SLS : Selective Laser Sintering

پرینتر سه بعدی SLS چیست ؟

خلاصه

Selective Laser Sintering : SLS : به کمک یک لیزر و ذوب و سپس جامد کردن لایه‌ها از مواد اولیه پودری محصول نهایی را شکل می‌دهد.

قسمت اول پرینتر سه بعدی SLS
۵۰%

تاریخچه : History of SLS

سینترینگ انتخابی لیزر (SLS) توسط دکتر کارل دککار و مشاور دانشگاهی ، دکتر جو Beaman در دانشگاه تگزاس در آستین در اواسط دهه ۱۹۸۰ ، تحت حمایت مالی DARPA تهیه و ثبت شد.

Deckard و Beaman در شرکت راه اندازی DTM نتیجه گرفتند که برای طراحی و ساخت ماشین های SLS تاسیس شد. در سال ۲۰۰۱ ، ۳D Systems ، بزرگترین رقیب فناوری DTM و SLS ، DTM را به دست آورد.

جدیدترین اختراع ثبت شده در مورد فناوری SLS Deckard در تاریخ ۲۸ ژانویه ۱۹۹۷ صادر شد و در تاریخ ۲۸ ژانویه ۲۰۱۴ منقضی شد.

یک فرآیند مشابه بدون اینکه توسط R. F. Housholder در سال ۱۹۷۹ تجاری شود ، ثبت اختراع شد.

 

پرینتر سه بعدی SLS چیست ؟

SLS یکی از روش های تولید افزایشی است که با استفاده از لیزر به عنوان منبع تغذیه ذرات پودر پلیمر(sintering را به هم متصل کرده و قطعه نهایی ساخته می شود .
در این روش لیزر به طور خودکار نقاط تعریف شده توسط مدل سه بعدی را هدف قرار داده و مواد اولیه را برای ایجاد یک ساختار جامد به هم متصل می کند.

طرز کار پرینتر سه بعدی SLS

  1. سیلندر قطعه را در ارتفاع لازم برای شکل‌دهی اولین لایه قرار می‌گیرد.
  2. مواد پودری توسط یک غلتک از محفظه پودر، روی سطح سیلندر قطعه پخش‌شده و ضخامت لایه نیز توسط همین غلتک تنظیم می‌گردد.
  3. پرتو لیزر CO2، اولین مقطع را روی سطح پودر ترسیم می‌کند.
  4. ذرات پودر در اثر برخورد پودر لیزر گرم شده و به هم جوش می‌خورند.
  5. به‌این‌ترتیب لایه اول شکل می‌گیرد.
  6. سیلندر قطعه به‌اندازه ضخامت یک‌لایه پایین رفته و لایه پودر بعدی پخش می‌شود.
  7. پرتو لیزر مقطع جدید را اسکن و لایه بعدی را ایجاد می‌کند، به‌طوری که این لایه به لایه قبلی متصل می‌شود.
SLS

معایب :

چاپ سه بعدی و محدودیت های مواد در پرینترهای سه بعدی : 

یکی از دلایلی که فناوری های تولید افزایشی همیشه برای تولید نهایی استفاده نمی شود، محدودیت های مواد اولیه موجود است
در حالی که این مسئله ای است که به آرامی در حال برطرف شدن می باشد، خط فعلی مواد چاپ سه بعدی حرفه ای دارای خواص مکانیکی کمی هستند.
 از آنجایی که قطعات به صورت لایه ای ساخته می شوند، در مقایسه با تراشکاری یا قالب گیری تزریقی، قطعاتی ضعیف تر و دارای چگالی کمتری می باشند. با این حال از آنجایی که این صنعت به سرعت در حال پیشرفت می باشد، قابلیت های مواد مورد استفاده آن نیز پیشرفت خواهد کرد.

چاپ سه بعدی و محدودیت های اندازه

ضعف دیگری که این فناوری با آن روبرو می باشد محدودیت در اندازه قطعه تولیدی است. قابلیت های اندازه محدود به حجم ساخت پرینتر سه بعدی است، به این معنی که شما نمی توانید بیش از محدودیت های از پیش تعیین شده چاپ کنید. این کار نه تنها باعث جلوگیری از تولید اشیاء بسیار بزرگ می شود، بلکه چاپ همزمان قطعات کوچک را نیز ناممکن می سازد .

۱: فقط سیستم های صنعتی SLS در حال حاضر به طور گسترده ای در دسترس هستند و بنابراین دستیابی به سیستم های SLS معمولی طولانی تر از تکنولوژی هایی همچون FDM و SLA است.

۲: قطعات SLS دارای سطوحی دانه دانه و یا با تخلخل داخلی هستند که اگر نیاز به یک سطح صاف و نفوذ ناپذیر وجود داشته باشید، احتیاج به عملیات پس از تولید دارند.

