SLS

Selective Laser Sintering

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.

sls

تکنولوژی SLS یکی از روش های تولید افزایشی است که با استفاده از لیزر به عنوان منبع تغذیه ذرات پودر پلیمر 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.
در این روش از انرژی اشعه لیزر برای اتصال ذرات پودر (sintering) و ایجاد لایه های قطعه استفاده می شود.

اولین بار در سال ۱۹۸۰ در دانشگاه تگزاس توسط دکتر تحت حمایت DARPA تو Carl Deckard , Joe Beaman ابداع شد

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

تسریع در نمونه‌سازی قطعات با سطوح پیچیده درونی و بیرونی، حذف نیاز به طراحی و ساخت مدل و ماهیچه در قطعات ریخته‌گری، ریخته‌گری دقیق و ماشین‌کاری، تقلیل زمانی کلی طراحی تا تولید محصول، کاهش هزینه‌های R&D و تولید و استفاده از این دستگاه پرینتر سه بعدی SLS را توجیه می‌کند.
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 ۰٫۱mm ، 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.
به طور کلی می توان که تکنولوژی SLS با توجه به توانایی بالایی که در ساخت اجسام با هندسه های پیچیده دارد، به عنوان یکی از پر کاربردترین روشهای ساخت نمونه اولیه در صنایع مختلف و همچنین به منظور تولید برخی قطعات پایانی مورد استفاده قرار می گیرد.
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 تکیه‌گاه(ساپورت)
نیاز به پس پردازش کم
عدم نیاز به پخت نهایی:
قطعه تف جوشی شده به کمک لیزر به‌اندازه کافی صلب بوده و به پخت نهایی نیاز ندارد.
همانطور که از نام فرآیند برمی‎آید از گرمای ناشی از انرژی لیزر جهت تف جوشی پودرهای مواد استفاده می‎شود.
مهم‌ترین کاربرد فرآیند تف جوشی انتخابی توسط لیزر، مدل‎های کاربردی، تولید موم‎های ریخته‎گری دقیق، تولید ماهیچه قالب‎های ریخته‎گری دقیق و قالب‌های ریخته‌گری ماسه‌ای است.
در این روش به دلیل احاطه شدن کامل قطعه با پودر، بر خلاف تکنولوژی های FDM ، SLA و PolyJet نیازی به ساپورت (تکیه گاه ) وجود ندارد
و قطعه نهایی بدون اتصال مواد اضافی به آن از دستگاه خارج می شود .
به واسطۀ همین مزیت عدم وجود ساپورت ، نمونه سازی قطعات بسیارپیچیده به راحتی انجام می شود.
همچنین امکان چیدن قطعات داخل هم و روی هم امکان پذیرمی باشد

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.

همچنین امروزه این تکنولوژی در بخش هنر و صنایع دستی به سرعت رو به رشد است.
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
اطلاعات تکمیلی:
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
بخش های مختلف پرینتر SLS
یکی از بخش‌های این سیستم محفظه ذخیره مواد (پودر) است که توسط یک سروو موتور و یک مکانیزم مکانیکی، ارتفاع مواد در مخزن با دقت بسیار زیاد، تغییر می کند.
مخزن دوم که در آن مدل لایه لایه ساخته شده جسم مورد نظر به همراه پودر اضافه پایین می‌رود که ارتفاع مدل در مخزن نیز توسط یک سروو موتور با دقت زیاد کنترل می‌شود.
رولر، پودر را برای ساخت لایه لایه از مخزن مواد به سمت میز کار هدایت می‌کند. این رولر هم سرعت دوران و هم سرعت حرکت آن قابل تنظیم است.
بخش دیگر اسکنر است که هدایت لیزر به سمت میز کار و جاروب کردن کل میز با توجه مقطع در حال ساخت (نور لیزر روی محور x و محور y امکان حرکت دارد) این بخش خود دارای درایور سخت افزاری و نرم‌افزاری است که کاملا با سیستم نرم‌افزار دستگاه تطابق دارد و می‌توانند با یکدیگر تبادل اطلاعات کنند.
بخش لیزر که یک اشعه نور غیرمرئی تولید کرده که می‌توان قدرت و شعاع آن را بسته به نیاز تغییر داد و همچنین قسمت cooling که وظیفه خنک کردن تیوب لیزر را بر عهده دارد.
قست هوای فشرده که محفظه داخلی کابین دستگاه را از گازهای ناشی از واکنش لیزر با مواد پودرکنترل و قسمت هیتر که گرمای لازم جهت دمای مناسب کابین دستگاه را فراهم می‌کند از دیگر بخش‌های این دستگاه است.
در این فناوری، محدوده‎ وسیعی از مواد مورد استفاده قرار می‎گیرند
در دستگاه انتخابی از پلی‎استایرین و ماسه ریخته‎گری استفاده می‌شود.
در توضیح بخش لیزر دستگاه:
این بخش یکی از اجزای مهم و اصلی دستگاه است که با ارسال لیزر نامرئی با توان بالا (بیش از ۵۰ وات) و پس از انکسار در اسکنر به سطح مواد حساس تابیده و باعث تاثیر روی مواد می‌‌شود.
در توضیح بخش اسکنر دستگاه :
این بخش شامل یک بخش بسیار دقیق با سیستم داخلی متشکل از سروو موتور و آیینه‌های منعکس‌کننده است که نور لیزر توسط این بخش بر روی سطح کار به صورت محور X و Y جاروب می‌شود.
این بخش یک ماجول است که امکان ساخت داخل را نداشته و توسط شرکت خریداری خواهد شد.
نرم‌افزار دستگاه :
بخش نرم‌افزار دستگاه شامل سه بخش است.
کن نخست بخشی که قطعات را لایه لایه می‌کند این نرم‌افزار فقط خروجی مخصوص دستگاه‌های مختلف دارد و برای پرینترهای سه‌بعدی حالت نرم‌افزار عمومی را دارد و نرم‌افزار آماده‌ای است که همه شرکت‌ها تهیه می‌کنند.
ش قسمت دیگر بخشی‌که تبدیل کننده است و فایل خروجی برنامه بالا را برای دستگاه پرینتر سه بعدی SLS قابل خواندن می‌کند که باید آماده شود.
۳٫ نرم‌افزار نصب شده روی دستگاه و نرم‌افزار و برنامه‌های مربوط به درایورها و ای‌سی‌های بخش الکترونیک و درایور نیز از دیگر بخش های این دستگاه هستند.

