استریولیتوگرافی SLA - بخش اول

در چاپ سه بعدی استریولیتوگرافی از چه نوع رزین هایی استفاده میشود؟ (بخش اول)

استریولیتوگرافی یکی از روش‌های چاپ سه بعدی می باشد که می توانند محصولات پلاستیکی را با رزولوشن و دقت بالا جزئیات بسیار زیاد و سطح بسیار نرم و زیبا تولید کند و از آنجایی که رزین های بسیار متفاوتی برای این نوع چاپ وجود دارد، فرآیند یاد شده مصارف زیادی در صنایع مختلف دارد. به طور کلی رزین های استاندارد برای تولید نمونه های اولیه عمومی به کار برده می شوند، رزینهای مهندسی از ویژگی های گرمایی و مکانیکی بسیار منحصر به فردی برخوردارند، رزین های پزشکی و دندانپزشکی از قابلیت سازگاری زیستی برخوردارند. رزین‌های castable پس از قرارگیری در معرض حرارت زیاد و سوختگی هیچگونه خاکستری تولید نمی کنند. در این مقاله به کاربردی‌ ترین موادی می پردازیم که با استفاده از روش بسیار رایج استریولیتوگرافی تولید می‌شوند و عنوان می‌کنیم که مزیت اصلی این دسته از محصولات چه مواردی بوده و در کنار آن به شما کمک خواهیم کرد تا یکی از فیلامنتها را انتخاب کنید که بیشترین سازگاری را برای تولید محصول مورد نظر شما دارد.

نگاهی کلی به فیلامنت های بکار برده در روش استریولیتوگرافی

استریولیتوگرافی از لیزر فرابنفش به منظور فرآوری رزین های مایع به پلاستیک های سخت و مستحکم استفاده می‌کند و این فرآیند نیز بسپارش نوری نام دارد. ترکیبات بسیار متمایزی از مونومرها، الیگومر ها، آغازگرهای نوری و سایر انواع مواد افزودنی یک ماده رزینی را به وجود خواهند آورد که ممکن است ویژگی های متفاوتی را به این دسته از مواد ببخشد. روش نامبرده شده می تواند محصولاتی را از پلیمرهای ترموست بسازند و در این قسمت به مزیت ها و محدودیت های تولید محصولات پلاستیکی با استفاده از روش نامبرده شده می‌پردازیم.

مزیت‌ها

• سطح صاف و قالبگیری تزریقی.
• ویژگی های ایده آل و جزئیات بسیار بالا و استحکام بالا.

 معایب

• نسبتاً شکننده بدین معنی که میزان ازدیاد طول ماده تا پارگی کم است
•  عدم تناسب برای تولید محصولات خارج از خانه
•  این دسته از مواد ممکن است که در طی زمان تغییر کنند و این در حالی است که به میزان زیادی در معرض تابش‌های اشعه فرابنفش خورشید قرار بگیرد.
• آسیب پذیری در برابر خزش

در قسمت بعدی ما به جزئیات بسیار بیشتری در خصوص رزینهای کاربردی در استریولیتوگرافی می پردازیم.

رزین های استاندارد استریولیتوگرافی کدامند؟

• رزین های استاندارد: رزین های استاندارد استحکام بالا و رزولوشن بسیار بالایی را برای محصولات تولید می‌کنند و باعث می‌شوند تا آنها همانند روش قالبگیری تزریقی سطحی صاف و براق داشته باشند. از طرف دیگر مواد نام برده شده از قیمت پایینی برخوردارند و همین باعث می شود تا بتوان به سادگی از آن ها به منظور تولید نمونه های مختلف استفاده کرد. رنگ رزین اثرگذاری بسیار زیادی بر ویژگی‌های آن دارد به عنوان مثال رزین های خاکستری رنگ بیشتر برای تولید محصولاتی به کار برده می شود که از جزئیات زیادی برخوردارند و این درحالی است که رزینهای سفید برای تولید محصولاتی مناسب خواهند بود که به سطوح صاف و صیقلی نیاز دارند. مزیت های این رزین ها عبارتند از: تولید ویژگی‌های ایده‌آل و دقت در جزئیات، ایجاد یک سطح صیقلی و صاف، یکی از اقتصادی ترین رزینها موجود برای استریولیتوگرافی. معایب رزین های استاندارد عبارتند از: شکنندگی یعنی ازدیاد طول تا پارگی پایین، استحکام کم در برابر ضربه و دمای پایین تغییر شکل. به طور کلی نیز می‌توان عنوان کرد که این دسته از رزین ها گزینه بسیار مناسبی برای نمونه سازی سریع، مدل سازی یک ایده و یا مدلهای هنری هستند.

