کدام رزینها مناسب تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA هستند؟
مقایسه مواد پرینت سه بعدی SLA
مواد قابل استفاده در پرینت سه بعدی SLA چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟ در این گفتار به مقایسه خواص رزینهای اصلی پرداخته میشود که شامل رزین استاندارد، رزین سخت، رزین بادوام، رزین مقاوم به حرارت، رزین شبه لاستیک، رزین دندانی و رزین ریختنی (ریختهگری) است. به هنگام انتخاب مادهای که برای کاربرد خود در نظر دارید، بهترین گزینه را بیابید. در مادا تکنولوژی ما با استفاده از جدید ترین رزین ها و دستگاه های پرینت سه بعدی formlabs ارائه خدمات پرینت سه بعدی SLA با کیفیت به شما را تضمین می کنیم
تولید قطعات پلاستیکی با روش پرینت سه بعدی SLA (استریولیتوگرافی) با دقت و رزولوشن بالا همراه است؛ پرداخت سطح این قطعات بسیار هموار است و جزئیات بسیار دقیق شکل میگیرند. بسیاری از صنایع مختلف از این فرآیند تولید بهره میبرند که دلیل آن، تنوع رزینهای پرینت سه بعدی SLA است.
برای نمونه، رزینهای استاندارد اغلب برای نمونهسازی جامع به کار میروند، در حالی که رزینهای مهندسی در مواردی به کار میروند که به خواص مکانیکی و حرارتی مشخصی نیاز است. رزینهای دندانی و پزشکی نیز دارای گواهینامههای زیستسازگاری هستند.
در ادامه، قصدا داریم مواد متداول فناوری SLA را بررسی کنیم تا به نقاط قوت آنها برسیم و با ارائه یک راهنمای عملی، به شما در انتخاب ماده پرینت سه بعدی SLA مناسب تولید قطعه خود، کمک کنیم.
چه موادی در پرینت سه بعدی SLA استفاده میشوند؟
نقطه قوت رزینهای پرینت سه بعدی SLA چیست؟
در فناوری SLA، طی فرآیندی به نام فوتوپلیمریزاسیون، یک لیزر UV رزین مایع را به عمل میآورد و به پلاستیک سختشده تبدیل میکند. یک رزین از مونومرها، الیگومرها، آغازگرهای نوری و انواع افزودنیها تشکیل شده است که تفاوت در نوع و مقدار این ترکیبها خواص متفاوتی در رزین پدید میآورد.
قطعات در روش SLA از پلیمرهای ترموست تولید میشوند. مهمترین مزایا و معایبی که در همه مواد SLA دیده میشوند، عبارت هستند از:
مزایا
- سطحی به صافی قطعات تزریق پلاستیک
- ویژگیهای دقیق و جزئیات زیاد
- سفتی بالا
معایب
- نسبتا شکننده (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
- نامناسب برای استفادههای مربوط به محیط باز؛ زیرا ممکن است خواص ماده با گذشت زمان تغییر کند (به ویژه هنگامی که بیش از حد در معرض اشعه UV قرار بگیرد)
- مستعد خزش
در بخش بعدی قصد داریم خواص ویژه هریک از رزینهای SLA را با دقت بیشتری بررسی کنیم.
رزینهای استاندارد چگونه موادی هستند؟ مواد متداول پرینت سه بعدی SLA
رزین استاندارد
رزینهای استاندارد بعد از پرینت سه بعدی ، دارای سفتی زیاد و رزولوشن بالا هستند و پرداخت آنها به صافی قطعات تزریق پلاستیک است. قیمت پایین آنها سبب میشود بهترین گزینه برای نمونهسازی باشند.
رنگ رزین بر خواص آن تاثیر میگذارد. برای مثال، رزین خاکستری بیشتر مناسب قطعاتی با جزئیات دقیق است و رزین سفید برای قطعاتی که نیاز به سطح بسیار هموار دارند.
در مدلسازی مفهومی، نمونهسازی سریع و فعالیتهایی که بیشتر جنبه هنری دارند، از رزین استاندارد استفاده میشود.
مزایا
- ویژگیهای دقیق و جزئیات بسیار
- پرداخت صاف سطح
- بسیار مقرون به صرفه
معایب
- شکننده (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
- استحکام ضربهای پایین
- دمای خمش حرارتی پایین
رزین شفاف
خواص مکانیکی رزین شفاف شبیه رزین استاندارد است، با این تفاوت که رزین شفاف را میتوان تا نزدیکی شفافیت نوری تحت عملیات پساپردازش قرار داد.
رزین شفاف گزینه بسیار خوبی برای نمایش ویژگیهای داخلی و ساخت محفظه الایدیها و دستگاههای سیالی است.
