینت سه بعدی SLA استفاده می شود؟

SLA 3D Printing برای کاربردهایی مانند:

  • نمونه سازی: از آنجایی که می توانند شامل جزئیات دقیق باشند، قطعات چاپ شده با SLA می توانند به عنوان مدل های آزمایش مهندسی استفاده شوند.
  • ساخت: SLA قطعات کاربردی را برای موقعیت هایی ایجاد می کند که به انعطاف پذیری زیادی در برابر استرس نیاز ندارند.
  • مهندسی و طراحی محصول: قطعات SLA را می توان به صورت دستی و رنگ آمیزی کرد تا نمونه های اولیه پیش ابزار با کیفیت ایجاد شود.
  • جواهرات: ماشین‌های SLA می‌توانند مقالات تست آرایشی برای جواهرسازان بسازند.
  • کارهای دندانپزشکی: SLA می تواند محصولات دندانپزشکی مختلفی از جمله بافت نرم، دندان، مواد کاشت استخوان و حفره های ریخته گری برای قالب گیری پلی اورتان و سیلیکون ایجاد کند.
  • مراقبت های بهداشتی: فرآیندهای SLA می توانند ایمپلنت های پزشکی را با استفاده از مواد تخصصی تولید کنند.

کاربردهای پرینتر سه بعدی را بدانید.

پرینتر سه بعدی رزینی SLA
پرینتر سه بعدی رزینی SLA

چه موادی در پرینت سه بعدی SLA استفاده می شود؟

چاپگرهای سه بعدی SLA می توانند با استفاده از این مواد چاپ کنند:

  1. رزین های اکریلیک همه منظوره: این مواد در چقرمگی ها و شفافیت های مختلف موجود هستند.
  2. الاستومرهای پلی اورتان انعطاف پذیر: برای قطعات انعطاف پذیر استفاده می شود.
  3. پلی یورتان های سفت و سخت: این ها ارزش آرایشی خوبی دارند، از مواد عمومی بادوام تر هستند و برای قطعات آزمایشی محصول یا نمونه اولیه مناسب هستند.
  4. رزین های سفت و سخت : از نظر شیمیایی و حرارتی پایدار هستند و برای قطعات تست مهندسی مناسب هستند.
  5. رزین های دندانپزشکی و پزشکی: این رزین ها از نظر پزشکی ایمن هستند و ساخت سریع تر، پرداخت های با کیفیت و موارد شفاف مانند محافظ دهان، آتل و غیره را ایجاد می کنند.
  6. رزین های ESD: این رزین ها برای ساخت جیگ های ایمن الکترواستاتیک برای تولید مناسب هستند.

اولین بار از چاپ سه بعدی SLA چه زمانی استفاده شد؟

چاپ سه بعدی SLA اولین بار در دهه 1980 توسط Hideo Kodama ایجاد شد. او اولین کسی بود که از پلیمرهای خشک شده با اشعه ماوراء بنفش برای چاپ برش های نازک پلاستیک از یک حمام رزین نشده استفاده کرد. در سال 1984، چاک هال این فرآیند را استریولیتوگرافی نامید و حق ثبت اختراع را به دست آورد. این حق اختراع از “روش ایجاد اشیاء سه بعدی” با لایه بندی “برش های” متوالی و متقابل شیء محافظت می کرد.

لیزر ماوراء بنفش دستگاه در ایجاد جزئیات دقیق با رزولوشن های دقیق بسیار مفید است. لیزر در سراسر سطح حوضچه رزین اسکن می کند و باعث ایجاد اتصالات عرضی در مواد می شود. SLA نشان دهنده اولین فرآیند موفقیت آمیز تولید افزودنی برای استفاده از برش های لایه ای است. این فناوری در اواسط تا اواخر دهه 80 توسط شرکت 3D Systems به بازار عرضه شد.

