در این مقاله قرار است با اصول پرینت سه بعدی استریولیتوگرافی که به عنوان پرینت سه بعدی رزینی نیز شناخته می شود آشنا شده و دریابیم که چرا چاپ سه بعدی SLA اصلی ترین روش پرینت سه بعدی رزینی بوده و هنوز بسیار محبوب و مقرون به صرفه است و همچنین در مورد نحوه عملکرد چاپ سه بعدی SLA و پارامترهای آن بیاموزیم و بفهمیم که کدام مواد و گزینه ها به بهترین وجه با نیازهای قطعه سفارشی هر پروژه مطابقت دارند.
چاپ سه بعدی SLA یا استریولیتوگرافی یک فرآیند پرینت سه بعدی پرکاربرد و محبوب ترین فناوری چاپ رزین است. این فرآیند به دلیل توانایی خود در تولید نمونه های اولیه دقیق، همسانگرد و ضد آب و همچنین قطعات تولیدی با صافی سطح چشمگیر و ظرافت و جزئیات دقیق، جایگاه خود را در فضای تولید افزودنی به عنوان محبوب ترین و اصلی ترین روش چاپ رزین حفظ کرده است.
با وجود مزایای فراوانی که پرینت سه بعدی SLA دارد، دانستن اینکه آیا SLA بهترین نتایج را برای قطعات خاص مورد نظر شما به همراه خواهد داشت، مشکل است. در این مقدمه بر چاپ سه بعدی SLA، ما اصول اولیه فرآیند پرینت سه بعدی تکنولوژی SLA را پوشش می دهیم تا مشخص کنیم که آیا برای کاربرد شما مناسب است یا خیر.
استریولیتوگرافی یا همان SLA چیست؟
استریولیتوگرافی (SLA) یک فرآیند تولید افزودنی است که متعلق به خانواده فوتوپلیمریزاسیون vat است. فوتوپلیمریزاسیون Vat دسته ای از فرآیندهای تولید افزودنی (AM) است که با پخت انتخابی رزین مایع از طریق پلیمریزاسیون هدفمند فعال شده با نور، اجسام سه بعدی را ایجاد میکند.
همانطور که گفته شد فرآیند پرینت سه بعدی SLA که به عنوان پرینت سه بعدی رزینی نیز شناخته میشود یک تکنیک فوتوپلیمریزاسیون Vat به شمار میرود. به طور کلی سه فناوری اصلی چاپ سه بعدی مرتبط با پلیمریزاسیون vat وجود دارد: SLA، DLP و LCD. این سه فناوری همگی از یک منبع نور برای پخت رزین فوتوپلیمر استفاده میکنند اما با تفاوتهای زیر:
- استریولیتوگرافی (SLA): از لیزرهای UV به عنوان منبع نور برای پخت انتخابی یک رزین پلیمری استفاده میکند.
- پردازش نور دیجیتال (DLP) : از یک پروژکتور دیجیتال به عنوان منبع نور UV برای پخت لایه ای از رزین استفاده می کند.
- نمایشگر کریستال مایع (LCD-Liquid Crystal Display): از یک ماژول نمایشگر LCD برای نمایش الگوهای نوری خاص استفاده می کند.
SLA یکی از پرکاربردترین فناوری های فوتوپلیمریزاسیون vat است. در فرآیند پرینت سه بعدی SLA با پخت انتخابی رزین پلیمری به صورت لایه به لایه و با استفاده از پرتو لیزر فرابنفش (UV)، اجسام مورد نظر ساخته میشوند. مواد مورد استفاده در SLA پلیمرهایی گرماسخت(thermoset) و حساس به نور و به شکل مایع هستند.
در سال 1986، SLA به عنوان اولین فناوری چاپ سه بعدی ثبت اختراع و تجاری شد. و حتی امروزه، فناوری پرینت سه بعدی SLA همچنان مقرون به صرفه ترین فناوری پرینت سه بعدی موجود برای ساخت قطعاتی با دقت بسیار بالا یا سطح صاف، به شمار میرود.
پرینت سه بعدی SLA چگونه کار می کند؟
فرآیند چاپ سه بعدی SLA بدین صورت است که :
- ابتدا پلتفرم ساخت در مخزن فوتوپلیمر مایع در فاصلهای به اندازه ارتفاع یک لایه، برای سطح مایع قرار میگیرد.
- لیزر UV لایه بعدی را با پخت و انجماد انتخابی رزین فوتوپلیمر ایجاد می کند.
- در طی بخش انجماد فرآیند فوتوپلیمریزاسیون، زنجیرههای کربن مونومر که رزین مایع را تشکیل میدهند، با نور لیزر UV فعال میشوند و جامد میشوند و پیوندهای ناگسستنی قوی بین یکدیگر ایجاد میکنند.
- پرتو لیزر در یک مسیر از پیش تعیین شده با استفاده از مجموعه ای از آینه ها به نام galvos متمرکز می شود. کل سطح مقطع مدل اسکن شده و بدین ترتیب کل قطعه تولید شده کاملاً منجمد و سفت میشود.