مزایا
- تولید ویژگیهای دقیق و جزئیات بسیار
- پرداخت صاف سطح
- شفاف
معایب
- شکننده (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
- استحکام ضربهای پایین
- قرار گرفتن قطعه در برابر اشعه UV (تابش آفتاب) ممکن است شفافیت نوری آن را در طول زمان تغییر دهد
رزینهای مهندسی پرینت سه بعدی SLA چگونه هستند؟ مواد پرینت سه بعدی برای تولید
رزینهای مهندسی میتوانند شبیه به گسترهای از پلاستیکهای تزریقی عمل کنند، به همین خاطر، مهندسان در انتخاب خواص ماده برای نمونهسازی، تولید و انجام تست دست بازی دارند.
همه رزینهای مهندسی به عملیات پساپردازش با اشعه UV نیاز دارند تا خواص مکانیکی آنها به حد بیشینه خود برسد.
رزین سخت (مشابه ABS)
مانند ABS، هدف از توسعه رزین سخت نیز کاربردهایی است که نیاز به مادهای با توانایی تحمل تنش و کرنش بالا دارند. استحکام کششی و مدول الاستیسیته قطعاتی که با رزین سخت پرینت میشوند با ABS برابری میکند و مقدار آنها به ترتیب برابر 55.7 مگاپاسکال و 2.7 گیگاپاسکال است.
قطعاتی که با این ماده تولید میشوند محکم و در برابر شکست مقاوم هستند؛ علاوه بر این، از رزین سخت برای ساخت نمونههای حرفهای استفاده میشود که نمونههای اولیه محکم و محفظههای دارای چفت و بست از جمله آنها هستند.
رزین سخت انتخاب ایدهآلی برای نمونهسازی و مونتاژهای مکانیکی است.
مزایا
- سفتی
- مقاومت فوقالعاده در برابر بارهای دورهای
معایب
- نامناسب برای قطعاتی که دیوارههای نازکی دارند (کمترین ضخامت پیشنهادی برای دیواره، 1 میلیمتر است)
- دمای خمش حرارتی پایین
- نسبتا شکننده (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
رزین بادوام (مشابه PP)
رزین بادوام مادهای محکم، مقاوم در برابر سایش و دارای خواص مکانیکی شبیه به پلیپروپیلن (PP) است.
رزین بادوام برای تولید قطعاتی به کار میرود که مستلزم انعطافپذیری بالا (ازدیاد طول زیاد در هنگام شکست)، اصطکاک پایین و سطحی با پرداخت هموار هستند. رزین بادوام به طور خاص، مناسب نمونهسازی محصولات سفارشی مشتریان، چفت و بستها، اتصالات چرخشی و قطعات متحرک با اصطکاک کم است.
این ماده بهترین گزینه برای ساخت نمونههای حرفهای، محصولات مشتریان و قطعات مکانیکی با اصطکاک کم و سایش پایین است.
مزایا
- مقاومت بالا در برابر سایش
- انعطاف پذیر (ازدیاد طول نسبتا بالا در هنگام شکست)
- مقاومت بالا در برابر ضربه (بالاتر از رزین سخت)
معایب
- نامناسب برای قطعاتی که دیوارههای نازکی دارند (کمترین ضخامت پیشنهادی برای دیواره، 1 میلیمتر است)
- دمای خمش حرارتی پایین
- استحکام کششی پایین (پایینتر از رزین سخت)
رزین مقاوم به حرارت
بهتر است از رزین مقاوم به حرارت برای قطعاتی استفاده شود که نیاز به پایداری دمایی بالا دارند و باید بتوانند در دماهای بسیار بالا کار کنند.
دمای خمش حرارتی این دسته از رزینها بین 200 تا 300 درجه سلسیوس است، از این رو برای تولید فیکسچرهای مقاوم به حرارت، ساخت نمونه اولیه قالب، تجهیزات مربوط به جریان سیال و هوای گرم و همینطور ابزارآلات ریختهگری و ترموفرمینگ بسیار مناسب است.
رزین مقاوم به حرارت گزینه خیلی خوبی برای ساخت نمونه اولیه قالب و ساخت ابزارآلات ریختهگری و ترموفرمینگ است.
مزایا
- دمای خمش حرارتی بالا
- پرداخت هموار سطح
معایب
- شکننده (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
- نامناسب برای قطعاتی که دیوارههای نازکی دارند (کمترین ضخامت پیشنهادی برای دیواره، 1 میلیمتر است)
رزین شبه لاستیک (انعطافپذیر)
با رزین شبه لاستیک مهندسان میتوانند قطعاتی با سطح نرم و شبیه به لاستیک بسازند. مدول کششی این ماده پایین و ازدیاد طول آن در هنگام شکست بالا است، از این رو، استفاده از این رزین برای تولید اشیایی که قرار است خم یا فشرده شوند، بسیار مناسب است.
