چاپ سه بعدی با استفاده از مواد رزینی

دسته: مقالات منتشر شده در 14 مهر 1399
نوشته شده توسط Admin بازدید: 1155

چاپ سه بعدی با استفاده از مواد رزینی چه مزایا و معایبی دارد؟

چاپ سه بعدی امروزه به اندازه‌ای رایج شده است که ما می‌توانیم از فناوری‌های جایگزین هم به منظور ساخت محصولات مورد نظر خود استفاده کنیم و اگر چه چاپ سه بعدی محصولات فیلامنتی هنوز بازار چاپ سه بعدی را به صورت کامل کنترل می‌کند اما فناوری‌های این دسته از چاپ ها با استفاده از مواد رزینی هم قابل دستیابی می باشند و می توان آنها را به کار برد. در این مقاله نگاهی به نحوه چاپ سه بعدی مواد رزینی و معایب و مزایای آن می‌اندازیم و زمانی که شما می‌خواهید بین فیلامنت ها و گزینه های دیگر یکی را انتخاب کنید با مطالعه این مقاله می توانید مزیت‌های یکی در برابر دیگری را بهتر بشناسید و می‌توایند به سوالات نیز پاسخ گویید. به عنوان مثال آیا می‌توان چاپ سه بعدی رزین ها را با استفاده از پرینتر های رومیزی انجام داد و یا نحوه انجام چاپ و استفاده از این محصولات چگونه انجام خواهد گرفت؟

 همانطور که از نام چاپ سه بعدی رزین ها نیز مشخص است در این روش از رزین های پلاستیکی به عنوان مواد خام استفاده می‌شود که در برابر فیلامنت های رایج قرار می گیرد که با استفاده از فناوری FDM به تولید محصولات می پردازد. رزین های مایع کاربردی در این روند معمولاً از اپوکسی و یا ترکیبی از آکریلیک و متاکریلیک ساخته می‌شوند. زمانی که این مواد در معرض تابش فرابنفش قرار بگیرند با سرعت پیوند های مولکولی را با یکدیگر تشکیل می دهند و به یک ماده پلیمری جامد تبدیل می‌شود. چاپ سه بعدی با استفاده از رزین ها نوعی فرآیند افزودنی نیز می باشد همانند چاپ سه بعدی FDM. این بدین معنی که فرآیند به صورت لایه لایه انجام خواهد گرفت و در واقع یک لایه نوعی پیوند مولکولی را با واحدهای و لایه های بعدی تشکیل می‌دهد و فرآیند یاد شد تا جایی ادامه پیدا می‌کند که مدل مورد نظر ساخته می شود. در حوزه چاپ سه بعدی دو فناوری رایج و اصلی به کار برده می شوند که عبارتند از استریولیتوگرافی و فرآوری نورهای دیجیتال که مورد اول با SLA و مورد دوم نیز با DLP نشان داده میشود. هر دو فناوری نام برده شده بر تابش کنترل شده اشعه فرابنفش بر روی رزین های مایع عمل می‌کنند و در این صورت پلیمرهای جامد را تولید می کنند. این کار بر اساس مدل از پیش تعریف شده ای انجام میگیرد که در نرم افزار مربوطه ذخیره شده است. DLP قدیمی ترین روش چاپ سه بعدی می باشد و روند انجام گیری آن از زمان توسعه آن یعنی در دهه ۸۰ میلادی هنوز تغییری نکرده و در آن لیزر تنظیم می‌شود و به سمت رزینهای مایع تابانده می‌شود و نقطه تابش نیز با استفاده از گالوانومتر آیینه ای کنترل می‌شود. لیزر بر روی یک لایه از ماده رزین حرکت می‌کند تا زمانی که لایه به انتها می رسد و پس از آن یک لایه جدید انتخاب می شود تا در معرض اشعه فرابنفش قرار بگیرد. فناوری DLP نیز شباهت بسیار زیادی با مورد پیشین دارد با این تفاوت که کل لایه در یک زمان و با استفاده از آیینه های بسیار کوچکی در معرض اشعه قرار می‌گیرند و هر کدام از آنها می‌توانند چرخشی داشته باشند تا نقطه تابش اشعه فرابنفش را تغییر دهند. اگرچه دسته ای جدید از این نوع چاپگر ها می توانند از نورهای ال ای دی استفاده کنند و به همین دلیل ارزان تر شده و نگهداری آنها نیز ساده تر صورت می گیرد. در فناوری نامبرده شده می‌توان چاپ را به صورت فراز به فرود و یا برعکس انجام داد و تفاوت آینه در هر دو مورد محل دقیق منبع نوری می باشد. چاپگرهای که روند چاپ را از پایین به بالا انجام می دهند معمولاً بسیار ساده تر و ارزان تر هستند اما امکان تولید محصولات بسیار بزرگی از آنها وجود نخواهد داشت ولی گزینه مناسبی برای چاپ سه بعدی دسکتاپی و یا رومیزی میباشد. برای مصارف حرفه ای انواعی از چاپگرها با روند چاپ فراز به فرود گزینه‌های مناسب تر هستند زیرا می توانند محصولاتی با اندازه بزرگتری را تولید نماید. چاپ سه بعدی رزین ها با استفاده از هر دو روش به میزانی از فرآوری و یا فراوری پس از تولید نیاز دارد تا دوام بهینه ای برای این محصولات به وجود بیاید و این کار می تواند با استفاده از اتاق های اشعه فرابنفش و یا قرارگیری ماده نهایی در معرض نور خورشید به وجود آید.

