تکنولوژی SLA

تکنولوژی SLA به کار رفته در پرینتر سه بعدی

 پرینتر سه بعدی و تکنولوژی SLA

تکنولوژی SLA یا به عبارتی استریولیتوگرافی یک فرآیند تولید افزودنی پرینتر سه بعدی است که در خانواده شکل دهی پلیمرها جهت رسیدن به محصول نهایی قرار می گیرد . در روش SLA یک قطعه، با انتخاب لایه به لایه پلیمر توسط اشعه ماوراء بنفش (UV) تولید می گردد.

تکنلوژی SLAمواد مورد استفاده در تکنولوژی SLA، پلیمرهای حساس به نور (رزین) هستند که در قالب مایع قرار می گیرند و توسط فرآیند پلیمریزاسیون تبدیل به جسم جامد می شوند.

رزین به کار رفته در روش SLA

رزین به کار رفته در روش SLA

در روش SLA برای به وجود آوردن یک شی سه بعدی، یک پایه نگهدارنده ساخته که قابلیت غوطه ور شدن در تانک شفاف پر از رزین را داشته باشد.

پایه نگهدارنده برای تکنولوژی SLA

پایه نگهدارنده برای تکنولوژی SLA

SLA از آن جهت معروف بوده که اولین تکنولوژی به کار گرفته شده در دستگاه های چاپ سه بعدی می باشد. مخترع این تکنولوژی، آن را در سال 1986 ثبت نموده است.

اگر قطعات با دقت بالا و سطحی صاف موردنیاز است، SLA ارزان ترین تکنولوژی در دسترس است، بهترین نتایج زمانی حاصل می شود که طراح مزایا و محدودیت های فرآیند تولید را به طور کامل بداند.

تکنولوژی SLA

SLA در بسیاری از جنبه ها شبیه به DLP، یکی دیگر از تکنولوژهای چاپ سه بعدی است. برای سادگی، دو تکنولوژی را می توان با هم برابر دانست. تفاوت اصلی این دو روش در آن است که SLA جهت سفت کردن از لیزر استفاده می کند در صورتی که DLP با یک پروژکتور نور این عمل را انجام می دهد.

تکنولوژی SLA

روش SLA چطور کار می کند؟

1- 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.

2- 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.

3- 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.

4- 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.

تکنولوژی SLA

نحوه کارکرد تکنولوژی SLA

مشخصه های روش SLA

در سیستم SLA، اکثر پارامترهای چاپ توسط سازنده ثابت می شود و نمی توان آن ها را تغییر داد. تنها ورودی ها ارتفاع لایه و جهت قطعه می باشد. (جهت قطعه بر اساس محل ساپورت ها تعیین می گردد.)

ارتفاع لایه معمولی در SLA بین 25 تا 100 میکرون بوده و ایجاد لایه هایی با ارتفاع کمتر نیاز به ایجاد منحنی های هندسی دقیقتر دارد که زمان و هزینه ساخت را افزایش داده و این احتمال که  قطعه به صورت موفق چاپ نگردد را افزایش می دهد، ارتفاع لایه ای 100 میکرون برای اکثر کاربردهای عمومی مناسب است.

اندازه ساخت نیز یکی دیگر از پارامترهای مهم برای طراح است، اندازه ساخت بستگی به نوع دستگاه SLA دارد. به طور کلی دو نوع دستگاه SLA وجود دارد: 1- ایجاد لایه از بالا به پایین -2- ایجاد لایه از پایین به بالا

1- چاپگرهای SLA با روش بالا به پایین

در چاپگرهای لیزر از بالا به پایین منبع نور را بالای مخذن قرار می دهند و قطعه به صورت لایه به لایه به سمت بالا ساخته می شود. حرکت کفه دستگاه از بالای سطح رزین آغاز و بعد از زدن هر لایه به سمت پایین حرکت می کند.

