استریولیتوگرافی SLA - بخش دوم

در چاپ سه بعدی استریولیتوگرافی از چه نوع رزین هایی استفاده می شود؟ (بخش دوم)

استریولیتوگرافی که با نام اختصاری SLA یا SL نیز نشان داده می‌شود، نامهای دیگری همانند دستگاه استریولیتوگرافی، تولید نوری، جامد سازی نوری و غیره دارد نوعی فناوری کاربردی در چاپ سه بعدی می باشد که برای ساخت انواعی از مدل ها، نمونه ها و الگوها و محصولات متنوع به صورت لایه لایه با به کارگیری فناوری های شیمیایی نوری به کار برده می‌شود که در نهایت باعث می‌شود تا مونومرهای شیمیایی و الیگومر ها با یکدیگر پیوند های شبکه ای را تشکیل داده و به پلیمر تبدیل شوند. چنین پلیمرهایی در مرحله بعد ساختار اصلی یک ماده جامد سه بعدی را نشان میدهند. در طی دهه ۷۰ میلادی تحقیقاتی در خصوص روش نامبرده شده انجام گرفت اما واژه استریولیتوگرافی در سال ۱۹۸۴ توسط چاک هال انتخاب شد. روش یاد شده را می‌توان به منظور تولید انواعی از نمونه ها برای محصولات در حال توسعه، مدل های پزشکی، سخت افزارهای کامپیوتری و بسیاری از موارد دیگر به کاربرد. این روش سرعت بسیار زیادی دارد و می‌تواند تقریباً هر طراحی را به وجود آورد ولی در همان حال روشی گرانقیمت است. در مقاله پیشین به تعدادی از رزینهای پرداخته ایم که امکان چاپ آنها با استفاده از روش استریولیتوگرافی وجود دارد و در این مقاله قصد داریم تا به بقیه این رزین ها اشاره کنیم:

• رزین های پرشده با سرامیک و مستحکم: رزین های مستحکم و قوی توسط شیشه و یا سایر ذرات سرامیکی تقویت می‌شوند و در نهایت محصولات بسیار مستحکم و قوی را به وجود می‌آورند که سطحی نرم دارند. از طرف دیگر این دسته از رزین ها پایداری گرمایی خوب و مقاومت گرمایی بالایی دارند. این نوع از رزین ها دارای ضریب ارتجاعی بالا و میزان خزش کمتر می باشند که مقاومت آنها در برابر تغییر شکل در طی زمان در مقایسه با سایر رزین های کاربردی در استریولیتوگرافی بالاتر را نشان میدهد اما به طور کلی اگر بخواهیم آنها را در برابر رزین های بادوام و مستحکم قرار دهیم این مواد شکننده تر هستند. رزین های نامبرده شده برای تولید محصولاتی با دیواره های نازک و ویژگی‌های محدودتر گزینه مناسبی هستند و میزان قطر دیواره ی آنها حدود ۱۰۰ میکرومتر است. مزیت های این رزین ها عبارتند از استحکام بالا و متناسب برای تولید قطعاتی با جزئیات و ظرافت زیاد، مقاومت متوسط در برابر حرارت. معایب آنها نیز عبارتند از شکنندگی یعنی میزان ازدیاد طول تا پارگی کم و استحکام پایین در برابر ضربه. رزین های قوی بهترین گزینه برای تولید قالب ها و ابزارها، بستها و جایگاه قطعات خودرو و قطعات الکتریکی می باشند. در این رزین ها از رنگهای های بسیار متفاوتی استفاده شده که سازگاری بسیار زیادی با چاپگرهای سه ‌بعدی استریو لیتو گرافی دارند و امروزه انواعی از محلول های سرامیکی جستجو می شود که می توانند فرصت های بیشتری را در اختیار مهندسان و طراحان قرار دهد. امروزه سیستم‌های تحقیق و توسعه و آزمایشگاهی تولیدی خانگی و یا بخش های تحقیق و توسعه تلاش بسیاری دارند که از چاپ سه بعدی سرامیکی استفاده کننده به عنوان مثال ارتش از مواد سرامیکی به منظور تولید انواع سازه های سبک وزن استفاده می‌کنند و این در حالی است که تولید کنندگان قطعات الکترونیکی از سرامیک های آلومینیومی برای ساخت عایق با مقاومت بسیار بالایی در برابر الکتریسیته و گرما بهره میبرند. یکی از رزین های نوین سرامیکی که با استفاده از سیلیکات ها پر شده است در واقع یک پلیمر نوری است. تمامی محصولات انجام شده با این روش قبل از اینکه فرآوری شوند ظاهری همانند محصولات چینی دارند و این فناوری باعث می‌شود که تمامی پلیمرهای نوری سوخته شده و حالت سرامیکی پیدا کنند که امکان فرآوری بیشتر آن نیز فراهم خواهد بود. از طرف دیگر این مواد مقاومت گرمای بسیار بالایی دارند که تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد می رسد و می توانند سایش و خوردگی را نیز به خوبی تحمل کنند ولی بهتر است مراقب باشید زیرا چنین موادی با توجه به نوع تولید کننده و ویژگی‌های خود کاربری دشوارتری دارند و این در حالیست که بخواهید آنها را با سایر انواع رزین های موجود مقایسه کنید.

