استریولیتوگرافی و به اختصار SLA یکی از انواع تکنولوژی افزودنی پرینتر سه بعدی است

SLA : Stereolithography چیست

خلاصه

استریولیتوگرافی و به اختصار SLA یکی از انواع تکنولوژی هایی است که برای پرینت سه بعدی استفاده می شوددر این روش از رزین فوتوپلیمر برای تولید قطعات استفاده می‌شود که آن را به صورت انتخابی توسط لیزری با طول موج خاص سفت می‌کنند….

SLA : stereolithography، optical fabricationphoto-solidification، resin printing

SLA : تاریخچه

SLA : استریولیتوگرافی و به اختصار SLA یکی از انواع تکنولوژی هایی است که برای پرینت سه بعدی استفاده می شود و طی آن مواد اولیه از جنس پلاستیک مایع به نمونه های جامد تبدیل می شود. این فرایند را برای اولین بار در سال ۱۹۸۶ چارلز هال از بنیانگذاران شرکت ۳D system به عنوان روشی برای مدل سازی سریع پیشنهاد داد و مدل سه بعدی طراحی شده توسط نرم افزار CAD را به نمونه ای واقعی تبدیل کرد.

تمامی تکنولوژی های پرینت سه بعدی برای تولید نمونه نیازمند طراحی سه بعدی نمونه به وسیله نرم افزارهای سه بعدی سازی هستند.

Previous
Next

روند پلیمریزاسیون در پرینتر SLA چگونه است ؟

پلاستیک ها از زنجیره بلند کربن تشکیل شده است اما زنجیره کوچکی از پلاستیک های چسبناک و محکم وجود دارند رزین یک پلاستیک است که از زنجیر کربن کوتاه از یک کربن تا چند هزار کربن تشکیل شده است. همه اینها اجزای پلاستیک های کاربردی را دارند اما تاکنون کاملا پلیمریزاسیون نشده اند. هنگامی که رزین در معرض نور UV قرار می گیرد، زنجیرها به هم متصل می شوند تا زنجیره های بسیار طولانی تر و در نتیجه سخت تر شوند. هنگامی که زنجیره های کربن واکنش نشان دهند، نتیجه آن یک قطعه تولید سه بعدی جامد می باشد. همانطور که زنجیره بزرگتر می شود و ایجاد لینک های متقاطع، رزین شروع به سخت شدن، می کند. کل فرآیند، از حالت مایع به جامد پلیمریزاسیون، طی یک زمان میلی ثانیه رخ می دهد و سپس تکرار و تکرار و تکرار تا اینکه قطعه مورد نظر توسط پرینتر سه بعدی SLA تولید شود.

فرایند پس از تولید

پس از تکمیل تولید سه بعدی، قطعات در پلت فرم ساخت به رنگ سبز باقی می مانند. در حالی که آنها به شکل و فرم نهایی خود رسیده اند ولی هنوز واکنش پلیمریزاسیون به پایان نرسیده است، بنابراین خواص مکانیکی و حرارتی به طور کامل تنظیم نشده است. اضافه کردن یک اتاقک برای روند تولید سه بعدی، فرایند پلیمریزاسیون را کامل می کند و خواص مکانیکی را تثبیت می کند. این باعث می شود که قطعات به بالاترین قدرت ممکن برسند و پایدارتر شوند، که مخصوصا برای رزین های کاربردی برای مهندسی، دندانپزشکی و جواهرات مهم است.

طرز کار :

در ابتدا صفحه دستگاه در داخل مخزن فتوپلیمیر فرو رفته و در فاصله ای به اندازه ارتفاع یک لایه که برای تشکیل سطح جسم باید ساخته شود می ایستد.
سپس لیزر UV لایه را به وسیله انتخاب کردن و سفت کردن رزین ایجاد می کند، بدین صورت که پرتو لیزر در مسیر از پیش تعیین شده توسط مجموعه ای از آینه ها متمرکز می گردد.
زمانی که یک لایه به پایان رسید، پلت فرم در یک فاصله ایمن قرار گرفته و تیغه ی تمیز کننده سطح را صاف می کند و صفحه دستگاه به اندازه یک لایه ی دیگر بالاتر می رود و همین پروسه تکرار شده و ادامه می یابد تا قطعه نهایی شکل گیرد.
پس از چاپ، معمولا قطعه دارای کیفیت خوب و در محدوده سبز قرار داشته و نیاز به عملیات تکمیلی نخواهد داشت، در صورتی نیاز به عملیات تکمیلی تحت نور UV پیدا خواهد نمود که خواص مکانیکی و حرارتی بسیار بالایی موردنیاز باشد

معایب :

یکی از اصلی ترین مشکلات در پرینت سه بعدی SLA پیچش یا پیچ خوردن قطعه است.

این خطا مشابه مشکل تاب برداشتن قطعات در پرینت سه بعدی FDM است.

در پروسه انجماد رزین، قرار گرفتن قطعه در معرض منبع نور موجب انقباض جزئی قطعه می شود.

در مواقعی که این انقباض قابل توجه است، بین هر لایه و لایه قبلی فشار زیادی وارد شده که می تواند موجب پیچش قطعه شود

پرینتر سه بعدی SLA می تواند قطعات را با دقت ابعادی بسیار بالا جزئیات کوچک بسازد.

سطح قطعات SLA بسیار نرم و با کیفیت است. SLA برای نمونه سازیهایی که شکل ظاهری آنها در اولویت است یک تکنولوژی ایده آل است.

متریال های خاص SLA هم مثل رزین های شفاف، انعطاف پذیر و قالبگیری موجود هستند.

