اختصاصی مرکز ساخت و خدمات پرینت سه بعدی اینوفب: پرینت سه بعدی SLA یا استریولیتوگرافی، رایج‌ترین فرآیند پرینت سه بعدی رزینی است که به دلیل توانایی آن در تولید نمونه‌های اولیه یا محصولات نهایی با دقت بالا، ضد‌آب و پرداخت نهایی باکیفیت، بسیار محبوب شده است. این تکنولوژی با طیف وسیعی از مواد و متریال‌های پیشرفته به کار گرفته می‌شود و ویژگی‌های ظریفی همچون سطح صاف را برای تولیدکنندگان محصولات به ارمغان می‌آورد. در این راهنمای جامع، ویژگی‌های منحصربه‌فرد و کاربردهای فراوان تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA را بررسی می‌کنیم. تا به حال فکر کردید که چرا امروزه هزاران متخصص به ادغام این تکنولوژی در فرآیند تولید خود روی آورده‌اند؟ اگر شما هم چنین سوالی در ذهن دارید، پیشنهاد می‌کنیم برای یافتن جواب این سوال و آشنایی با نحوه کارکرد پرینت سه بعدی SLA، به مطالعه این مقاله ادامه دهید.
پرینت سه بعدی SLA استریولیتوگرافی چیست؟
استریولیتوگرافی، متعلق به خانواده‌ای از فناوری‌های تولید افزودنی است و به عنوان فوتوپلیمریزاسیون (vat) و پرینت سه بعدی رزینی هم شناخته می‌شود. این ماشین‌ها بر اساس یک اصل ساخته شده‌اند و از یک منبع نور (لیزر یا پروژکتور) برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت شده، استفاده میکنند. تمایز فیزیکی اصلی در آرایش اجزای هسته مانند منبع نور، پلت فرم ساخت و مخزن رزین نهفته است. پرینترهای سه بعدی SLA از مواد گرماسخت واکنش‌پذیر به نور، به نام رزین استفاده میکنند. هنگامی که رزین‌های SLA در معرض طول موج‌های خاصی از نور قرار می‌گیرند، زنجیره‌های مولکولی کوتاه به هم می‌پیوندند و مونومرها یا الیگومرها را به شکل هندسه‌های سفت یا انعطاف‌پذیر پلیمریزه میکنند.
قطعات پرینت سه بعدی SLA ، بالاترین وضوح و دقت، باکیفیت‌ترین جزئیات و صاف‌ترین سطوح را در میان تمام فناوری‌های پرینت سه بعدی دارند. اما مزیت اصلی استریولیتوگرافی، قابلیت تطبیق‌پذیری آن است. سازندگان مواد، فرمول‌های نوآورانه رزین SLA را با طیف وسیعی از خواص نوری، مکانیکی و حرارتی ایجاد کرده‌اند تا با ترموپلاستیک‌های استاندارد، مهندسی و صنعتی مطابقت داشته باشند. پیشرفت‌های روزافزون در پرینت سه‌بعدی همچنان باعث تغییر رویکرد کسب‌وکارها به نمونه‌سازی و تولید می‌شود. با افزایش سطح دسترسی و تعدیل هزینه‌ها برای مطابقت با فرصت‌ها و تقاضاهای بازار، قدرت سخت‌افزاری دستگاه‌ها و مواد و متریال هم بیشتر می‌شود.
طراحان، مهندسان و تولیدکنندگان برتر صنایع، در حال ادغام پرینت سه بعدی در چرخه‌های گردش کار و فرآیند طراحی، تولید و توسعه خود هستند. در تمام صنایع، پرینت سه بعدی امکانات بی‌نظیری را برای متخصصان به ارمغان می‌آورد؛ اعم از کاهش هزینه‌های برون سپاری، افزایش سرعت در روندهای تکراری، بهینه‌سازی فرآیندهای تولید و حتی فراهم‌سازی بستر لازم برای مدل‌های کسب و کار کاملاً جدید.
فرآیند طراحی تا تولید توسط تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA
در این بخش نحوه تولید یک قطعه توسط تکنولوژی پرینت سه بعدیSLA را مورد بررسی قرار می‌دهیم. به طور کلی فرآیند پرینت سه بعدی SLA، از 3 مرحله تشکیل یافته است؛ 1- طراحی، 2- پرینت و 3- عملیات پساپردازش برای تولید محصول نهایی.