• رزین های شفاف: رزین های شفاف از ویژگی های مکانیکی مشابه با رزین های استاندارد برخوردارند ولی می‌توان آنها را تا اندازه‌ای فرآوری نمود که شفافیت بصری نسبتاً زیادی پیدا کنند. مزیت های رزین های شفاف عبارتند از: ویژگیهای ایده آل و جزئیات بالا، تولید محصولاتی با سطح صیقلی و شفافیت. معایب آنها عبارتند از: شکنندگی یعنی میزان ازدیاد طول تا پارگی کم، استحکام کم در برابر ضربه و در نهایت نیز می‌توان عنوان کرد که شفافیت ظاهری آنها ممکن است در زمان تغییر کند و این در حالی است که این محصولات در معرض تابش های اشعه فرابنفش خورشید قرار بگیرند. این رزین ها موادی بسیار ایده آل برای نمایش ویژگی های درونی، محفظه های چراغ های ال ای دی و دستگاه های سیال می باشند.

رزینهای مهندسی استریولیتوگرافی کدامند؟

رزینهای مهندسی شباهت بسیار زیادی به انواع پلاستیک هایی دارند که با استفاده از روش قالب گیری تزریقی تولید شده اند تا در نهایت به مهندسین کمک کنند تا انتخاب های زیادی برای نمونه سازی، آزمایش و تولید داشته باشند. تمام رزین های مهندسی را باید زیر نور فرابنفش فرآورش تکمیلی نمود تا به بالاترین حد از ویژگی های مکانیکی خود استفاده کنند.

• رزین های سخت همانند اکریلونیتریل بوتادین استایرن: رزین های سخت برای تولید انواعی از محصولات به کار برده می شوند که باید در معرض فشار و یا کشیدگی زیادی قرار بگیرند و تمامی محصولاتی که با استفاده از این رزین ها ساخته می شوند از استحکام کششی و ضریب ارتجاعی بالایی برخوردارند که می‌توان آن را با اکریلونیتریل بوتادین استایرن مقایسه نمود. رزین های نام برده شده محصولاتی مقاوم در برابر شکستگی و بسیار مستحکم را تولید می‌کنند و انواعی از نمونه ‌های کاربردی نیز در همین دسته قرار می‌گیرند محفظه بخش‌های اتصالی و یا نمونه هایی با سطح های خشن. مزیت های رزین های سخت عبارتند از: استحکام بالا و مقاومت بسیار زیاد در برابر فشار دوره ای. معایب آن عبارتند از: عدم تناسب برای تولید محصولاتی که از دیواره‌های ظریف برخوردارند زیرا کمترین قطر دیواره ها برای به کارگیری این دسته از رزین ها یک میلیمتر می باشد و دمای پایین تغییر شکل، شکننده یعنی میزان ازدیاد طول تا پارگی کم. بهترین مصرف این دسته از رزین ها عبارتند از نمونه‌های کاربردی و قطعات مکانیکی.