- پس از چاپ، قطعه در حالت خشک نشده کامل قرار دارد. در صورت نیاز به خواص مکانیکی و حرارتی بسیار بالا، نیاز به پس پردازش بیشتر در زیر نور UV دارد.
فرآیند فوتوپلیمریزاسیون غیرقابل برگشت است و هیچ راهی برای تبدیل قطعات SLA به شکل مایع خود وجود ندارد. حرارت دادن این قطعات SLA باعث سوختن آنها به جای ذوب میشود. این به این دلیل است که موادی که با SLA تولید میشوند، برخلاف ترموپلاستیکهایی که در فرآیند پرینت سه بعدی مدلسازی رسوب ذوب شده (فناوری پرینت سه بعدیFDM) استفاده میکنند، از پلیمرهای ترموست ساخته شدهاند.
پارامترهای چاپ SLA چیست؟
اکثر پارامترهای چاپ در سیستم های SLA توسط سازنده تعیین و تثبیت میشوند و قابل تغییر نیستند. تنها ورودیهایی که کاربر وارد میکند ارتفاع لایه و جهت جسم هستند (جهت جسم، محل ساپورت را تعیین میکند).
ارتفاع لایه: معمولا محدوده ارتفاع مناسب برای لایهها بین 25 تا 100 میکرون است. هر چه ارتفاع لایهها کمتر باشد قسمتهای منحنی اجسام را با دقت بیشتری ثبت میکند، اما زمان و هزینه ساخت و احتمال چاپ ناموفق را افزایش میدهد. ارتفاع لایه 100 میکرون برای اکثر کاربردهای رایج مناسب است.
اندازه ساخت: اندازه ساخت، یکی دیگر از پارامترهای مهم برای طراح است. اندازه ساخت بستگی به نوع دستگاه SLA دارد. دو تنظیم اصلی ماشین SLA وجود دارد: جهت گیری از بالا به پایین و جهت گیری از پایین به بالا:
- در پرینترهای بالا به پایین منبع لیزر، بالای مخزن قرار میگیرد و جسم رو به بالا ساخته میشود. پلت فرم ساخت از بالای مخزن رزین شروع میشود و بعد از هر لایه به سمت پایین حرکت میکند.
- در پرینترهای پایین به بالا منبع نور زیر مخزن رزین قرار میگیرد (شکل بالا را ببینید) و جسم وارونه ساخته میشود. مخزن دارای یک کف شفاف با پوشش سیلیکونی است که به نور لیزر اجازه عبور میدهد اما از چسبیدن رزین پخت شده به آن جلوگیری میکند. پس از هر لایه، رزین پخت از کف مخزن جدا میشود، زیرا پلت فرم ساخت به سمت بالا حرکت می کند. به این مرحله لایه برداری میگویند.
جهت گیری از پایین به بالا عمدتاً در چاپگرهای رومیزی مانند Formlabs استفاده میشود و جهت گیری از بالا به پایین عموماً در سیستم های SLA صنعتی استفاده میشود. چاپگرهای SLA پایین به بالا تولید و کارکرد آسانتری دارند، اما اندازه ساخت آنها محدود است. این به این دلیل است که نیروهای وارد شده به قطعه در مرحله لایه برداری ممکن است باعث خرابی چاپ شود. از سوی دیگر، پرینترهای از بالا به پایین میتوانند تا اندازههای ساخت بسیار بزرگ را بدون کاهش دقت، چاپ کنند. طبیعتا قابلیتهای پیشرفته این سیستم ها هزینه بیشتری نیز دارد.
جدول زیر خصوصیات و تفاوتهای کلیدی بین این دو جهت یابی را به طور خلاصه بیان میکند:
| پرینترهای از پایین به بالا(رومیزی)SLA | پرینترهای بالا به پایین(صنعتی)SLA | |
| مزایا | +هزینه کمتر + دسترسی گسترده | + اندازه ساخت بسیار بزرگ + زمان ساخت کوتاه تر |
| معایب | – اندازه ساخت کوچک – ِمحدوده و تنوع متریال قابل استفاده کوچکتر – به دلیل استفاده گسترده از ساپورت، به پس پردازش بیشتری نیاز دارد | – هزینه بالاتر – نیاز به اپراتور متخصص – برای تعویض متریال باید کل مخزن تخلیه شود. |
| تولید کنندگان مطرح | Formlabs | 3D Systems |
| اندازه ساخت | حداکثر تا 145 × 145 × 175 میلی متر | تا 1500 × 750 × 500 میلی متر |
| ارتفاع لایه معمولی | 25 تا 100 میکرومتر | 25 تا 150 میکرومتر |
| دقت ابعادی | ± 0.5% (lower limit: ± 0.010–0.250 mm) | ± 0.15% (lower limit ± 0.010–0.030 mm) |
مشخصهها و ویژگی های پرینت سه بعدی SLA
از مشخصهها و ویژگیهای اصلی چاپ سه بعدی SLA میتوان به نیاز به ساپورت گذاری، امکان ایجاد پیچش و چسبندگی لایهها اشاره کرد. در ادامه به ترتیب به توضیح مختصری درباره هر یک از این موارد خواهیم پرداخت:
1.ساپورت گذاری در پرینت سه بعدی SLA
ساپورت گذاری همیشه در چاپ سه بعدی SLA نیاز است. ساپورتها با همان متریال قطعه چاپ میشوند و پس از چاپ باید به صورت دستی برداشته شوند. جهت قطعه محل و میزان ساپورت را تعیین میکند. توصیه میشود که قطعه طوری باشد که سطوح حساس بصری با ساپورتها تماس نداشته باشند.