بیشتر بدانید: پرینتر سه بعدی فیوژن بستر پودری PBF

چاپ سه بعدی SLA چگونه کار می کند؟

چاپ سه بعدی SLA با حرکت لیزر UV در هواپیما XY کار می کند. نور UV باعث ایجاد کاتالیزور در رزین مونومر مایع می شود. صفحه چاپ از سطح حوضچه رزین شروع می شود و مناطقی که لیزر به رزین و سطح صفحه جامد برخورد می کند سپس پلیمریزه شده و به صفحه ساختمان چسبانده می شود. با تکمیل آن “لایه”، صفحه ساخت به سمت بالا حرکت می کند و به لایه بعدی اجازه می دهد تا خود را به لایه قبلی بچسباند. با تکرار این فرآیند، به نظر می رسد که قطعه از حوضچه مایع خارج شده است. چاپ معمولاً با قسمت پایین شروع می شود و قطعه به صورت وارونه چاپ می شود. 

پس از برداشتن، قطعه باید شسته شود تا رزین های خشک نشده از بین برود. سپس هر عنصر داربست حمایتی را می توان جدا کرد. 

پارامترهای چاپ رزین SLA Printings چیست؟

پارامترهای چاپ دستگاه SLA معمولاً توسط سازندگان ثابت می شود. فقط جهت قطعه و ارتفاع لایه قابل تغییر است. جدول 1 زیر مقایسه ای از دو جهت متداول چاپگر SLA را نشان می دهد:

تنظیماتچاپگرهای SLA پایین به بالا (رومیزی)چاپگرهای SLA از بالا به پایین (صنعتی)

ارتفاع لایه معمولی

25 تا 100 میکرومتر

25 تا 150 میکرومتر

دقت ابعادی

± 0.5٪ (حد پایین: 0.010 ± تا 0.250 میلی متر)

± 0.15٪ (حد پایین: 0.010 ± تا 0.030 میلی متر)

اندازه ساخت

تا 145 × 145 × 175 میلی متر

حداکثر 1500 × 750 × 500 میلی متر

جدول 1. مشخصات چاپگر SLA

چه چیزی پرینت سه بعدی SLA را متمایز می کند؟

SLA از دیگر سیستم ها و فرآیندهای چاپ سه بعدی از طریق طیف گسترده ای از مواد با خواص بسیار متنوع و کیفیت های آرایشی متمایز است. مواد SLA از زمانی که برای اولین بار در بازار ظاهر شدند، به طور قابل توجهی بهبود یافته و متنوع شده اند. یکی دیگر از عوامل متمایز کننده برای SLA، پرداخت سطح آن است که یکی از بالاترین استانداردها در صنعت است. بزرگترین ماشین های SLA برای صنعت خودرو طراحی شده اند و می توانند پانل های کل بدنه، داشبورد و غیره بسازند.

چه گزینه هایی برای پردازش پس از SLA وجود دارد؟

پردازش پس از SLA با حذف رزین “مرط” خشک نشده شروع می شود. چاپگرهای پایین به بالا باید قبل از پردازش پس از تخلیه تخلیه شوند در حالی که تجهیزات از بالا به پایین نیازی به چنین تاخیری ندارند. با این حال، در هر دو مورد، قطعات باید شسته شوند تا مایع باقی مانده از آن خارج شود. اگرچه شستشوی دستی در غرفه اسپری هنوز رایج است، محلول های اتوماتیک برای این مرحله شستشو به بازار عرضه می شوند.

برخی از رزین‌ها به پس‌کور اضافی تحت اشعه ماوراء بنفش نیاز دارند. پس از تکمیل، داربست های پشتیبانی یا به صورت دستی یا توسط تجهیزات خودکار برداشته می شوند. در این مرحله، مدل ها معمولاً کامل در نظر گرفته می شوند. هر گونه پردازش بیشتر مانند سنباده زدن یا رنگ آمیزی معمولاً با هدف بهبود ظاهر آرایشی قطعه انجام می شود.

بیشتر بدانید: درباره فایل STL پرینت سه بعدی چه میدانید؟

برخی از مزایای پرینتر سه بعدی SLA چیست؟

چاپگر سه بعدی SLA طیف گسترده ای از مزیت ها را ارائه می دهد. این موارد در جدول 2 نشان داده شده است:

فواید

خواص مواد

SLA دارای طیف گسترده ای از خواص مواد است که بستگی به تامین کننده دارد.