 به کمک یک لیزر و ذوب و سپس جامد کردن لایه‌ها از مواد اولیه پودری محصول نهایی را شکل می‌دهد. این نوع پرینتر دارای دو bed است که هنگام شروع فرایند پرینت لیزر طرح اولین لایه از جسم را روی پودر می‌اندازد و سطح ماده سینتر می‌شود. مادامی که اولین لایه مستحکم شد یکی از bedها به آرامی پایین می‌آید و bed دیگر که در جهت عکس (بالا) حرکت می‌کند و با کمک غلتک یک لایه از پودر را روی bed دیگر به صورت همگون پخش می‌کند و سپس روی لایه جدید لیزر دوباره اقدام به سینتر می‌کند و با ادامه این روند به محصول نهایی می‌رسیم.

SLS بیشتر کاربردهای چاپ سه بعدی صنعتی را در تکنولوژی‌های پرینت سه بعدی دارد. با این حال اکنون نسخه‌های رومیزی آن نیز در بازار یافت می‌شود و به نظر می‌رسد بیش از پیش به سمت عامه پسندی حرکت کند. مواد اولیه این تکنولوژی شامل پلاستیک‌های متنوعی همچون پلی آمید (نایلون)، پلی استایرن (polystyrenes) و thermoplastic elastomers می‌شود.
SLS به‌طور گسترده برای ساخت نمونه‌های اولیه و سایر قطعات در سطح محصول نهایی استفاده می‌شود. بزرگترین مزیت سینتر لیزر، آزادیِ طراحی است؛ پودر ذوب نشدهِ اضافی به عنوان یک ساپورت برای ساختاری که تولید شده عمل می‌کند که باعث می‌شود اجازه داشته باشیم که شکل‌های پیچیده بدون احتیاج به ساپورت پرینت کنیم.

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

  • Characteristics / restrictions
    • Maximal build envelope: 550x550x750 mm3
    • Minimum feature size: 0.15 mm
    • Typical tolerance: +/-0.25 mm (can be improved through post-processing)
    • Minimum layer thickness: 0.1 mm

مزیت های پرینتر سه بعدی SLS

• کالیبره شده برای پلی آمید با استحکام مکانیکی بالا
• قابل تنظیم بر روی مواد دیگر مانند پلی استایرن و پلی پروپیلن
• تولید قطعات بدون نیاز به ساپورت گذاری
• امکان تغییر تنظیمات برای کاربرد های دانشگاهی
• صرفه اقتصادی در تولید قطعات با تیراژ متوسط
• تولید بدون نیاز به قالب سازی و بدون خواب سرمایه
• انعطاف پذیری در تولید: امکان تغییر شکل قطعه در هر مرحله
• سریع بودن بودن این روش
• دقت بالا
• کیفیت مناسب این قطعات

۶۲۳
تعداد بازدید هفته اخیر
میزان توصیه این مطلب به هواداران
۸/۱۰