۳: چاپ دقیق سطوح صاف بزرگ و سوراخ های کوچک با این روش ممکن نیست، زیرا آنها در معرض انحراف و ایجاد ته مانده ها و زوائد هستند.

این دستگاه دارای ابعاد نسبتا بزرگی میباشد و جای زیادی را اشغال میکند
به دلیل فرایند پیچیده و ابعاد بزرگ دستگاه، انرژی زیادی هم مصرف میکند.
قطعات ساخته شده با این پرینتر ها معمولا از پرداخت سطح خوبی برخوردار نمیباشند.

مزایا :

پایداری خوب قطعات:

قطعات در محیطی با کنترل دقیق ایجاد می‌شوند و فرآیند و مواد طوری طراحی‌شده‌اند، که خروجی آن قطعات عملکردی است.

دامنه وسیع مواد:

دامنه وسیعی از مواد از جمله نایلون، پلی کربن‌ها، فلزات و سرامیک‌ها را می‌توان در این سیستم استفاده کرد.
به همین دلیل انعطاف‌پذیری سیستم برای کاربردهای مختلف بسیار بالا است.

عدم نیاز به پخت نهایی:

قطعه تف جوشی شده به کمک لیزر به‌اندازه کافی صلب بوده و به پخت نهایی نیاز ندارد.
مهم‌ترین کاربرد فرآیند تف جوشی انتخابی توسط لیزر، مدل‎های کاربردی، تولید موم‎های ریخته‎گری دقیق، تولید ماهیچه قالب‎های ریخته‎گری دقیق و قالب‌های ریخته‌گری ماسه‌ای است.

امکان استفاده از گستره‎ وسیعی از مواد، اقتصادی و مقرون به صرفه بودن نسبت به روش‎های ماشین‎کاری معمولی، امکان تولید اشکال پیچیده و ایجاد سیستم‎های خنک‌کننده‎ داخلی این سیستم‎ها، عدم‌نیاز به ساخت قالب در ریخته‌گری دقیق، کم بودن اعوجاج ناشی از تنش‎های پسماند، ساخت قالب‌های ماسه‌ای با دقت بسیار بالا را از مزایای این دستگاه است
ضخامت هر لایه ۱۵۰ میکرون ، دقت ابعادی نمونه ساخته شده mm ۰٫۱ ، دقت هندسی بسیار خوب بوده و محکم ترین قطعات با این روش ساخته می شوند .

جنس قطعات ساخته شده در این روش پودر پلی آمید (PA) می باشد که پلیمری با خواص مکانیکی ، مقاومت حرارتی و شیمیایی بالا می باشد.
لذا قطعات ساخته شده دارای پایداری ابعادی طولانی بوده و می توان آنها را به عنوان قطعه نهایی مورد استفاده دائمی قرار داد.
همچنین می توان از این روش برای تولید محدود قطعات نسبتاٌ کوچک به عنوان راه حلی اقتصادی در مقایسه با روش تزریق پلاستیک استفاده نمود.

عدم نیاز به تکیه‌گاه(ساپورت)

نیاز به پس پردازش کم

کاربرد SLS در صنعت :

SLS به‌طور گسترده برای ساخت نمونه‌های اولیه و سایر قطعات در سطح محصول نهایی استفاده می‌شود.

الگوهای پلی کربنات (Rapid Casting)
این الگوها در فرآیند ریخته‌گری دقیق استفاده می‌شوند و ساخت آن‌ها سریع‌تر از ساخت الگوهای مومی است و برای طراحی‌های با دیواره نازک و خصیصه‌های کوچک نیز بسیار مناسب هستند همچنین این الگوها پایدار و مقاوم به حرارت می‌باشند.

قالب‌های فلزی (Rapid Tool)
به کمک این فرآیند می‌توان قالب‌های فلزی برای تولید تیراژ پایین ایجاد نمود که هزینه ای به مراتب کمتر از ریخته گری دارد.
طیف استفاده‌کنندگان از محصول و صنایع استفاده کننده این تکنولوژی صنایع نظامی، صنایع فضایی، صنایع هوایی، صنایع اتومبیل، مهندسی پزشکی، صنایع ابزارسازی و صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی است
متریال های گسترده ای با پایه ی پلاستیک و فلز مانند فولاد،تیتانیوم،آلومینیوم ،کبالت-کروم و نیکل در تکنولوژی پرینت سه بعدی SLS قابل استفاده هستند

SLS

خواص قطعه پرینتر سه بعدی SLS

• استحکام مکانیکی تا ۴۸ مگاپاسکال
• تحمل دما تا ۱۷۰ درجه سانتیگراد
• پایداری شیمیایی بالا و مقاوم در برابر خوردگی
• دارای خواص ضد سایش
• زیست سازگاری و کاربرد در تولید گایدها و مدل های جراحی، پروتز و اورتز و داربست های مهندسی بافت
• قابلیت ماشینکاری، پولیش و رنگ پس از تولید