همچنین، در برخی قطعات مانند بستهبندیها، مهرها و تمبرها، نمونه اولیه وسایل قابل حمل، دستیگردهها، تزریق پلاستیک مجدد و فنر تقویت مچ که چندین ماده وجود دارد، استفاده از رزین شبه لاستیک به آنها ویژگیهای ارگونومی میبخشد.
قطعاتی که با رزین شبه لاستیک ساخته میشوند از سختی کم و انعطافپذیری بالا برخوردار هستند اما عملکرد اصلی لاستیک واقعی را ندارند. این ماده مناسب تولید نمونه اولیه وسایل قابل حمل و پوشیدنی، دستگیرهها، فنر تقویت مچ، تزریق پلاستیک مجدد و مونتاژهایی است که از چند ماده تولید میشوند.
مزایا
- انعطافپذیری بالا (ازدیاد طول بالا در هنگام شکست)
- سختی پایین (میتواند شبیه لاستیک 80A باشد)
- مقاومت ضربهای بالا
معایب
- فاقد خواص لاستیک واقعی
- نیازمند سازههای تقویتی بزرگ
- قرار گرفتن قطعه در معرض اشعه UV (تابش آفتاب)، خواص ماده را در طول زمان کاهش میدهد
- نامناسب برای قطعات دارای دیوارههای نازک (کمترین ضخامت پیشنهادی برای دیواره، 1 میلیمتر است)
رزین تقویت شده با ذرات سرامیک (رزین صلب)
رزینهای صلب، رزینهایی هستند که با ذرات شیشه یا سرامیک تقویت شدهاند؛ قطعاتی که با این ماده تولید میشوند بسیار سخت و سفت هستند و پرداخت سطح آنها صاف و هموار است.
انواع رزینهای صلب از پایداری و مقاومت حرارتی خوبی برخوردارند (دمای انحراف گرمایی آنها در فشار 0.45 مگاپاسکال با 88 درجه سلسیوس برابر است). مدول الاستیسیته این مواد بالا است و در مقایسه با دیگر رزینهای SLA، این نوع رزین خزش کمتری دارد که یعنی در طول زمان مقاومت بیشتری در برابر تغییر شکل از خود نشان میدهد. با این وجود، رزینهای صلب شکنندهتر از رزینهای سخت و بادوام هستند.
رزین صلب مناسب قطعاتی است که دیوارههای نازکی دارند و ویژگیهای کوچکی در آنها به کار رفته است؛ حداقل ضخامت پیشنهادی برای دیواره، 100 میکرو متر است. برای ساخت قالب و ابزارآلات، جیگها، منیوفلدها، فیکسچرها و همینطور محفظههای الکتریکی و قطعات مربوط به خودروسازی، استفاده از رزین صلب میتواند گزینه خیلی خوبی باشد.
مزایا
- سفتی بالا
- مناسب قطعات دارای ویژگیهای دقیق
- مقاومت حرارتی متوسط
معایب
- شکننده (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
- استحکام ضربهای پایین
کدام رزین مناسب کار شما است؟ مقایسه مواد پرینت سه بعدی
در جدول زیر، مختصری از خواص مکانیکی مواد متداول پرینت سه بعدی SLA ارائه شده است.
رزین استاندارد و شفاف | رزین سخت | رزین بادوام | رزین مقاوم به حرارت | رزین تقویت شده با ذرات سرامیک | |
---|---|---|---|---|---|
استحکام ضربهای ایزود (J/m) | 25 | 38 | 109 | 14 | N/A |
ازدیاد طول در هنگام شکست (%) | 6.2 | 24 | 49 | 2.0 | 5.6 |
استحکام کششی (MPa) | 65.0 | 55.7 | 31.8 | 51.1 | 75.2 |
مدول کششی (GPa) | 2.80 | 2.80 | 1.26 | 3.60 | 4.10 |
مدول خمشی (GPa) | 2.2 | 1.6 | 0.82 | 0.82 | 3.7 |
دمای خمش حرارتی در فشار 0.45 مگاپاسکال (درجه سلسیوس) | 73 | 48 | 43 | 289 | 88 |
رزین استاندارد استحکام کششی بالایی دارد اما شکننده است به این صورت که در هنگام شکست، ازدیاد طول کمی دارد، بنابراین برای تولید قطعات کاربردی مناسب نخواهد بود. با استفاده از این رزین امکان خلق ویژگیهای دقیق فراهم میشود که آن را به ماده خوبی برای ساخت نمونههای بصری و مدلهای هنری تبدیل میکند.
رزین بادوام در میان مواد پرینت سه بعدی SLA از بالاترین استحکام ضربهای و ازدیاد طول برخوردار است. این ماده بهترین گزینه برای نمونهسازی قطعاتی است که دارای اجزای متحرک و چفت و بست هستند.