چاپگرهای سه بعدی از پایین به بالا و از بالا به پایین SLA از ساپورت گذاریهای متفاوتی استفاده میکنند:
- پرینترهای سه بعدی SLA از بالا به پایین: در این نوع پرینترها باید و نبایدهای ساپورت گذاری مشابه موارد مورد نیاز برای پرینترهای سه بعدی FDM است. در پرینترهای سه بعدی SLA از بالا به پایین برای چاپ دقیق بخشهای معلق یا برآمده و پلها نیاز به ساپورت گذاری داریم. قطعه را میتوان در هر موقعیتی جهت گیری کرد و معمولاً به صورت تخت چاپ میشوند تا میزان پشتیبانی و تعداد کل لایهها به حداقل برسد.
- چاپگرهای سه بعدی SLA پایین به بالا: در پرینترهای سه بعدی پایین به بالا SLA شرایط ساپورت گذاری میتواند پیچیده تر باشد. در این پرینترها بخشهای معلق یا برآمده و پلها همچنان باید ساپورت گذاری شوند، اما به حداقل رساندن سطح مقطع هر لایه مهم ترین معیار است: نیروهای وارد شده به قطعه در مرحله لایه برداری ممکن است باعث جدا شدن آن از صفحه ساخت شوند. این نیروها متناسب با سطح مقطع هر لایه است. به همین دلیل، قطعات به صورت زاویه ای جهت گیری می شوند و کاهش ساپورت دغدغه اصلی نیست.
2.پیچش قطعات رزینی در حین پرینت سه بعدی SLA
یکی از بزرگترین مشکلات مربوط به دقت قطعات رزینی تولید شده از طریق پرینت سه بعدی SLA، احتمال پیچش قطعه است. پیچش در پرینت قطعات رزینی ساخته شده با پرینترهای SLA چیزی شبیه تاب خوردگی در فرآیند پرینت سه بعدی FDM است.
در چاپ سه بعدی SLA در طول فرآیند پخت، رزین پس از قرار گرفتن در معرض منبع نور چاپگر، کمی کوچک میشود. هنگامی که انقباض قابل توجه باشد، تنش های داخلی زیادی بین لایه جدید و مواد جامد شده قبلی ایجاد میشود که منجر به پیچش قطعه میشود.
ساپورت گذاری در پرینت سه بعدی رزینی SLA برای کمک به چسباندن بخشهای در معرض خطر به صفحه ساخت و کاهش احتمال پیچ خوردگی اهمیت زیادی دارد. جهت جسم در حال چاپ و محدود کردن لایه های مسطح بزرگ نیز مهم است. خشک شدن بیش از حد (مثلاً با قرار دادن قطعه در معرض نور مستقیم خورشید پس از چاپ) نیز ممکن است باعث پیچ خوردگی شود.
بهترین راه برای جلوگیری از پیچ خوردگی قطعات رزینی چاپی این است که در طول فرآیند طراحی به آن توجه داشته باشید و تا جایی که ممکن است از استفاده از نواحی بزرگ و نازک و مسطح خودداری کنید، یا ساختاری برای جلوگیری از پیچ خوردگی جسم اضافه کنید.
3.چسبندگی لایهها
قطعات رزینی چاپ شده با SLA دارای خواص مکانیکی ایزوتروپیک (همسانگرد) هستند. این به این دلیل است که عبور تنها یک پاس لیزر UV برای پخت کامل رزین مایع کافی نیست. پاسهای لیزری بعدی به لایههای جامد شده قبلی کمک میکنند تا تا حد بسیار بالایی با هم ترکیب شوند. در واقع در پرینت سه بعدی قطعات رزینی پخت و عمل آوری حتی پس از اتمام فرآیند چاپ نیز ادامه دارد.
برای دستیابی به بهترین خواص مکانیکی، قطعات رزینی پرینت شده با تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA باید با قرار دادن آنها در جعبه پخت تحت نور شدید UV (و گاهی اوقات در دماهای بالا) پس پردازش شوند. این امر سختی و مقاومت دمایی قطعات رزینی چاپ شده را تا حد زیادی بهبود می بخشد اما آن را شکننده تر میکند. نتایج فرآیند پس از پخت قطعات رزینی پرینت شده به روش SLA به صورت زیر است:
- قطعات آزمایشی که روی آنها فرآیند پس پردازش صورت گرفته از بین قطعات چاپ شده در رزین شفاف استاندارد با استفاده از چاپگر SLA رومیزی تقریباً دو برابر بیشتر از مقاومت کششی پس از پخت (65 مگاپاسکال در مقایسه با 38 مگاپاسکال) برخوردار هستند.