تکنولوژی SLA بالا به پایین

پرینتر SLA بالا به پایین

2- چاپگرهای SLA با روش پایین به بالا

در چاپگرهای SLA پایین به بالا منبع نور در زیر مخزن رزین قرار دارد و قطعه تولید شده به صورت لایه به لایه از جهت بالا به پایین تولید می شود. مخزن رزین دارای یک پوشش شفاف با پوشش سیلیکون است که اجازه می دهد تا نور لیزر از آن عبور کند، اما در حین حال از چسبیده شدن رزین سخت شده به خود جلوگیری می نماید. پس از سفت شدن و تشکیل هر لایه، رزین سفت شده توسط حرکت کفه دستگاه به سمت بالا از پایین مخزن جدا می گردد به این مرحله به اصطلاح پوست انداختن می گویند.

تکنولوژی SLA بالا به پایین

مقایسه تکنولوژی SLA بالا به پایین با تکنولوژی SLA پایین به بالا

تکنولوژی چاپ SLA با روش پایین به بالا عمدتا در چاپگرهای رومیزی استفاده می شود، در حالی که تکنولوژِی با روش بالا به پایین در چاپگرهای صنعتی به کار می رود. کار کردن و تولید کردن قطعات با چاپگرهای SLA پایین به بالا آسانتر، اما اندازه ساخت آن ها محدود است، زیرا نیروهایی که در طول مرحله پوست انداختن به قطعه اعمال می گردد ممکن است باعث شکسته شدن و جدا شدن قطعه چاپ شده گردد. از سوی دیگر، چاپگرهای بالا به پایین می توانند به اندازه های بسیار بزرگ و بدون هیچ ضعفی از نظر دقت ساخته شوند. قابلیت های پیشرفته این سیستم ها هزینه های زیادی به همراه خواهد داشت.

جدول زیر ویژگی های کلیدی و تفاوت های دو روش را بیان می نماید:

روش SLAپایین به بالا (پرینترهای رومیزی) SLAبالا به پایین (پرینترهای صنعتی)
مزایاقیمت ارزانساخت ابعاد بزرگ
به طور گسترده در دسترس استزمان ساخت سریعتر
معایباندازه کوچک ساختقیمت بالا
محدوده کم اجناسنیاز به اپراتور متخصص دارد
به دلیل استفاده زیاد از ساپورت به مراحل پس از تولید بیشتری نیاز دارند.برای تعویض مواد باید کل مخزن را تخلیه نمود
محبوب ترین چاگرهای SLAFormlabs3D Systems
اندازه ساخت 145×145×175 میلیمتر150×750×500  میلیمتر
ارتفاع لایه استاندارد25 تا 100 میکرون25 تا 150 میکرون
دقت ابعادی±0.5% ( میلیمتر±0.01- 0.25 حدپایین)±0.15% ( میلیمتر±0.01- 0.03 حدپایین)
ساپورتهمیشه موردنیاز (برای تولید قطعات با دقت ضروری است)

ساختار ساپورت در تکنولوژی SLA

ساخت ساپورت در روش SLA به صورت همیشگی موردنیاز است، ساپورت ها با جنس یکسان نسبت به قطعه تولید شده و بعد از چاپ باید به صورت دستی حذف شوند. جهت قطعه، محل و مقدار نیاز به ساپورت را تعیین می کند. توصیه می گردد جهت قطعه به صورتی تعیین گردد که سطوح حساس از نظر دید تماس قابل توجه ای با ساپورت ها نداشته باشند.

ساپورت گذاری در روش SLA

ساپورت گذاری در روش SLA

در چاپگرهای بالا به پایین، ساپورت های موردنیاز مشابه FDM است. ساپورت ها برای چاپ برآمدگی ها و اتصالات موردنیاز هستند. (زاویه برآمدگی بحرانی معمولا 30 درجه است). قطعه می تواند در هر موقعیتی قرار بگیرد و معمولا به صورت مسطح چاپ می گردد، تا میزان ساپورت ها و تعداد لایه ها به حداقل برسد.

در چاپگرهای پایین به بالا همه چیز پیچیده تر است، برآمدگی ها و اتصلات همگی نیاز به ساپورت دارند، اما به حداقل رساندن هر لایه، مهمترین معیار است. نیروهایی که در طول هر مرحله لایه ریزی اعمال می شود ممکن است باعث جدا شدن قطعه از کفه دستگاه گردند. این نیروها متناسب با سطح مقطع هر لایه می باشند. به همین دلیل جهت دادن به قطعات توسط زاویه و کاهش ساپورت ها یک مفهموم ساده و ابتدایی نیست.

