پرینت سه بعدی - SLA در مقابل FDM

به روز رسانی شده در: 04 خرداد 1403
زمان مورد نیاز برای مطالعه: 9 دقیقه
 پرینت-سه-بعدی---SLA-در-مقابل-FDM

مقایسه ی دو فناوری رایج در پرینت سه بعدی

 

مقدمه

تولید افزایشی و به طور خاص پرینت سه بعدی مدرن، از زمان توسعه ­ی اولیه­ ی خود در سال 1983، راهی طولانی را پیموده است. قطعات پرینت سه بعدی امروزی می­ توانند وضوح و تلرانس بالایی داشته باشند. دو مورد از تکنیک­ های رایج ­تر، استریولیتوگرافی (SLA) و مدل­سازی رسوب ذوب شده (FDM) هستند. در حالی که هر دو روش در دهه­ ی 1980 ظهور کردند، از راه­‌های کاملاً متفاوتی برای ساخت قطعات استفاده می­ نمایند و در نتیجه، قطعات نهایی هر کدام دارای مزایای متفاوتی است.

SLA چگونه کار می کند؟

SLA از رزین­ های فوتوپلیمر به عنوان ماده­ ی اولیه­ برای قطعات خود استفاده می ­کند. فتوپلیمرها برای شکل­ گیری نیاز به نور فرابنفش شدید لیزر داشته و این ایده ­ی اصلی SLA است. فرآیند ساخت بر روی یک پلتفرم غوطه ­ور در رزین انجام می­ شود. یک لیزر بالای مخزن قرار گرفته و با هدایت آینه‌های دقیق، رزین مایع را گداخته نموده و آن را سخت می‌کند تا به صورت لایه لایه به شکل قطعه­ ی مورد نظر درآید. سازه­ های نگهدارنده، اولین لایه­ های ایجاد شده هستند که اطمینان می ­دهند قطعه به طور ایمن به پلتفرم بسته شده و به اندازه ­ی کافی پشتیبانی می ­شود. با هر بار عبور، یک تیغه­ ی پوشش مجدد، کشش سطحی رزین بالای قطعه را از بین می­برد. سپس قطعه از پایین به بالا ساخته می ­شود.

فناوری SLA

قطعات SLA ساخته شده با رزین به وضوح بسیار دقیقی دست می یابند.

FDM چگونه کار می کند؟

FDM که یکی از اولین شکل­ های پرینت سه بعدی است، توسط یکی از بنیانگذاران شرکت Stratasys به نام اسکات کرامپ اختراع شد. مفهوم کلی این فرآیند ساده بوده و بسیار شبیه به استفاده از تفنگ چسب داغ است. یک رشته یا قرقره­ ی پلاستیکی گرمانرم تا نقطه ­ی ذوب گرم می­ شود. پلاستیک داغ و مایع از طریق یک نازل بیرون می­ آید تا لایه­ ای نازک را در امتداد محورهای X و Y روی پلتفرم ساخت ایجاد کند. لایه به سرعت سرد و سفت می ­شود. با تکمیل هر لایه، پلتفرم پایین آمده، پلاستیک مذاب اضافی رسوب نموده و قطعه را به صورت عمودی (در امتداد محور Z) تکمیل می­ کند.

خواص مواد SLA و FDM

فرآیند

نحوه­ ی عملکرد

استحکام

مرحله­ ی نهایی

مواد متداول

SLA

فتوپلیمر
ساخته شده با لیزر

2500-10000 (psi)

17.2-68.9 (MPa)

لایه ­های افزودنی 0.002-0.006 اینچ (0.051-0.152 میلی­متر) معمولی

فتوپلیمرهای ترموپلاستیک ­مانند، مشابه ABS، PC و PP

FDM

اکستروژن­ های ذوب شده

5200-9800 (psi)

35.9-67.6 (MPa)

لایه­ های افزودنی 0.005-0.013 اینچ (0.127-0.330 میلی­متر) معمولی

ABS، PC، PC/ABS، PPSU، PEEK، ULTEM

تکنولوژی FDM

  در این قطعه ی FDM خطوط لایه قابل مشاهده است.

هیچ کدام از این تکنیک ­ها قطعاتی با استحکام قطعاتی که به عنوان مثال قالب­ گیری تزریقی می ­شوند، ایجاد نمی­ کند؛ اما برای نمونه ­سازی سریع مناسب هستند. لایه‌های نازک SLA و پیوند قوی میان لایه‌ها، با دارا بودن حداقل خطوط در امتداد محور Z  که راستای ساخت قطعه است، باعث صاف ­تر شدن قطعات تولید شده به این روش می­ گردند.