چگونه بهترین رزین را برای تولید محصول مورد نظر خود انتخاب کنیم؟

• رزین های استاندارد از استحکام کششی بسیار بالایی برخوردارند ولی در عین حال بسیار شکننده هستند و این بدین معنی است که میزان ازدیاد طول آنها تا پارگی کم است. از طرف دیگر می‌توان عنوان کرد که آنها گزینه مناسبی برای تولید قطعات کاربردی نیستند ولی توانایی آنها برای ایجاد جزئیات بسیار باعث می‌شود تا به راحتی بتوان از آنها برای نمونه های زیبا و مدل های هنری استفاده کرد. این مواد بادوام از بالاترین میزان استحکام در برابر ضربه و ازدیاد طول تا پارگی برخوردارند و این درحالی است که بخواهیم آنها را با سایر موادی مقایسه کنیم که در فرآیند استریولیتوگرافی به کار برده می‌شوند. از طرف دیگر این رزینها کاربری بسیار خوبی برای تولید انواعی از نمونه‌ها دارند که در آنها بخش‌های متحرک و یا بخش‌های لغزنده وجود دارد ولی نمی‌تواند استحکامی همانند ترمو پلاستیک های کاربردی در چاپ سه بعدی را به وجود آورد که از آن جمله می‌توان نایلون ها را نام برد.

•  رزین های قوی و مستحکم: این دسته از رزینهای بالاترین میزان ازدیاد طول تا پارگی را دارند دارند و از استحکام کششی خوبی برخوردارند بنابراین گزینه خوبی برای تولید محصولات طبیعی هستند که در واقع نیازمندیهای اصلی آنهاست. رزین مقاوم در برابر حرارت می‌تواند ما را تحمل کند ولی استحکام کمی در برابر ضربه دارند و حتی در مقایسه با رزینهای استاندارد شکننده‌تر نیز می باشد. رزین های تقویت شده به کمک سرامیکها که از بالاترین میزان استحکام کششی و ضریب ارتجاعی برخوردارند شکننده نیز هستند و این به معنی استحکام پایین در برابر ضربه و ازیاد طول پایین تا پارگی می باشند. درصورتی که می‌خواهید محصولی را با جزئیات زیاد تولید کنید بهتر است این دسته از رزین ها را به رزینهای مهندسی ترجیح دهید.