انعطاف پذیری

تعداد کمی از فرآیندهای چاپ سه بعدی می توانند مواد شبه الاستومری را ارائه دهند، اما SLA گزینه خوبی برای چنین مواردی است. 

تکمیل سطح قطعات

SLA قطعاتی را با سطح عالی تولید می کند. آنها برای پرداخت های با مشخصات بالا مناسب هستند و همچنین به راحتی رنگ را می پذیرند.

جزئیات دقیق قطعات

SLA برای جزئیات دقیق خوب است تا زمانی که تجهیزات، رزین و ارائه دهنده خدمات مناسب انتخاب شود. دستیابی به ویژگی های کمتر از 0.1 میلی متر آسان است.

یکنواختی وضوح

SLA وضوح بالایی در امتداد محور Z دارد اما در XY کمتر است. دقت در انتخاب فرآیند و جهت گیری ساخت مهم است.

تولید قطعات پیچیده

SLA می تواند قطعات پیچیده را با دقت بازتولید کند.

سطوح منحنی

گام های Z روی سطوح منحنی به سختی قابل تشخیص هستند.

فرآیند چاپ

فرآیند چاپ می تواند سریع باشد، با فرض اینکه قسمت کلی در امتداد محور Z چاپگر خیلی بلند نباشد.

جدول 2. مزایای چاپ سه بعدی SLA

برخی از معایب پرینتر سه بعدی SLA چیست؟

اشکالات پرینترهای SLA در جدول 3 نشان داده شده است:

اشکالاتیشرح

هزینه بالای قطعات

قیمت رزین چاپی 200 دلار در هر لیتر است.

مقاومت در برابر سایش

اکثر مواد SLA در موقعیت های سایش یا چسبندگی عملکرد ضعیفی دارند، بنابراین نباید در مجموعه های متحرک استفاده شوند. مواد SLA با مقاومت بالا بهتر هستند اما هزینه بیشتری دارند.

هزینه بالای تجهیزات

قیمت ماشین‌های SLA صنعتی 200000 دلار است در حالی که ماشین‌های رومیزی با قابلیت کمتر از 3750 دلار شروع می‌شوند.

مواد سمی

مواد سمی و فرآیندهای شستشوی مورد استفاده در چاپ SLA نیاز به رسیدگی دقیق دارند.

سیستم مبتنی بر لیزر

سیستم های مبتنی بر لیزر نیاز به نظارت و آموزش ایمنی بسیار دقیق دارند.

نیاز به نگهداری ماشین آلات

لیزرها و رزین مایع، تعمیر و نگهداری ماشین را سخت یا دشوار می کند.

وضوح متفاوت

از آنجایی که وضوح صفحه XY با رزولوشن در امتداد محور Z متفاوت است، ممکن است برخی جزئیات دقیق درست به دست نیاید.

خواص انتخابی مواد

قطعات ساخته شده از رزین های ساده تر و معمولی تر، شکننده هستند و ممکن است تحت یک بار ثابت خزش کنند.

جدول 3. معایب پرینت سه بعدی SLA

آیا پرینتر سه بعدی SLA برای کامپوننت یا پروژه شما مناسب است؟

در اغلب موارد، پاسخ مثبت است. پرینتر سه بعدی SLA برای انواع پروژه ها مناسب است. اپراتورها باید به سادگی مواد مناسب را برای کار انتخاب کنند. اما کار انتخاب فناوری پرینتر سه بعدی فرآیند دشواری است. بسیاری از سبک ها دارای الزامات و قابلیت های همپوشانی هستند. SLA برای قطعاتی که نیاز به سطوح صاف، جزئیات ظریف و وضوح بالا دارند بهترین است. 

3dRD

شرکت صنعت سامه با نام تجاری 3dRD بزرگترین و تخصصی ترین تولیدکننده پرینترهای سه بعدی در ایران

Source: Xometry

به اشتراک بگذارید:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Fill out this field
Fill out this field
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
You need to agree with the terms to proceed

فهرست