 

مزایای چاپ سه بعدی رزین ها

       ·            رزولوشن بهتر: یکی از بزرگترین دلایلی که معمولاً مردم رزین ها را به فیلامنت ها به منظور چاپ سه بعدی ترجیح می‌دهند ظاهر بهتر آنها می باشند. رزولوشن محصولاتی که با استفاده از روش FDM تولید می‌شوند معمولاً با توجه به اندازه افشانکی تعیین می‌شود که ماده مورد نظر را روزن رانی می کند اما در چاپ سه بعدی رزین ها این موضوع با توجه به اندازه لیزری محدود خواهد شد که به رزین مایع تابیده می شود. این موضوع باعث می‌شود تا محصول مورد نظر تولیدی با جزئیات بیشتری همراه باشد.

 

       ·            سرعت بالاتر فرایند چاپ: فرایند چاپ به کمک رزین ها در مقایسه با چاپ با مواد فیلامنتی با سرعت بسیار بیشتری انجام می‌گیرد و در چاپگرهای FDM ناحیه اصلی چاپ حرکت می کند تا بتواند فیلامنت ها را با توجه به الگوی تعیین شده شکل دهد. این فرآیند با سرعت بسیار کمی انجام می گیرد زیرا وزن روزن ران و حالت کنترل شده‌ای که باید روزن ران داشته باشد همگی در کاهش سرعت موثر خواهد بود. این در حالی است که چاپگرهای رزینی از چنین مشکلی برخوردار نیستند و حتی در چاپ DLP این کار با سرعت بیشتری نیز انجام می گیرد زیرا فراوری یک لایه در یک مرحله انجام گرفته و به همین دلیل انواعی از صنایع که به کاهش مدت تولید اهمیت می دهند از چاپگرهای رزینی استفاده می‌کنند.

       ·            محصولات تولیدی قوی تر و مستحکم تر: یکی از بزرگترین معایب روش FDM در این مورد خلاصه می شود که محصولات تولیدی نهایی با استفاده از این روش از ناهمسانی بسیار زیادی برخوردارند و یا به عنوان دیگر ویژگی های مکانیکی آنها در سه بعد مختلف با یکدیگر یکسان نیستند. به طور کلی محصولات چاپ شده در برابر فشارها مقاومت کمتری دارند. نحوه فراوری باعث می‌شود تا چسبندگی لایه ای در چاپ رزینی با قدرت بسیار بیشتری صورت بگیرد و در نهایت محصولات تولیدی از خواص مکانیکی بهتری برخوردار خواهند بود که در نهایت به معنی یکپارچگی بیشتر در تمامی ابعاد است. همین مورد باعث می شود تا محصولات تولیدی از رزین ها بیشتر برای تولید بخش‌های مهم و یا قطعات مهندسی به کار برده شود.

 

معایب چاپ سه بعدی رزین ها

       ·            قیمت بیشتر: چاپ سه بعدی با استفاده از رزین ها بسیار گران تر است هم در حوزه ی قیمت چاپگر و هم مواد خام. یکی از مشکلاتی که در چاپ رزین ها وجود دارد در این مورد خلاصه می شود که شما هر باری که پروژه را آغاز می کنید باید کل ماده را پر نمایید و این درحالی است که اشعه فرابنفش به روی بخش رزینی بسیار کنترل می شود ولی نمی توان آن را یک فرایند کامل در نظر گرفت. علاوه بر آن این امکان نیز وجود دارد که تعدادی از انواع رزین های استفاده نشده دربرابر فرایند فراوری زودهنگام قرار بگیرند. این مورد باعث می شود تا میزان دفعات بازیافت که ممکن است برای رزین های استفاده نشده بسیار بالا باشد کاهش پیدا کند.

       ·            عدم وجود امکان چاپ با استفاده از مواد ترکیبی: چاپگرهای FDM بسیار پیشرفته دارای چندین روزنران می باشند و به همین دلیل امکان تولید انواعی از محصولات با دسته‌ای از رشته های ترکیبی وجود دارد. بنابراین اگر شما خواستار چاپ تعدادی از محصولات می باشید که به ساختارهای پشتیبانی کننده نیاز دارد می توانید از این امکان بهره ببرید. همانطور که می دانید تعدادی از آنها گزینه مناسبی برای پشتیبانی ساختارهای اولیه می باشند و به عنوان مثال می توان فیلامنت های پلی وینیل استات را نام برد که با قرار گیری در آب کاملاً از بین خواهد رفت. مواد رزینی از چنین وضعیتی برخوردار نیستند و باید به گونه‌ای چاپ شود که در تمامی بخش حالت یکپارچه خود را حفظ کنند. این حالت خود می‌تواند در امکانات و فرصت های موجود برای طراحی محدودیت هایی را به وجود بیاورد اما در هر صورت خود موردی است که پیچیدگی بیشتری را در مراحل پس از فرآوری ایجاد خواهد کرد.

       ·            دسترسی دشوار: اگرچه چاپ سه بعدی رزینی به عنوان اولین فناوری موجود در حوزه چاپ سه بعدی معرفی شده است اما توسط چاپ FDM کم کم کمرنگ تر شده و اهمیت خود را از دست داده و با استفاده از فیلامنت ها تعداد بیشتری از سازمانها، سرمایه و افراد علاقه مند به این حوزه را به خود جذب می کند. موفقیت اولیه مورد یاد شده باعث شده است تا این روش همچنان محبوبیت زیادی داشته باشد و در نهایت چاپگرهای رومیزی FDM بسیار ارزانتر است. همچنین دسته بسیار متفاوتی از فیلامنت ها امروزه در دسترس می باشد از پلی لاکتیک اسید های استاندارد و اکریلونیتریل بوتادین استایرن ها تا انواع جذاب‌تر همانند فیبر کربن و مواد پر شده با چوب.

 

مترجم: ف.آل احمد