جهت دادن به قطعات در پرینترهای بالا به پایین SLA

جهت دادن به قطعات در پرینترهای پایین به بالا SLA

چسبندگی لایه ها در روش SLA

قطعات چاپی SLA دارای خواص مکانیکی همگن هستند، به این دلیل یک مرحله لیزر UV برای سخت کردن رزین کافی نیست.  مرحله بعدی لیزر کمک می کند که  که لایه های سفت شده قبلی در حالت ایده آلی با هم ترکیب شوند، در حقیقت در روش SLA حتی پس از اتمام روند چاپ، عملیات پس از تولید جهت بهبود یافتن قطعه و سفت شدن لایه ها ادامه می یابد.

بهبود خواص قطعات در روش SLA

برای رسیدن به بهترین خواص مکانیکی، قطعات تولید شده به روش SLA باید در جعبه ای تحت نور شدید UV قرار گیرند (و گاهی اوقات در دماهای بالاتر). این عمل به شدت سختی و مقاومت در برابر حرارت قطعات SLA را بهبود بخشیده ولی باعث می شود که قطعات شکننده تر شوند.

بهبود خواص قطعات در روش SLA

به عنوان مثال، مقاومت قطعات آزمایش شده با جنس رزین استاندارد روشن با استفاده از یک چاپگر SLA رومیزی در حالت بهبود داده شده، دو برابر بیشتر از قطعات معمولی است (65 مگاپاسکال در برابر 38 مگاپاسکال) همچنین کارکرد در دمای بالا (نهایت دما 58 درجه سانتیگراد برای قطعه بهبود شده در برابر 42 درجه سانتیگراد) ولی مقاومت در برابر شکست نصف می گردد (6.2% در برابر 12%)

قرار دادن قطعه در برابر خورشید نیز باعث بهبود خواص قطعه می گردد. قرار دادن بیش از حد قطعه در معرض نور UV تاثیرات مضری در خواص فیزیکی و ظاهر قطعات SLA دارد. آن ها ممکن است در هم رفته، بسیار شکننده و یا دچار تغییر رنگ بشوند، بنابراین اسپری کردن پوشش رنگ با UV اکریلیک شفاف قبل از استفاده بسیار توصیه می شود.

مزایای روش SLA

1- تولید قطعات با دقت بسیار زیاد و جزئیات پیچیده

تولید قطعات پیچیده در روش SLA

2- قطعات SLA دارای سطح کاملا سطح بوده و از آن ها برای نمونه هایی که در معرض دید قرار دارند استفاده می گردد.

قطعات در معرض دید در روش SLA

3- مواد مخصوص SLA در دسترس هستند، همچون رزین های شفاف، قابل انعطاف و قابل ریخته گری

معایب روش SLA

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

2- خواص مکانیکی و ویژگی های ظاهری قطعات SLA هنگامی که بیش از حد در معرض نور خورشید قرار می گیرند تنزل پیدا می کنند.

3- قرار دادن ساپورت همیشه الزامی بوده و عملیات پس از تولید ضروری است تا ساپورت و علائم به جا مانده از آن روی قطعه حذف گردد.

جدا کردن ساپورت در روش SLA

مقایسه سیستم های مختلف SLA

نوع روشSLA رومیزیSLA صنعتی پایین به بالا
قیمتاز 3500 دلار شروع می شودبیشتراز 80000-100000 دلار
اندازه چاپبالاتر از 175×145×145 میلمتربالاتر از 550×750×1500 میلیمتر
مزایامقرون به صرفه

آسان برای استفاده

تعمیر و نگهداری کم

ردپای کم روی قطعات تولیدی

تعویض مواد به آسانی انجام می گیرد

حجم ساخت بزرگ

نرخ تولید بالا

دامنه گستره مواد مورد استفاده

معایباندازه جاپ متوسط است

گرانی ماشین

میزان تعمیر و نگهداری بالا

احتیاج به اپراتور دارد

مقالات مرتبط

خدمات و مشاوره رایگان

021-88726992