رزین سخت از نظر خواص ماده، چیزی بین رزین بادوام و رزین استاندارد است. این ماده استحکام کششی خوبی دارد بنابراین بیشتر مناسب قطعات صلب است که نیاز به سفتی بالایی دارند.
رزین مقاوم به حرارت میتواند دماهای بالای 200 درجه سلسیوس را تحمل کند اما از طرف دیگر، استحکام ضربهای آن بسیار پایین است و حتی از رزین استاندارد هم شکنندگی بیشتری دارد.
رزین سرامیکی بیشترین استحکام کششی و مدول خمشی را دارد اما شکننده است و ازدیاد طول آن در هنگام شکست خیلی کم است، علاوه بر این، استحکام ضربهای پایینی هم دارد. بهتر است به جای رزینهای مهندسی دیگر، از این ماده برای تولید قطعاتی با ویژگیهای دقیق و نیازمند سفتی بالا به کار برود.
در ادامه چند گراف آمده است که خواص مکانیکی متداولترین مواد SLA را نمایش میدهند (با تشکر از Formlabs).
رزینهای دندانی و پزشکی پرینت سه بعدی SLA کداماند؟ مواد پرینت سه بعدی زیستسازگار
رزین تجهیزات پزشکی سفارشی (زیست سازگاری نوع I)
این نوع رزینها برای ساخت تجهیزات پزشکی سفارشی مانند مدلهای راهنمای جراحی به کار میروند. قطعاتی که با این رزین پرینت سه بعدی SLA میشوند، قابلیت استریل شدن با اتوکلاو را دارند تا به طور مستقیم در اتاق جراحی استفاده شوند.
کاربرد بهینه این مواد در تولید وسایل و تجهیزات پزشکی است.
مزایا
- دقت بالا
- سطح هموار
- زیست سازگاری نوع I (برای استفاده کوتاه مدت)
معایب
- مقاومت متوسط به سایش و ترک خوردگی
رزین زیست سازگار دندانی بلند مدت (زیست سازگاری نوع IIa)
این رزین به طور خاص برای دستگاههای ارتودنسی بلند مدت مهندسی شده است. رزین زیست سازگار نوعIIa میتواند تا یک سال با بدن انسان تماس داشته باشد.
این مواد در برابر ترک خوردگی و سایش مقاومت بالایی دارند، از این رو، برای تولید اسپلینتهای سخت یا سیمهای دندان بسیار مناسب هستند.
از این رزین برای تولید تجهیزات دندانی بلند مدت، قطعات پزشکی مقاوم به ترک خوردگی و سایش، اسپلینتهای سخت و سیمهای دندان استفاده میشود.
مزایا
- دقت بالا
- مقاومت بالا در برابر ترک خوردگی و سایش
- زیست سازگاری نوع IIa
معایب
- هزینه بالا
چه تفاوتی میان زیست سازگاری نوع I و نوع IIa وجود دارد؟
استفاده از موادی که قوانین زیست سازگاری نوع I بر آنها حاکم است، در موارد زیر مجاز است:
- دستگاههای غیرتعارضی که با پوست سالم تماس دارند
- وسایلی که به طور موقت یا برای مدت کوتاهی در دهان، مجرای گوش و یا حفرههای بینی استفاده میشوند
- ابزارهای جراحی که دوباره استفاده میشوند
استفاده از موادی که قوانین زیست سازگاری نوع IIa بر آنها حاکم است، در موارد زیر مجاز است:
- وسایلی که با مایعات بدن یا زخمهای سرباز تماس دارند
- وسایلی که برای وارد کردن یا خارج کردن مواد از بدن انسان استفاده می شوند
- انواع وسایل تهاجمی که در مدت کوتاهی استفاده میشوند مانند ابزارآلات تهاجمی جراحی
- اجزای قابل کاشت که به مدت طولانی در دندان قرار داده میشوند
رزینهای ریختهگری پرینت سه بعدی SLA کداماند؟
رزین ریختهگری جواهرسازی
این ماده قطعاتی با جزئیات دقیق و سطح هموار تولید میکند و سوختن آن تمیز است، به طوری که هیچ خاکستر یا بقایایی به جا نمیگذارد.
با استفاده از رزین ریختهگری، میتوان قطعه را به طور مستقیم از یک طراحی دیجیتال و با روش ریختهگری دقیق تولید کرد. این روش برای ساخت جواهرات و همینطور اجزای کوچک و پیچیده مناسب است.
این رزین، همانطور که از نامش پیدا است، ماده خیلی خوبی برای ریختهگری دقیق و تولید جواهرات است.
مزایا
- پس از سوختن، خاکستر کمی به جای میگذارد (کمتر از 0.02%)
- تولید ویژگیهای دقیق و جزئیات بسیار
معایب
- مقاومت پایین در برابر ضربه و سایش
- نیاز به عملیات پساپردازش برای حصول اطمینان از بهترین نتیجه