1- طراحی
شما می‌توانید از نرم‌افزارهای مدل‌سازی سه بعدی همچون اتوکد و یا داده‌های اسکن سه بعدی برای طراحی مدل خود استفاده کنید. خروجی‌های نرم‌افزار مدل‌سازی و یا دستگاه اسکن سه بعدی، باید در فایلی با فرمت قابل پرینت (STL یا OBJ) ذخیره و سپس در دستگاه پرینتر بارگذاری شوند. هر دستگاه پرینت سه بعدیSLA ، شامل نرم‌افزاری برای تعیین تنظیمات و برش مدل دیجیتال به لایه‌هایی قابل پرینت است. پس از تکمیل فرآیند راه‌اندازی، نرم‌افزار آماده‌سازی پرینت شروع به ارسال دستورالعمل‌ها از طریق اتصال بی‌سیم یا کابلی به پرینتر می‌شود. کاربران حرفه‌ای ممکن است مدل را به طور اختصاصی برای SLA طراحی کنند و یا اقداماتی مانند سوراخ کردن قطعات برای حفظ مواد و متریال را انجام دهند.
2- پرینت
پس از تأیید تنظیمات دستگاه، فرآیند پرینت شروع می‌شود و دستگاه می‌تواند تا زمان اتمام عملیات پرینت، بدون نظارت کار کند. در پرینترهای دارای سیستم کارتریج، متریال به طور خودکار توسط دستگاه پر می‌شود.
3- پس از فرآیند
پس از اتمام فرآیند پرینت، قطعات نیاز به شستشو در ایزوپروپیل الکل (IPA) دارند تا رزین‌های پخته نشده از سطح آن‌ها پاک شود. پس از خشک شدن قطعات شسته شده، برخی از مواد نیاز به پس‌کیورینگ دارند؛ پس‌کیورینگ، فرآیندی است که منجر به دستیابی به بالاترین استحکام و پایداری در قطعات می‌شود. در نهایت، تکیه‌گاه‌ها از روی قطعات جدا می‌شود و برای داشتن روکشی تمیز، باقی‌مانده‌های تکیه‌گاه توسط سمباده پرداخت می‌شوند. قطعات پرینت سه بعدی SLA به راحتی می‌توانند توسط عملیات‌هایی همچون ماشین‌کاری، رنگ‌آمیزی و مونتاژ، برای کاربردها یا پرداخت‌های خاص آماده شوند. پس‌کیورینگ به ویژه برای رزین‌های مورد استفاده برای مهندسی بسیار مهم است و برای برخی از متریال‌ها و کاربردهای دندانپزشکی و جواهرات فرآیندی ضروری محسوب می‌شود.
مزایای پرینت سه بعدی SLA
مهندسان، طراحان و تولیدکنندگان، پرینت سه بعدی SLA را به دلیل ویژگی‌هایی منحصربه‌فردی همچون سطح صاف، کیفیت در ارائه جزئیات، دقت در فرآیند ساخت محصول نهایی و ویژگی‌های مکانیکی مانند همسانگردی یا ایزوتروپی، آب‌بندی و تطبیق‌پذیری مواد و متریال انتخاب میکنند.
ایزوتروپی
از آنجایی که پرینت سه بعدی SLA، قطعات را یک لایه در یک زمان ایجاد می‌کند، پرینت‌های تکمیل شده ممکن است بر اساس جهت‌گیری قطعه نسبت به فرآیند پرینت، با ویژگی‌های متفاوت در محورهای X، Y و Z، قدرت متفاوتی داشته باشند. فرآیندهای پرینت سه بعدی مبتنی بر اکستروژن مانند مدل‌سازی رسوب ذوب شده (FDM)، به دلیل تفاوت‌های لایه‌ای ایجاد شده توسط فرآیند پرینت، به دلیل ناهمسان‌گرد بودن شناخته شده‌اند. این ناهمسان‌گردی، سودمندی اِف‌دی‌اِم را برای کاربردهای خاص محدود می‌کند. در این صورت، برای جبران ناهمسان‌گردی، تنظیمات بیشتری برای سمت هندسه قطعه مورد نیاز است.
