پرینتر sls با استفاده از روش زینترینگ یا همان تف جوشی لیزری، فرایند تولید قطعات پلیمری را انجام می دهد. در این نوشتار به صورت کامل در رابطه با پرینترهای سه بعدی sls ، مزایا و معایب آن ها، قیمت پرینترهای سه بعدی sls و غیره توضیحاتی ارائه خواهد شد.

مواد اولیه برای تولید قطعات با پرینتر sls ، مواد پلیمری ترموپلاستیک‌ بوده که به شکل ذرات کوچک گرانول (پودری شکل) در دسترس هستند. هنگام آغاز به کار پرینتر sls و آغاز فرایند پرینت سه بعدی sls ، پرتویی لیزری باعث می شود تا اولین لایه از قطعه نهایی تشکیل شود. به این صورت که با تابش لیزر روی پودر پلیمری مورد نظر، این پودر به صورت انتخابی زینتر می شود.

بعد از اینکه اولین لایه منجمد شد، بستر پرینتر sls به سمت پایین حرکت کرد و سینی حاوی پودر به بالا حرکت کرده و پودر خود را توسط یک غلطک روی بستر اصلی می پاشد. با تکرار این فرایند مجددا یک لایه دیگر از قطعه روی لایه قبلی به صورت انتخابی زینتر می شود.

قسمت های داخلی یک پرینتر سه بعدی

در حقیقت، فرایند زینترینگ مجددا تکرار شده تا بار دیگر لایه ای روی لایه قبلی تشکیل شود. این کار آنقدر تکرار می شود تا قطعه نهایی با ارتفاعی معین و متشکل از لایه های پی در پی ساخته شود.

پرینترهای سه بعدی sls

پرینت سه بعدی در حال حاضر در صنایع مختلف کاربرد های گسترده ای پیدا کرده اند. پرینترهای سه بعدی sls یکی از محبوب ترین انواع پرینتر ها هستند. روش به کار گرفته شده برای ساخت قطعات در پرینتر sls برای ساخت محصولات نهایی بسیار مقرون به صرفه است. همین موضوع سبب محبوبیت پرینتر sls در بین مخترعان، مشاغل متنوع و علاقه مندان شده است. از قطعاتی که با استفاده از پرینتر sls تولید می شوند می توان هم به منظور پروتوتایپینگ (نمونه اولیه) و هم در کاربرد های مستقیم استفاده کرد.

پرینتر سه بعدی SLS

پیش از خرید پرینتر سه بعدی sls ، باید بدانیم که تمامی پارامتر های پرینتر sls به صورت پیش فرض توسط سازنده دستگاه تنظیم شده اند. برای مثال ارتفاع لایه های تولیدی با پرینتر سه بعدی sls معمولا بین ۱۰۰ تا ۱۲۰ میکرومتر به صورت پیش فرض تنظیم شده است. بر خلاف مکانیزم عملکرد پرینتر fdm ، در تولید قطعات با استفاده از پرینترهای سه بعدی sls ، نیازی به وجود ساپورت نیست.

قطعه تولید با استفاده از پرینترهای سه بعدی sls

این موضوع سبب می شود تا پرینتر سه بعدی sls توانایی ساخت قطعاتی با هندسه درونی و بیرونی پیچیده را داشته باشد. دلیل عدم نیاز به ساپورت در پرینتر سه بعدی sls این است که ذرات پودری که زینتر نمی شوند نقش ساپورت و نگه دارنده قطعه را ایفا می کنند.

چسبندگی لایه ‌ها در پرینتر sls

چسبندگی لایه های قطعات تولیدی با استفاده از پرینتر sls بسیار بالاست. بالا بودن چسبندگی سبب می شود تا قطعات تولیدی دارای خاصیت همسانگردی باشند. این بدان معناست که قطعاتی که با پرینتر sls تولید می شوند، در تمامی جهات دارای خواص مکانیکی و فیزیکی مشابه هستند.

از دیدگاه خواص مکانیکی، قطعات تولیدی با پرینترهای سه بعدی sls تنش کششی را به خوبی تحمل می کنند. اما این قطعات دارای ازدیاد طول کمی بوده و بیشتر رفتار ترد از خود نشان می دهند. دلیل این موضوع می تواند تخلخل قطعات تولیدی با این روش باشد. میزان تخلخل در این روش حدود ۳۰ درصد است. این تخلخل باعث می شود قطعات تولیدی توانایی جذب آب را داشته باشند چرا که با این حالت، ساختاری دانه دانه خواهند داشت. به همین منظور اگر هدف استفاده از قطعات پرینت شده در محیط های مرطوب باشد، باید پیش از استفاده، فرایند پرداخت نهایی به خصوصی روی آن انجام شود.

اپراتور پرینتر سه بعدی sls

انقباض و تاب‌ خوردگی در پرینتر sls

تاب خوردگی و انقباض یکی از مشکلات رایج در قطعات تولیدی با پرینتر های سه بعدی است. در حالت کلی، قطعات تولید شده با پرینترهای سه بعدی sls دارای حدودا ۳ درصد انقباض خواهند بود. به همین دلیل در طراحی قطعات باید مقداری اضافی در ابعاد قطعه لحاظ شود تا انقباض قطعه جبران شود. دلیل ایجاد انقباض این است که در هنگام پرینت سه بعدی sls قطعه، با سرد شدن هر لایه، ابعاد آن لایه کاهش پیدا می کند. این کاهش ابعاد یا انقباض سبب ایجاد تنش های درونی در قطعه می شود. نهایتا تنش های مذکور سبب می شوند تا لایه ها به یکدیگر فشار وارد کرده و در قطعه تولیدی با پرینتر sls ، تاب خوردگی ایجاد شود.