به طور کلی قطعات SLA شکننده هستند و زیاد برای نمونه های کاربردی مناسب نیستند.

با قرار گرفتن قطعات SLA در معرض نور خورشید خواص مکانیکی و ویژگی های ظاهری آنها به مرور زمان تضعیف می شود.

سازه ساپورت همیشه لازم است و برای محو کردن جای ساپورت ها نیاز به پرداخت و پست پروسس وجود دارد.

بهترین انتخاب نمونه سازی سریعبرای نمایش فرم و ظاهر قطعه پرینتر سه بعدی SLA است.

پرینتر سه بعدی SLA رومیزی برای تولید قطعات کوچک (کوچکتر از یک مُشت) با هزینه بهینه یک تکنولوژی ایده آل است.

ماشین های SLA صنعتی می توانند قطعات بسیار بزرگ بسازند(تا ۱۵۰۰*۷۵۰*۵۰۰ میلیمتر)

تنظیمات پرینتردر سیستم های پرینت سه بعدی SLA بیشتر توسط سازنده دستگاه تعیین شده و قابل تغییر نیستند.
تنها متغیرهای قابل تعیین در این تکنولوژی ضخامت لایه و جهت گیری قطعه هستند.

مزایا :

دقت و تکرارپذیری

پرینتر های سه بعدی SLA می توانند قطعات دقیق با ابعاد قابل تکرار ایجاد کنند. این برنامه های کاربردی برای مجموعه های مهندسی، کارشناسان و تولید کنندگان ریخته گری طلا و یا محصولات سفارشی دندان بسیار مفید می باشد.
ترکیبی از مخزن رزین گرم و پلتفرم ساخت بسته، شرایط تقریبا یکسان برای هر چاپ فراهم می کند.
آزادی طراحی
بسته به هندسه قطعه طراحی شده و ویژگی های سطح مثبت و منفی می تواند در ۳۰ میکرون یا کمتر تولید شود.
این برای برنامه های مفصل مانند ویژگی های پیچیده در مجسمه ها یا قطعات کوچک در جواهرات ضروری است.
این توانایی را دارد تا از طریق رزینهای مخصوص، نمونه های ساخته شده را مستقیما ریخته گری کرده و محصول نهایی را تولید کنید بدون نیاز به ماشینکاری ویا تزریق پلاستیک.
ضخامت لایه معمول در SLA بین ۲۵ تا ۱۰۰ میکرون است.
در ضخامت لایه های پایین تر, هندسه انحنا ها دقیق تر ساخته می شود اما زمان ساخت قطعه بالا می رود.
تمیز کردن Clean

پس از تکمیل فرایند تولید، پلت فرم ساخت را می توان از پرینتر سه بعدی جدا نمود.

بهینه سازی Cure

قطعات تولید شده با استفاده از رزین های کاربردی نیاز به بهینه سازی نهایی دارند تا روند پلیمریزاسیون و تثبیت خواص مکانیکی تکمیل گردد.

پس از خشک شدن نهایی، قسمتهایی که نقش پشتیبان قطعه سه بعدی را بر عهده داشتند را می توانید با کمی فشار و یا برش از قطعه اصلی جدا کنید و نقاط باقیمانده توسط پشتیبانها نیز در تمیز کاری پسا تولید پاک می شوند.

پرداخت و پولیش (پست پروسس)

قطعاتی که با پرینتر سه بعدی SLA می توانند تا حد رسیدن به یک محصول نهایی پرداخت شوند. روش های پرداخت متنوعی برای این قطعات از جمله پولیش، پوشش اسپری، سمباده کاری و استفاده از یک روغن معدنی خاص وجود دارد.

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.

بیشتر پرینترهای سه بعدی SLA رومیزی -مثل پرینتر Formlabs با سیستم های پایین به بالا کار می کنند.

SLA
استریولیتوگرافی یکی از بهترین راه های تولید نمونه های اولیه بسیار دقیق، با دوام و ارزان قیمت است.

کاربرد :
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

سیستم بالا به پایین
سیستم های بالا به پایین بیشتر برای سیستم های صنعتی SLA به کار می روند.

SLA از دیدگاه ویکیپدیا

این روش نخستین روش در حوزهٔ پرینت سه بعدی می‌باشد که در سال ۱۹۸۸ میلادی توسط شرکت ۳D SYSTEMS آمریکا بر اساس اختراع آقای چارلز (Charles Hull) هال معرفی گردید. در این روش از رزین فوتوپلیمر برای تولید قطعات استفاده می‌شود که آن را به صورت انتخابی توسط لیزری با طول موج خاص سفت می‌کنند.دستگاه SLA از یک سکوی ساخت تشکیل شده‌است که قطعه مورد نظر بر روی آن ساخته می‌شود و در داخل یک مخزن حاوی رزین در جهت عمودی حرکت می‌کند. همچنین یک سیستم لیزر در بالای دستگاه قرار دارد که به همراه یک سیستم اسکن لیزر دو بعدی لکه لیزر را بر روی سطح رزین در قسمت مشخص می تاباند و باعث سفت شدن آن و تشکیل قطعه می‌شود. قطعه به صورت لایه لایه بر روی هم ساخته می‌شود و به بالا می‌آیدو هر لایه در این روش مابین حدود ۷۰ تا ۵۰۰ میکرون قابل تغییر می‌باشد.

در این روش نیاز است تا در زیر قسمت‌هایی از قطعه که دارای زاویه منفی باشند، ساپورت‌گذاری شود که این کار توسط نرم‌افزارهای مربوطه انجام می‌شود. نیاز به ساپورت‌گذاری در این روش برخی محدودیت‌ها را در قطعات تولیدی ایجاد می‌کند.