- قطعات رزینی پس پردازش شده میتوانند تحت دماهای بالاتر (در حداکثر دمای 58 درجه سانتیگراد در مقایسه با 42 درجه سانتیگراد) کار کنند.
- ازدیاد طول در هنگام شکست در قطعات رزینی چاپ و پس پردازش شده تقریباً نصف است (6.2٪ در مقایسه با 12٪).
گذاشتن قطعه چاپ شده SLA در آفتاب نیز میتواند باعث پخت شود. اما استفاده از پوشش اسپری با رنگ اکریلیک شفاف UV قبل از قرار دادن این قطعات زیر نور آفتاب به شدت توصیه میشود زیرا قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور UV تأثیر مضری بر خواص فیزیکی و ظاهر قطعات SLA دارد – ممکن است پیچ خورده، شکننده شوند یا تغییر رنگ دهند.
دقت چاپ سه بعدی SLA
پرینت سه بعدی SLA یکی از دقیق ترین اشکال پرینت سه بعدی است. میتواند دستیابی به رزولوشن لایه 25 میکرون یا کمتر و ضخامت لایه کمتر از 10 میکرون را به کاربران ارائه دهد. به طور کلی، چاپگرهای سه بعدی SLA صنعتی دقیقتر از پرینترهای سه بعدی SLA رومیزی هستند.
دقت فناوری چاپ سه بعدی SLA آن را قادر میسازد تا قطعاتی با تلورانسهای بسیار ناچیز و همچنین قطعاتی با جزئیات و طرحهای هندسی پیچیده ایجاد کند. با این حال، دقت چاپ پرینت سه بعدی SLA به عوامل متعددی بستگی دارد.
در ادامهی این بخش به بررسی عوامل مختلف تاثیر گذار بر دقت چاپ پرینت سه بعدی SLA میپردازیم:
- ضخامت لایه: هرچه لایههای چاپی شما نازکتر باشد، جزئیات قطعه شما میتواند ریزتر باشد و به چاپ با دقت بالاتر کمک میکند.
- اندازه نقطه لیزری: قطر پرتو لیزر چاپگر حداقل اندازه جزئیات را تعیین میکند و بر دقت چاپگر شما تاثیر میگذارد.
- ویژگیهای ماده مصرفی: ویژگی های رزین مانند ویسکوزیته و میزان رنگدانهی آن میتواند بر دقت ابعادی قطعه و پرداخت سطح تأثیر بگذارد. رزین هایی با ویسکوزیته کم و سطح رنگدانه بالا معمولاً منجر به چاپ دقیق تری میشوند.
- جهت چاپ: قطعات چاپ شده در جهتهای مختلف ممکن است به دلیل عواملی مانند ساپورتها و دینامیک جریان رزین، تغییراتی در دقت نشان دهند.
پرداخت سطح قطعات رزینی چاپ شده با پرینت سه بعدی SLA
چاپ سه بعدی SLA میتواند قطعات با سطوح بسیار صافی را به دست آورد و انتخابی عالی برای ایجاد نمونه های اولیه بصری است چرا که فرآیند چاپ سه بعدی SLA شامل پخت لایه به لایه رزین مایع با لیزر UV است که در نتیجه خطوط لایهها به صورت حداقلی و ناچیز قابل مشاهده است.
انتخاب رزین SLA با ویسکوزیته کم می تواند صافی سطح قطعه شما را بیشتر بهبود بخشد. تکنیک های پس از پردازش مانند سنباده زدن، صیقل دادن یا صاف کردن شیمیایی نیز همینطور است.
خلاصه ای از مشخصهها ویژگیهای اصلی پرینت سه بعدی SLA
در جدول زیر مشخصههای اصلی چاپ سه بعدی SLA برایتان خلاصه شده است:
| استریولیتوگرافی (SLA) | |
| متریال های مورد استفاده | رزین های فوتوپلیمر (ترموست) |
| دقت ابعادی | ± 0.5٪ (حد پایین: ± 0.10 میلی متر) برای پرینترهای رومیزی ± 0.15٪ (حد پایین ± 0.01 میلی متر) برای پرینترهای صنعتی |
| اندازه ساخت عادی | تا 145 × 145 × 175 میلی متر برای پرینترهای رومیزی حداکثر 1500 × 750 × 500 میلی متر برای پرینترهای صنعتی |
| ضخامت رایج برای لایهها | 25–100 µm |
| ساپورت گذاری | همواره مورد نیاز (برای تولید یک قطعه دقیق ضروری است) |
چه موادی برای چاپ سه بعدی SLA استفاده میشود؟
متریالهای قابل استفاده در پرینت سه بعدی SLA به شکل رزینهای مایع هستند که میتوانند بر اساس کاربرد نهایی قطعه انتخاب شوند. رزینها ویژگی های متفاوتی دارند مثلا مقاومت حرارتی، میزان صافی سطح یا مقاومت در برابر سایش آنها میتواند باهم متفاوت باشد. در نتیجه هر کدام از رزینهای موجود در بازار قیمت متفاوتی هم خواهند داشت. قیمت رزینها معمولا از حدود 50 دلار در هر لیتر برای رزینهای استاندارد، تا 400 دلار در هر لیتر برای مواد تخصصی، مانند رزینهای ریخته گری یا دندانپزشکی متفاوت است. با پرینترهای سه بعدی SLA صنعتی طیف وسیعتری از مواد را نسبت به چاپگرهای سه بعدی SLA رومیزی میتوان پرینت کرد که به طراح کمک میکند کنترل دقیقتری بر خواص مکانیکی قطعه چاپشده داشته باشد.