• رزین های بادوام همانند پلی پروپیلن: رزینهای بادوام انواعی از مواد انعطاف پذیر و مقاوم در برابر فرسودگی هستند که از ویژگی های مکانیکی مشابه با پلی پروپیلن برخوردار می‌باشند . رزین های نامبرده شده گزینه بسیار ایده آلی برای تولید محصولات کاربردی نمونه می باشد. مزیتهای این گونه با دوام عبارتند از مقاومت زیاد در برابر فرسودگی، انعطاف پذیری و مقاومت بالا در برابر ضربه و معایب آن نیز عبارتند از عدم تناسب برای تولید محصولاتی که دیواره های نازک دارند، دمای پایین تغییر شکل و استحکام کششی پایین. رزین های نامبرده شده گزینه خوبی برای تولید نمونه های کاربردی، محصولات پر مصرف و انواع قطعات مکانیکی هستند که در برابر اصطکاک و سایش کم قرار می گیرد.

• رزین های مقاوم در برابر حرارت: رزین های مقاوم در برابر حرارت گزینه ی بسیار ایده آلی برای محصولاتی هستند که به پایداری گرمایی بسیار بالایی نیاز دارند و آنها باید در معرض حرارت بالایی نیز قرار بگیرند. گستره ی دمایی تغییر شکل گرمایی این دسته از رزین ها بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد می باشد و برای تولید انواع بست های مقاوم در برابر حرارت، نمونه های قالب گیری و سایر موارد مناسبند. مزیت های رزین های مقاوم حرارتی عبارتند از: دمای بالای تغییر شکل حرارتی و سطح صیقلی و معایب نیز عبارتند از شکنندگی و عدم تناسب برای تولید محصولاتی که از دیواره های نازکی برخوردارند زیرا حداقل ضخامت دیواره برای این محصولات باید یک میلیمتر باشد. رزین های مقاوم در برابر حرارت را می توان برای تولید نمونه های قالبی، قالب ریزی و ابزارهایی به کار برد که با استفاده از حرارت شکل می گیرند.

• رزینهای لاستیک مانند و انعطاف پذیر: رزینهای لاستیک مانند به مهندسین اجازه می‌دهند تا محصولات پلاستیکی را تولید کنند که بسیار لطیف و نرم می باشند. این مواد از ضریب ارتجاعی کمی برخوردارند و میزان ازدیاد طول تا پارگی در انها بالا است و به همین دلیل گزینه ایده آلی برای تولید محصولاتی هستند که فشرده شده و یا هم ترکیب می شود. در مواردی نیز این درصد رزین ها به منظور ایجاد ویژگی‌های ارگونومیک و برای سرهم ‌بندی های ترکیبی به کار برده می شود همانند بسته بندی ها استامپ و سایر مزیت‌های رزین ها لاستیکی عبارتند از انعطاف پذیری بالا و سختی کم و مقاومت بالا در برابر ضربه. معایب رزینهای لاستیکی عبارتند از عدم برخورداری از ویژگی‌هایی دقیقاً همانند لاستیک ها، نیاز به ساختارهای پشتیبانی کننده متعدد. از طرف دیگر این مواد در طی زمان ویژگی‌های خود را از دست می‌دهند و این در حالی است که در معرض اشعه فرابنفش قرار بگیرند، رزین های نامبرده شده گزینه مناسبی برای تولید محصولاتی با دیواره های نازک نیستند. زمانی که می خواهیم به کیفیت توجه کنیم رزین ها در مقایسه با فیلامنت ها در تولید محصولاتی با جزئیات بسیار ظریف گزینه بسیار بهتری هستند و این در حالی است که شما می‌خواهید تعدادی از ویژگی‌های ارگونومیک را به محصولات خود اضافه کنید. اگرچه پس از چاپ محصول کامل و یا یک نمونه کاربردی یک رزین ممکن است دقیقاً همانند لاستیک عمل کند و پس از فشردگی و یا خم شدگی به حالت اولیه خود بازگردد. اما به طور کلی بهتر است دقت داشته باشید که رزینهای لاستیک مانند برای انواع چاپگرها گزینه مناسبی نمی باشند و در واقع نمی توان از تمامی چاپ گر ها برای آنها استفاده کرد. در صورتی که می خواهید از آنها استفاده کنید ابتدا باید میزان سازگاری رزین مورد نظر خود را با چاپگر مورد استفاده چک نمایید.

مترجم: ف. ال احمد