قطعه پلیمری تولید شده با استفاده از فناوری پرینتر سه بعدی sls

پدیده Oversintering در پرینتر SLS

پدیده oversintering یا اورزینترینگ زمانی رخ می دهد که تابش لیزر سبب زینتر شدن پودر هایی شود که جزیی از قطعه نیستند. در پرینتر sls ، این موضوع سبب می شود تا دقت نهایی قطعه تولیدی کاهش پیدا کند. این پدیده دو چیز را تحت تاثیر قرار می دهد.

اول اندازه قسمتی از قطعه است که دچار این پدیده شده و دوم ضخامت دیواره این قسمت از قطعه است. با بزرگ شدن ابعاد حفرات و شکاف ها خطر ایجاد اور زینترینگ کاهش می پیدا می کند. در حالت کلی، در پرینتر sls ، در صورتی که پهنای شکاف ها بالاتر از ۰.۸ میلی متر و قطر حفرات نیز از ۲ میلی متر بیشتر باشد، پدیده اورزینترینگ رخ نمی دهد.

نمایی از یک دستگاه پرینتر سه بعدی sls

پاک‌ سازی قطعه تولیدی با پرینتر sls

یکی از ویژگی های مهم پرینتر sls ، نیاز قطعات تولیدی به حفره های فرار است. همانطور که گفته شد، تولید قطعه با این روش نیازی به ساپورت ندارد. این نوع پرینتر ها می توانند به خوبی حفرات دقیق را پرینت کنند. حفرات مذکور دارای مزایای زیادی هستند. برای مثال می توانند وزن کلی قطعه را کاهش دهند. وقتی قطعه ای با پرینتر sls تولید می شود ممکن است ذرات پودر اضافی درون قطعه باقی بمانند.

این حالت زمانی اتفاق می افتد که حفرات راه به در نباشند یا اصطلاحا حفره های فرار وجود نداشته باشند. در حقیقت، پودر هایی که جزئی از قطعه نیستند ممکن است در زمان پرینت قطعه و ساخت حفرات، در قطعه باقی بمانند. بنابراین بهتر است در طراحی قطعات تولیدی با پرینتر sls ، حفره های فرار را نیز تعبیه کرد.

اپراتور در حال خارج کردن قطعه پرینت شده توسط پرینتر sls

در پرینتر های سه بعدی و خصوصا پرینتر sls معمولا ساختار های از پیش طراحی شده ای وجود دارند. این ساختار ها دارای خواص منحصر به فردی هستند که می توانند در طراحی و ساخت قطعات مورد استفاده قرار بگیرند. برای مثال ساختار لانه زنبوری علاوه بر اینکه خواص مکانیکی خوبی دارد، سبب می شود تا وزن کلی قطعه تولیدی نیز کاهش پیدا کند. در نتیجه با استفاده از این ساختار می توان هزینه های کلی ساخت قطعه را کاهش داد. این ساختار همچنین می تواند تاب خوردگی قطعه را نیز کاهش دهد.

پرینت سه بعدی sls

استفاده از پرینت سه بعدی sls دارای مزایای فراوانی نسبت به دیگر روش های پرینت سه بعدی است. مزیت های پرینتر sls در ادامه بیان خواهند شد. استفاده از پرینتر sls قابلیت تنظیم روی انواع مواد همچون پلی استایرن و پلی پروپیلن را داراست. این دستگاه می تواند برای پلی آمید استحکام بالا نیز کالیبره شود. بر خلاف روش های دیگر پرینت سه بعدی مثل روش FDM، در پرینت سه بعدی sls ، نیازی به ساپورت گذاری وجود ندارد. پرینت سه بعدی sls بسیار انعطاف پذیر بوده و قابلیت تنظیم برای کاربرد های دانشگاهی و آزمایشگاهی را داراست. همچنین پرینت سه بعدی sls صرفه اقتصادی حتی برای تیراژ های متوسط را نیز داراست. برای تولید با پرینتر sls نیازی به قالب سازی و سرمایه گذاری در این زمینه وجود ندارد.

قطعات پرینت سه بعدی شده پلیمری

پرینتر sls می تواند قطعاتی با استحکام ۴۸ مگاپاسکال را تولید کند. قطعات تولیدی با پرینتر sls همچنین دارای زیست سازگاری مناسب بوده و از آنها می توان در ساخت داربست های مهندسی بافت و پزشکی استفاده کرد. قطعات تولیدی به این روش تا دمای ۱۲۰ درجه سانتی گراد تحمل حرارتی داشته و پایداری شیمیایی بالایی دارند. این مواد همچنین خواص ضد سایشی و مقاومت به خوردگی خیلی خوبی دارند. در ادامه با قیمت پرینترهای سه بعدی sls و پارامتر های موثر بر آن آشنا خواهیم شد.

قیمت پرینتر های سه بعدی sls

پرینتر sls ، دارای ویژگی های منحصر به فردی است. این ویژگی ها تعیین کننده قیمت پرینترهای سه بعدی sls هستند. برای مثال هزینه کم نسبت به کارکرد آن، بازدهی خیلی خوب و در دسترس بودن مواد اولیه آن از ویژگی های بارز پرینتر sls است. مواد ذکر شده سبب شده اند تا پرینتر sls برای بسیاری از کاربرد ها نظیر تولید نمونه و ساخت قطعات مختلف گزینه ای ایده آل باشد. اما در حالت کلی، قیمت پرینترهای سه بعدی sls معمولا گران است و به پارامتر هایی نظیر برند شرکت تولید کننده، حجم دستگاه sls و کاربرد های آن بستگی دارد.

قطعات تولید شده با پرینتر سه بعدی