متریالهای مورد استفاده در چاپ SLA (ترموست ها) شکننده تر از مواد مصرفی در پرینت سه بعدی FDM یا SLS (ترموپلاستیکها) هستند و به همین دلیل، قطعات رزینی پرینت شده با SLA معمولاً در مواردی که قطعات فشار و بار زیادی را متحمل میشوند، استفاده نمیشود.
جدول زیر به طور خلاصه مزایا و معایب پرکاربردترین رزینها را بیان میکند:
| نام رزین | ویژگیها |
| رزین استاندارد | + سطح صاف – نسبتا شکننده |
| رزین high detail | + دقت ابعادی بالاتر – قیمت بالاتر |
| رزین شفاف | + شفافیت – برای رسیدن به شفافیت بسیار در قطعه نهایی، نیاز به پس پردازش دارد |
| رزین ریخته گری | + برای ایجاد الگوهای قالب استفاده می شود + درصد خاکستر پایین پس از فرسودگی |
| رزین های سخت یا بادوام | + خواص مکانیکی شبیه ABS یا PP مانند – مقاومت حرارتی پایین |
| رزین های دما بالا | + مقاومت در برابر دما + برای قالب گیری تزریقی و ابزارهای ترموفرمینگ استفاده می شود |
| رزین های دندانپزشکی | + زیست سازگار + مقاومت بالا در برابر سایش – هزینه بالا |
| رزین های انعطاف پذیر | + خاصیت لاستیکی – دقت ابعادی پایین تر |
کاربردهای پرینت سه بعدی SLA
چاپ سه بعدی SLA به لطف وضوح بالا و توانایی آن در ایجاد قطعات بسیار دقیق یا پیچیده با تلرانس های محدود، اغلب برای کاربردهای صنعتی استفاده می شود. بیایید نگاهی به چند مورد از کاربردهای رایج پرینت سه بعدی SLA بیندازیم:
- نمونه سازی: پرینت سه بعدی SLA یک انتخاب عالی برای ایجاد نمونه های اولیه با کیفیت بالا و جذاب برای آزمایش طراحی، تناسب و عملکرد یک طرح قبل از شروع تولید انبوه است. علاوه بر این، سرعت چاپ SLA آن را برای نمونه سازی سریع در طول توسعه محصول مناسب می کند.
- دندانپزشکی: از چاپ سه بعدی SLA اغلب برای ساخت مدلهای دندانی، روکش ها، بریج ها و سایر پروتزها استفاده می شود. آزمایشگاههای دندانپزشکی همچنین از چاپگرهای سه بعدی SLA برای ایجاد مدلهایی از دندانهای بیماران استفاده میکنند تا بتوانند لوازم دندانپزشکی مخصوص بیمار را تولید کنند.
- پزشکی: تکنسینهای پزشکی از پرینترهای سه بعدی SLA برای ساخت راهنماهای جراحی سفارشی، مدلهای تشریحی و ایمپلنتهای مخصوص بیمار، به ویژه برای ارتوپدی و جراحی ترمیمی استفاده میکنند.
- هوافضا: مهندسان هوافضا از پرینت سه بعدی SLA برای ایجاد اجزای سبک وزن و پیچیده برای هواپیما و فضاپیماها – از نمونههای اولیه گرفته تا ابزارآلات و قطعات نهایی استفاده میکنند.
- خودروسازی: سازندگان خودرو از پرینت سه بعدی SLA برای نمونه سازی سریع اجزای خودرو، از جمله پانلهای داخلی، قطعات موتور و نمونه های اولیه استفاده میکنند.
- لوازم الکترونیکی مصرفی: شما میتوانید از فناوری چاپ سه بعدی SLA برای ایجاد قطعات الکترونیکی کوچک، محفظهها و نمونههای اولیه برای دستگاههای الکترونیکی مصرفی استفاده کنید.
مزایای پرینت سه بعدی SLA
از مزایای اصلی پرینت سه بعدی SLA میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- دقت ابعادی بالا: به کمک پرینت سه بعدی SLA میتوان قطعاتی با دقت ابعادی بسیار بالا و جزئیات پیچیده تولید کرد.