در مقابل، پرینترهای سه بعدی رزین SLA قطعات بسیار همسانگردی را ایجاد میکنند. دستیابی به ایزوتروپی قطعه بر پایه تعدادی از عوامل قابل کنترل توسط ادغام شیمی مواد با فرآیند پرینت است. اجزای رزین در حین پرینت سه بعدی SLA، پیوندهای کووالانسی تشکیل می‌دهند، اما لایه به لایه، قطعه در حالت “سبز” نیمه‌واکنشی باقی می‌ماند. در حالی که رزین در حالت نیمه‌واکنشی است، گروه‌های قابل پلیمریزاسیون حفظ می‌شوند و می‌توانند در سراسر لایه‌ها پیوند ایجاد کنند و پس از پخت نهایی، همسانگردی و آب‌بندی قطعه را تأمین کنند. در سطح مولکولی، هیچ تفاوتی بین صفحات X، Y یا Z وجود ندارد. این ویژگی، منجر به قطعاتی با عملکرد مکانیکی قابل پیش‌بینی می‌شود و برای کاربردهایی مانند جگ‌ها و فیکسچرها، قطعات مصرفی نهایی و نمونه‌سازی، عملکردی حیاتی هستند.
آب بند بودن
قطعات پرینت سه بعدی SLA در هر صورت پیوسته هستند؛ چه هندسه‌هایی با ویژگی‌های جامد تولید کنند و چه کانال‌های داخلی. آب‌بندی برای آن دسته از کاربردهای مهندسی و تولیدی که نیازمند کنترل و پیش‌بینی سیال یا جریان هوا هستند، ویژگی مهمی محسوب می‌شود. مهندسان و طراحان از ویژگی آب‌بندی این پرینترها برای حل چالش‌های جریان هوا و سیال برای مصارف خودرو، تحقیقات زیست‌پزشکی و اعتبار بخشیدن به طرح‌های قطعات مصرفی مانند لوازم آشپزخانه استفاده میکنند.
دقت
بسیاری از صنایع، از دندانپزشکی گرفته تا تولید محصول، برای ایجاد مکرر اجزای دقیق و با کیفیت به پرینت سه بعدی SLA نیازمند هستند. برای اجرای دقیق فرآیند پرینت قطعات، عوامل متعددی باید به شدت کنترل شوند. در مقایسه با دقت ماشین‌کاری، پرینت سه بعدی SLA جایی بین ماشین‌کاری استاندارد و ماشین‌کاری خوب است. ترکیب مخزن رزین گرم شده و محیط ساخت بسته، شرایط تقریباً یکسانی را برای هر پرینت فراهم می‌کند. در مقایسه با فناوری‌های مبتنی بر ترموپلاستیک (ذوب مواد خام)، دقت بیشتر و کیفیت بالاتر پرینت سه بعدی SLA، می‌تواند تابعی از دمای پرینت پایین‌تر باشد.
از آنجایی که استریولیتوگرافی به جای گرما از نور استفاده می‌کند، فرآیند پرینت در دمای یکسان با محیط انجام می‌شود؛ این بدان معناست که قطعات پرینت شده با انبساط و انقباض حرارتی دچار اختلال نمی‌شوند. دستگاه پرینت سه بعدی، استریولیتوگرافی کم نیروی اپتیک (LFS) را در داخل یک واحد پردازش نوری (LPU) که در جهت X حرکت می‌کند، قرار می‌دهد. یک گالوانومتر هم پرتو لیزر را در جهت Y قرار می‌دهد، سپس آن را در امتداد یک آینه تاشو و یک آینه سهموی هدایت می‌کند تا پرتویی را که همیشه عمود بر صفحه ساخت است، تحویل دهد؛ بنابراین پرینتر همیشه در یک خط مستقیم حرکت می‌کند تا دقت و کیفیت بیشتری ارائه کند. البته فراموش نکنید که ویژگی‌های تک تک مواد نیز برای اطمینان از فرآیند پرینت قابل اطمینان و قابل تکرار مهم هستند.
ویژگی‌های خوب و پرداخت سطح صاف
قطعات پرینت سه بعدی SLA به عنوان واحد استانداردی طلایی برای پرداخت سطوح صاف، با ظاهری قابل مقایسه با روش‌های تولید سنتی مانند ماشین‌کاری، قالب‌گیری تزریقی و اکستروژن در نظر گرفته می‌شوند. این کیفیت سطح برای کاربردهایی که نیاز به پرداخت بی‌عیب و نقص دارند، ایده‌آل است و همچنین به کاهش زمان پس از پردازش کمک می‌کند؛ زیرا قطعات را می‌توان به راحتی پس از سمباده‌زنی، صیقل داده و رنگ کرد. برای مثال، شرکت‌های مطرحی همچون ژیلت از پرینت سه بعدی SLA برای ایجاد محصولات مصرفی نهایی خود استفاده میکنند.