انواع رزین های پزشکی و دندانپزشکی کاربردی در استریولیتوگرافی کدامند؟

• رزین های کاربردی برای تولید تجهیزات پزشکی سفارشی (دسته اول انواع سازگار با محیط زیست): رزین هایی که در دسته اول مواد سازگار با محیط زیست قرار می‌گیرند را می‌توان به منظور تولید انواعی از تجهیزات پزشکی سفارشی به کاربرد همانند دستورالعمل های جراحی و تمامی محصولات تولید شده با استفاده از این رزین ها با به کارگیری اتوکلاو ضدعفونی می‌شوند تا بتوان از آنها به صورت مستقیم در اتاق‌های جراحی بهره برد. مزیت های رزین های نام برده شده عبارتند از دقت بالا، سطح نرم، قابلیت سازگاری با محیط زیست و معایب آن نیز عبارتند از مقاومت کم در برابر فرسایش و خراش و بهترین مصارف آنها نیز تولید تجهیزات و مصالح و مواد کمکی برای جراحی می باشد.

• رزین های سازگار با محیط زیست در حوزه دندانپزشکی (دسته دوم انواع سازگار با محیط زیست): این رزین ها به طور ویژه برای تولید تجهیزات دندانی برای مصارف طولانی مدت به کار برده می‌شوند و می‌توان عنوان کرد که امکان قرارگیری آنها در تماس با بدن انسان برای یک سال نیز وجود دارد. مقاومت بالا در برابر شکستگی باعث می شود تا این مواد گزینه خوبی برای تولید دسته ای از آتل های سخت و مستحکم باشد. مزیت‌های ویژه ی آنها عبارتند از دقت بالا، مقاومت بالا در برابر سایش، شکستگی، تخریب پذیری بلندمدت و معایب آنها نیز هزینه بالای این دسته از مواد میباشد.

رزین های Castable

امکان استفاده از این دسته از رزین ها برای تولید جواهرات وجود دارد و در واقع می‌توان با به کارگیری آنها جزئیات بسیار و سطوح نرمی را تولید کرد و در صورتی که در برابر حرارت قرار بگیرد بدون تولید خاکستر و یا مواد اضافه می سوزد. به راحتی می توان با استفاده از رزین های نام برده شده جواهرات و سایر محصولات با جزئیات زیاد و طرح‌های ظریف را تولید کرد. مزیت ‌های رزین های Castable عبارتند از تولید خاکستر بسیار کم پس از سوختگی که کمتر از دو صدم درصد می باشد و ایجاد جزئیات متفاوت. معایب آن عبارتند از مقاومت در برابر سایش و ضربه و پس از قالب گیری شما حتما باید از روشهای فراوری تکمیلی استفاده کنید تا به بهترین نتایج ممکن دست یابید.

نتیجه گیری

ار رزین های استاندارد برای تولید نمونه هایی استفاده کنید که می‌خواهید سطحی لطیف و مشابه با محصولاتی داشته باشد که با استفاده از روش قالبگیری تزریقی ساخته می‌شود.

برای تولید نمونه های بسیار پر کاربرد رزین های سخت را انتخاب کنید و این درحالی است که استحکام مهمترین نیازمندی در طراحی شما به شمار می‌آید و از طرف دیگر رزین برای تولید محصولاتی استفاده می‌شود که به مقاومت بیشتری در برابر ضربه نیاز دارند و دارای قطعات متحرک می باشند رزین های تقویت شده با سرامیک هم برای تولید محصولاتی با جزئیات زیاد گزینه خوبی است. رزین های لاستیک مانند می‌توانند محصولاتی با استحکام و انعطاف پذیری بالا تولید کنند اما عملکردی همانند لاستیک های طبیعی نخواهند داشت. رزین های مقاوم در برابر حرارت می توانند ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند ولی شکننده هستند. رزین های زیست سازگار دسته اول را می‌توان به راحتی در معرض بدن انسان قرار داد و این درحالی است که رزین های سازگار قرار گرفته در دسته دوم برای تولید دستگاه های تهاجمی کوتاه مدت گزینه خوبی هستند.

مترجم: ف. ال احمد