- پرداخت سطح صاف: قطعات پرینت شده به روش پرینت سه بعدی SLA سطح بسیار صافی دارند که آنها را برای ساخت نمونه های اولیه بصری ایده آل میکند.
- تنوع در انتخاب مواد: مواد تخصصی SLA مانند رزینهای شفاف، قابل انعطاف و ریخته گری به راحتی در دسترس هستند.
- سرعت بالا: چاپ سه بعدی SLA سریع ترین نوع چاپ سه بعدی است که این فناوری را برای نمونه سازی سریع و تولیدات کم حجم مناسب میکند.
- تاب برداشتن یا جمع شدگی حداقل: برخلاف سایر روشهای پرینت سه بعدی، قطعات چاپشده با روش پرینت سه بعدی SLA معمولاً در حین چاپ حداقل تاب برداشتن یا انقباض را نشان میدهند که منجر به دستیابی به میزان بالایی از دقت ابعادی میشود.
- حداقل تولید پسماند: چاپگرهای سه بعدی SLA از رزین مایع به طور موثر استفاده میکنند – و رزین باقی مانده اغلب میتواند دوباره استفاده شود – که منجر به به حداقل رسیدن ضایعات مواد میشود.
- کیفیت بالا: فناوری چاپ سه بعدی SLA وضوح بالا را به طور مداوم در کل حجم ساخت حفظ میکند و کیفیت یکنواخت را در چاپهای بزرگ فراهم میکند.
معایب پرینت سه بعدی SLA چیست؟
در زیر به چند مورد از معایب پرینت سه بعدی SLA اشاره شده است:
- شکنندگی: قطعات پرینت سه بعدی شده با SLA عموما شکننده هستند و برای نمونه های اولیه عملکردی مناسب نیستند.
- تخریب در اثر اشعه UV و نور خورشید: خواص مکانیکی و ظاهر بصری قطعات پرینت شده SLA با گذشت زمان و زمانی که قطعات در معرض نور خورشید قرار میگیرند، کاهش مییابد.
- نیاز به ساپورت گذاری: در پرینت سه بعدی SLA ساپورت گذاری همیشه نیاز است و پس پردازش برای حذف علائم بصری باقی مانده در قطعات پرینت شده با SLA ضروری است.
- حجم ساخت محدود: چاپگرهای SLA نسبت به سایر انواع چاپگرهای سه بعدی حجم ساخت کمتری دارند. این اندازه قطعاتی را که می توانید در یک چاپ ایجاد کنید محدود می کند.
- مدیریت مواد: کار کردن با رزین های SLA ممکن است دشوار (و کثیف) باشد. همچنین ممکن است به دلیل سمیت بالقوه رزین نیاز به روشهای ویژهای مانند تهویه مناسب داشته باشند.
- نیاز به پس پردازش: پس از چاپ، قطعات ساخته شده با فناوری پرینت سه بعدی SLA معمولاً باید در نور ماوراء بنفش خشک شوند تا به خواص مطلوب برسند. این کار میتواند زمان تحویل را طولانیتر و فرآیند چاپ را پیچیدهتر کند و به طور بالقوه منجر به هزینههای بالاتر شود.
- عملکرد محدود: رزین های مختلفی وجود دارد که می توانید برای چاپ سه بعدی رزینی SLA انتخاب کنید، اما گزینه های شما برای ایجاد قطعات کاربردی با خواص مکانیکی خاص ممکن است در مقایسه با فناوری هایی مانند چاپ سه بعدی FDM یا SLS محدودتر باشد.
برای درک بهتر تفاوتهای سه فناوری پرینت سه بعدی FDM،SLA و SLS ما به شما مقاله ” مقایسه پرینت سه بعدی FDM و SLA و SLS ” را پیشنهاد میکنیم.
نکات و ترفندهای برای چاپ سه بعدی SLA
اگر همچنان نمیدانید که آیا چاپ سه بعدی SLA راه حل مناسبی برای تولید قطعات یا محصولات شماست؟ به صورت سرانگشتی و کلی میتوانیم بگوییم اگر قطعه یا محصول شما دارای شرایط زیر است احتمالا پرینت سه بعدی SLA میتواند راه حل مناسبی برایتان باشد:
- چاپ سه بعدی SLA برای تولید نمونه های اولیه بصری با سطوح بسیار صاف و جزئیات بسیار ظریف از طیف وسیعی از مواد ترموست بهترین و مناسب ترین انتخاب است.
- پرینترهای سه بعدی SLA رومیزی برای تولید قطعات تزریقی کوچک (کوچکتر از یک مشت) با قیمت مقرون به صرفه ایده آل است.
- دستگاههای چاپ سه بعدی SLA صنعتی میتوانند قطعات بسیار بزرگی به اندازه 1500 x 750 x 500 میلیمتر تولید کنند.
و در نهایت باید بگوییم همانطور که قطعا خودتان میدانید، برای انتخاب بهترین روش برای تولید قطعات و محصولات خود، آن است که مستقیما با مشاوران و متخصصان این حوزه مشورت کنید و بهترین راه را انتخاب کنید.