تطبیق پذیری با مواد و متریال
رزین‌هایSLA ، طیف گسترده‌ای از مزایا را شامل می‌شوند و همچنین با فرمول‌بندی‌های متفاوت مواد و متریال سازگار هستند. مواد می‌توانند نرم یا سخت باشند، با مواد ثانویه‌ای همچون شیشه و سرامیک پر شده باشند، یا خواص مکانیکی ویژه‌ای مانند دمای انحراف حرارتی بالا یا مقاومت در برابر ضربه داشته باشند. طیف گسترده‌ای از مواد کاربردی برای بسیاری از صنایع توسط فرآیند مقاوم‌سازی در برابر آزمایش‌های گسترده و عملکرد تحت فشار، فرموله شده است. این فرآیند برای محصولات انواع صنایع به کار گرفته می‌شوند؛ اعم از محصولاتی خاص، مانند پروتزهای مصنوعی برای صنعت پزشکی، تا موادی که دقیقاً مطابق با مواد نهایی برای نمونه‌سازی هستند.
در برخی موارد، ترکیبی از تطبیق‌پذیری و عملکرد است که باعث می‌شود شرکت‌ها پرینت سه بعدی SLA را در فرآیند خود ادغام کنند. پس از یافتن یک برنامه کاربردی و حل چالشی توسط یک متریال خاص، معمولاً زمان زیادی طول نمی‌کشد که امکانات بیشتری از دستگاه پرینتر سه بعدی کشف می‌شود و پرینتر به ابزاری کاربردی برای بهره‌مندی از قابلیت‌های متنوع مواد و متریال‌های گوناگون تبدیل می‌شود.
8 کاربرد منحصربه‌فرد و مهم تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA
پرینت سه بعدی SLA ، با افزایش نوآوری و سرعت روند رشد صنایع، به عنوان ابزار تکنولوژیک پشتیبان در طیف گسترده‌ای از صنایع به کار گرفته می‌شود؛ اعم از مهندسی، تولید، دندانپزشکی، مراقبت‌های بهداشتی، آموزش، سرگرمی، جواهرات، شنوایی‌سنجی و سایر کسب‌و‌کارهای مشابه.
1- مهندسی و طراحی محصول
نمونه‌سازی سریع با پرینت سه بعدی SLA، فرصت ارزشمندی برای تبدیل ایده‌های ذهنی به محصولات واقعی را در اختیار مهندسان و طراحان محصول قرار می‌دهد. در گام نخست، مفاهیم و ایده‌های طراحی در قالب نمونه‌های اولیه تولید می‌شوند؛ این نمونه‌های اولیه، کیفیت قابل مقایسه‌ای با طرح‌های نهایی دارند. وفاداری در ارائه ویژگی‌های مشابه در نمونه‌های اولیه، سبب می‌شود تا محصولات از طریق یک سری مراحل اعتبارسنجی به سمت تولید انبوه هدایت شوند.
2- تولید
تولیدکنندگان توسط تکنولوژی پرینت سه بعدی SLA می‌توانند فرآیندهای تولید خود را به صورت خودکار مدیریت کنند. علاوه بر این می‌توانند جریان کار را از طریق فرآیندهای مختلفی با هزینه و زمان کمتری نسبت به روش‌های سنتی به پایان برسانند؛ فرآیندهایی همچون نمونه‌سازی ابزارهای اولیه و پرینت سه‌بعدی ابزارهای سفارشی و قالب‌های تولیدی. به عنوان مثال، یکی از پرکاربردترین گزینه‌های پرینت سه بعدی در زمینه مد و فشن، طراحی و تولید رویه کفش و ماکت زیره کفش است. این روش پرینت سه بعدی، باعث کاهش هزینه‌ها و عیوب ساخت، افزایش کیفیت، سرعت بخشیدن به مونتاژ و به حداکثر رساندن اثربخشی کار می‌شود.
3- دندانپزشکی
دندانپزشکی دیجیتال و یا به عبارتی استفاده از ابزارهای تکنولوژیکی همچون پرینت سه بعدی SLA، خطرات و عدم قطعیت‌های عوامل انسانی را کاهش می‌دهند. همچنین این ابزارها، ثبات، دقت و کیفیت بالاتری را در هر مرحله از گردش کار برای بهبود مراقبت از بیمار ارائه میکنند. پرینترهای سه بعدی می‌توانند طیف وسیعی از محصولات و لوازم سفارشی را با هزینۀ واحدی پایین، کیفیتی بالا، تناسباتی برتر و نتایجی قابل تکرار، تولید کنند.