پرینت سه بعدی رزینی MSLA
یکی دیگر از تکنولوژیهایی که برای پرینت سه بعدی رزینها استفاده میشود، پرینت سه بعدی رزینی mSLA است. پرینت سه بعدی mSLA که در حقیقت مخفف عبارت Masked stereolithography apparatus میباشد، شکل پیشرفته ای از چاپ سه بعدی SLA (استریولیتوگرافی) است.فناوری چاپ سه بعدی SLA از لیزر برای ترسیم لایهها استفاده میکند و اغلب برای استفاده صنعتی در نظر گرفته میشود زیرا گران است.
MSLA از یک آرایه LED فرابنفش (UV) و یک صفحه نمایش LCD استفاده میکند تا به طور انتخابی یک لایه کامل از رزین را در چند ثانیه خشک کند. چاپگرهای رزینی MSLA از قطعات بسیار در دسترس و مقرون به صرفه استفاده میکنند که این فناوری را در دسترس مصرف کنندگان قرار می دهد.
مواد و متریالهای مورد استفاده در پرینت سه بعدی mSLA
ماهیت پرینت سه بعدی mSLA در استفاده از رزینهای فوتوپلیمر است. این رزینها نوعی پلیمر منحصر به فرد هستند که در واکنش به نور از حالت مایع به حالت جامد تبدیل میشوند. این ویژگی خاص است که به پرینترهای سه بعدی mSLA اجازه میدهد تا اشیاء سه بعدی بسیار دقیق را لایه به لایه بسازند. انتخاب رزین میتواند به طور قابل توجهی بر نتیجه نهایی تأثیر بگذارد و نه تنها بر ظاهر بصری شی چاپ شده، بلکه بر خواص مکانیکی، دوام و عملکرد آن نیز تأثیر بگذارد. انواع رایج رزینهای مورد استفاده در پرینت سه بعدی mSLA عبارتند از:
- رزین استاندارد: اغلب برای نمونه سازی عمومی استفاده می شوند و ترکیبی متعادل از استحکام، انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن را ارائه می دهند. آنها برای نمونه سازی بهترین هستند.
- رزین های سخت (Tough resin): رزینهای سخت به گونه ای طراحی شده اند که در برابر استرس یا فشار زیاد مقاومت کنند، و این ویژگی آنها را برای ساخت قطعاتی که باید بادوام و مقاوم در برابر ضربه باشند، ایده آل میکند.
- رزین های ریخته گری (castable resin): رزین های ریخته گری به طور تمیز و بدون پسماند میسوزند و برای ساخت جواهرات و ریخته گری دقیق عالی هستند.
- رزین های انعطاف پذیر(Flexible resins): رزینهای انعطاف پذیر میتوانند خواص لاستیک را تقلید کنند، در حالی که رزینهای با دمای بالا در برابر تغییر شکل تحت گرما مقاومت میکنند. حتی رزینهای زیست سازگاری وجود دارند که برای استفاده در کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی بی خطر هستند.
- رزین شفاف(Clear Resin): رزین های شفاف دارای کیفیت های مکانیکی قابل مقایسه با رزین های استاندارد هستند. تفاوت رزین شفاف با رزین استاندارد این است که با کمی پس پردازش، می توان آنها را از نظر عبور نور شفاف ساخت.
- رزین بادوام (Durable Resin): رزین بادوام خواص مکانیکی مشابهی با پلی پروپیلن (PP) دارد. پلی پروپیلن یک ماده انعطاف پذیر و مقاوم در برابر سایش است، به ویژه در هنگام نمونه سازی محصولات مصرفی مفید است.
مزایا و معایب پرینت سه بعدی رزینی mSLA
مزایای پرینت سه بعدی رزینی mSLA
- توانایی بالا در چاپ جزئیات: پرینت سه بعدی mSLA به دلیل توانایی اش در ثبت طرحهای پیچیده با دقت بالا شناخته شده است. رزین مورد استفاده در پرینت سه بعدی mSLA وضوح بالایی دارد و به آن اجازه میدهد طرحهای پیچیده تری با لبه های تیزتر و جزئیات ظریفتر ایجاد کند.
- دقت ابعادی: این قابلیت با وضوح بالا اجازه میدهد تا ارتفاع لایههای بهتری داشته باشید، به این معنی که لایه های جسم چاپ شده با چاپ سه بعدی می توانند نازک تر و دقیق تر باشند. این دقت ابعادی بسیار خوبی که ارائه می دهد در صنایعی مانند مهندسی و مراقبت های بهداشتی بسیار مهم است.
- سرعت: از آنجایی که mSLA کل لایه رزین را به یکباره خشک می کند، اغلب می تواند چاپ را سریعتر از SLA سنتی انجام دهد، به خصوص برای مدل های بزرگتر.
- پایان سطح عالی: چاپ های چاپگرهای سه بعدی mSLA اغلب سطح صاف و با کیفیت بالایی دارند. لایههای نازکتر ایجاد شده توسط رزین با وضوح بالا منجر به سطح صافتر میشود.
معایب پرینت سه بعدی mSLA
با اینکه که پرینت سه بعدی mSLA مزایای چشمگیری ارائه می دهد، آگاهی از معایب آن نیز مهم است. در اینجا برخی از معایب پرینت سه بعدی mSLA برایتان آورده شده است:
هزینه بالای متریالها: رزین های فوتوپلیمر مورد استفاده در mSLA می توانند گران تر از مواد مورد استفاده در سایر روش های چاپ سه بعدی باشند. با این حال، در حالی که هزینه مواد ممکن است کمی بالاتر باشد، چاپ با رزین امکان چاپ با کیفیت بالاتر را با سرعتهای بالاتر فراهم میکند و ارزش سرمایهگذاری اولیه را دارد.
نیاز به مراقبت و احتیاط هنگام استفاده از مواد: رزین خشک نشده و مواد شیمیایی مورد استفاده در پس از پردازش می توانند سمی باشند و همیشه باید با احتیاط از آنها استفاده کرد.
نیاز به پس پردازش: چاپ های mSLA ممکن است به مقدار قابل توجهی پس پردازش نیاز داشته باشند که می تواند زمان بر باشد.
تفاوت پرینت سه بعدی رزینی SLA و mSLA
در پرینت سه بعدی رزینی روشهای متفاوتی وجود دارد. فرآیندهایی مانند SLA، DLP یا MSLA همگی برای پرینت سه بعدی رزینها قابل استفاده هستند، بسته به اینکه از چه نوع منبع نور یا فرآیند جامدسازی فوتوپلیمر استفاده میشود، روشها متفاوت اند. با این حال، در این بخش می خواهیم روی دو روش خاص پرینت سه بعدی رزینی SLA و mSLA تمرکز کنیم. این دو روش اگرچه ممکن است شبیه به نظر برسند، اما در واقع بسیار متفاوت هستند. در این بخش نگاهی دقیقتر به نحوه عملکرد هر یک، شباهتهای آنها و در نهایت تفاوت آنها با یکدیگر خواهیم انداخت.
مقایسه عملکرد پرینت سه بعدی رزینی SLA و mSLA:
فناوری استریولیتوگرافی (SLA) از لیزری استفاده می کند که رزین را لایه به لایه در مخزن چاپگر سه بعدی جامد می کند. پس از اتمام لایه، صفحه ساخت دوباره پایین می آید تا راه را برای لایه بعدی باز کند. بنابراین، این روند تا زمانی که قطعه نهایی به دست آید، تکرار می شود.
از سوی دیگر، به اصطلاح دستگاه استریولیتوگرافی نقابدار (MSLA) یک شکل اصلاح شده از چاپ سه بعدی SLA است. اگرچه بر اساس همان اصل نور پخت رزین با استفاده از منبع نور کار میکند اما این روش تا حدودی متفاوت است. به طور خاص، به جای استفاده از پرتو لیزر برای ترسیم لایه ها، چاپگرهای سه بعدی MSLA از یک منبع نور ماوراء بنفش بزرگتر استفاده می کنند که سپس به طور انتخابی با یک صفحه LCD برای ایجاد طرح پوشانده می شود.
مشخصات و ویژگیهای چاپ در تکنولوژیهای SLA و MSLA
همانطور که گفته شد، تفاوت اصلی بین پرینت سه بعدی SLA و MSLA، فرآیند پخت نور برای رزین و منبع نور است. بنابراین، ترکیب و عناصر پرینترهای سه بعدی از پرینتری به پرینتر دیگر متفاوت است. از آنجایی که نوع قرار گرفتن لایه در معرض نور UV متفاوت است، بر سرعت چاپ و زمان تولید نیز تأثیر می گذارد.
در چاپگرهای سه بعدی SLA سنتی زمان پخت به تعداد لایه ها و مقدار مواد موجود در هر لایه برای پخت لیزری متکی است، در حالیکه در فناوری MSLA زمان پخت تنها به تعداد لایه های چاپ شده متکی است. این تفاوت در عملکرد به این معنی است که راه حل های MSLA هر لایه را با سرعت بیشتری پرینت میکنند، به خصوص هنگام چاپ چندین شیء به طور همزمان.
شباهتهای پرینت سه بعدی رزینی SLA و mSLA
با این حال، جنبه های دیگری نیز وجود دارد که در آنها هر دو روش پرینت سه بعدی رزینی SLA و mSLA دارای موارد مشترک و شباهت هایی هم هستند. مثلا از نظر عملیات پس پردازش، هر دو روش باید از 3 مرحله استاندارد پیروی کنند: تمیز کردن، پخت و تکمیل سطح. در طول فرآیند تمیز کردن، رزین و ساپورتهای اضافی با خیساندن آن در الکل ایزوپروپیل (IPA) از قطعه جدا می شود. در این مرحله باید مراقب باشید زیرا هر دو فناوری می توانند به سطحی که ساپورت به آن متصل است آسیب برساند.
بدون دیدگاه