مقاله پیشنهادی برای مطالعه: پرینت سه بعدی در دندانپزشکی
4- مراقبت‌های بهداشتی
پرینت سه بعدی SLA، توسط انواع دستگاه‌های پرینت رومیزی هم می‌تواند، ارائه شود. پرینترهای رومیزی مقرون‌به‌صرفه و حرفه‌ای به پزشکان کمک میکنند تا روش‌های درمان نوین و اختصاصی را برای هر فرد در نظر بگیرند. همچنین دستگاه‌های سفارشی‌سازی‌شده، فرصتی برای ارائه خدمات بهتر و منحصربه‌فرد فراهم میکنند. این ویژگی‌ها و امکانات پرینت سه بعدی SLA، بستر مناسبی برای کاربردهای پزشکی با تأثیرگذاری بالا را ایجاد میکنند و در عین حال موجب صرفه‌جویی در میزان قابل توجهی از زمان و هزینه صرف‌شده در اتاق‌های عمل و آزمایشگاه‌های پزشکی می‌شوند.
5- تحصیلات
پرینت سه بعدی SLA، ابزار چند منظوره‌ای برای یادگیری همه‌جانبه و تحقیقات پیشرفته است. این تکنولوژی سبب افزایش خلاقیت در روند آموزشی و بسترسازی برای حضور دانش‌آموزان در معرض یک فناوری حرفه‌ای می‌شود. علاوه بر این، پرینت سه بعدی از پیشرفت و تغییرات جدید در برنامه‌های درسی علوم، مهندسی، هنر و طراحی، پشتیبانی می‌کند.
6- سرگرمی
مدل‌های با کیفیت پرینت سه بعدی SLA، به طور گسترده در مجسمه‌سازی، مدل‌سازی شخصیت و ساخت غرفه استفاده می‌شوند. این قطعات تاکنون در فیلم‌های استاپ‌موشن، بازی‌های ویدیویی، لباس‌های سفارشی و حتی جلوه‌های ویژه بصری برای فیلم‌های پرفروش هم به کار رفته‌اند.
7- جواهرسازی
متخصصان جواهرسازی از نرم‌افزار اتوکد و پرینت سه بعدی SLA، برای نمونه‌سازی سریع طرح‌ها، تناسب با مشتریان و تولید مجموعه قطعات آماده برای ریخته‌گری استفاده میکنند. ابزارهای دیجیتال، امکان ایجاد قطعات منسجم و جزئیات دقیق را فراهم میکنند. علاوه بر این، تکنولوژی پرینت با ایجاد تنوع در نحوه حکاکی و قدرت بی‌نظیر خود در ساخت هندسه‌های پیچیده و نامتعارف، از یکنواختی محصولات جلوگیری میکنند.
مقاله پیشنهادی برای مطالعه: پرینت سه بعدی جواهرات
8- شنوایی‌سنجی
متخصصان شنوایی‌سنجی از فرآیندهای دیجیتال و پرینت سه بعدی SLA، برای تولید قالب‌ها و سایر محصولات مرتبط به گوش استفاده میکنند. مهندسان پزشکی موفق شده‌اند محصولات سفارشی گوش را با کیفیت بالاتر و حجم بالاتری به کار ببرند؛ محصولاتی همچون سمعک، محافظ شنوایی، گوش‌گیرها و هدفون‌های سفارشی.
از ویژگی‌های پرینت سه بعدی SLA بهره‌مند شوید
استودیو اینوفب از طریق به کارگیری تجربه چندین ساله خود و با اتکا به دانش تخصصی، نرم‌افزارهای ویژه و متریال‌های باکیفیت، زمینه مناسبی برای ارائه خدمات با کیفیت در حوزه پرینت سه بعدی را فراهم کرده است. اینوفب، انواع روش‌های پرینت از جمله پرینت سه بعدیSLA را به کار می‌برد و محصولاتی با دقت بالا و کیفیتی عالی ارائه می‌کند. اگر شما هم در نظر دارید که تکنولوژی پرینت را در فرآیند تولید خود ادغام کنید، پیشنهاد می‌کنیم برای کاوش عمیق‌تر و ورود آگاهانه به دنیای تکنولوژی، با متخصصان این حوزه مشورت کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر در این حوزه، دریافت زمان مشاوره رایگان و سفارش محصولات پرینت سه بعدی SLA، می‌توانید با تیم اینوفب در تماس باشید.
منبع: Formlabs