ملاحظات SLA

اگر جزئیات و صافی سطح برای قطعه­ ی شما مهم است، مطمئنا SLA نسبت به FDM انتخاب بهتری است. به دلیل ارتباط با فناوری لیزر، قطعات SLA تا حدی می‌توانند جزئیات فوق‌العاده دقیقی را ارائه دهند؛ اما قیمت آن­ها رقابتی است. همچنین، فرآیند عمل ­آوری نور فرابنفش SLA، از مشکلات FDM ناشی از فشرده‌سازی حرارتی لایه‌های کشیده شده­ ی قبلی جلوگیری می‌کند. علاوه بر این باید توجه داشت که SLA گزینه­ های تکمیلی اضافی مانند رنگ­ آمیزی و ایجاد بافت را نیز ارائه می­ دهد.

با SLA، سه سطح وضوح وجود دارد که از 0.004 اینچ (0.1016 میلی­متر) تا 0.001 اینچ (0.0254 میلی­متر) برای ضخامت لایه متغیر است. انتخاب یکی بر دیگری، نه تنها بر کیفیت قطعه تاثیر می­گذارد، بلکه بر زمان ساخت نیز موثر است. حداقل سایز ویژگی می­تواند به اندازه­ ی 0.0025 اینچ (0.0635 میلی­متر) در صفحه ­ی XY و 0.008 اینچ (0.2032 میلی­متر) در محور Z باشد.

یکی از مسائل مهم در مورد قطعات SLA، حساسیت آن­ها به نور است. به عنوان فتوپلیمر، آن­ها می­توانند در اثر قرار گرفتن در معرض اشعه­ ی ماوراء بنفش، مانند نور خورشید، تخریب شوند. افزودن یک پوشش محافظ می­تواند این روند را کند سازد.

ملاحظات FDM

FDM از مواد با درجه­ ی مهندسی استفاده نموده (جدول بالا را ببینید) و طیف وسیعی از گزینه­ های رنگ را ارائه می­دهد. با برخی از پرینترهای FDM، قطعات می­توانند به اندازه­ ی 427×153×172 اینچ (10845.8×3886.2×4368.8 میلی­متر) باشند. اساسا این سایز به اندازه­ ی فضای ساخت بستگی دارد. همچنین، قطعات FDM قیمت متوسطی دارند که همین امر، آن­ها را برای علاقه‌مندان، مطب‌های دندانپزشکی و کلاس‌های درس ایده‌آل می­ سازد.

تلرانس FDM به نحوه­ ی تنظیم دستگاه بستگی دارد؛ اما می­ تواند به کوچکی 0.0035+/- اینچ (0.0015 +/- میلی­متر) باشد. ضخامت لایه بر اساس ماده ­ای که استفاده می­ کنید، متفاوت است. برخی از پرینترها می ­توانند موادی به نازکی 0.001 اینچ (0.0254 میلی­متر) را چاپ کنند؛ اگرچه این امر مستلزم زمان چاپ طولانی بوده و ممکن است درمورد قطعات بزرگتر امکان پذیر نباشد.

از آنجایی که دما بر مواد هسته تأثیر می­ گذارد، امکان ایجاد لبه­ های بیرونی موج­دار در قطعات FDM وجود دارد که به دلیل ریختن لایه ­های جدید بر روی لایه­ های قبلی است. این مسائل مربوط به محور Z نیز باعث ضعف در ساخت می­ شود. بنابراین، استحکام یک قطعه کاملا به جهتی که در آن ساخته شده است، بستگی دارد.

FDM درمورد نواحی پهن و مسطح خوب عمل نمی­ کند و در چاپ گوشه­ های تیز نیز مشکل دارد؛ لذا افزودن ماهیچه (فیلت) به طرح شما منطقی به نظر می­رسد. بر اساس همین دلایل، نمونه ­سازی اولیه با FDM زمانی که دقت و پرداخت سطح حیاتی نیست، گزینه­ ی خوبی خواهد بود.

اگرچه FDM از نظر صرف هزینه برتری دارد، اما SLA به ویژه برای نمونه­ های زیبای اولیه با طرح­های پیچیده، گزینه ­ای کاملاً رقابتی است. همچنین برای ایجاد فرم‌هایی برای قالب‌گیری تزریقی و ریخته‌گری، فرآیندی ضروری می­ باشد.

زمان استفاده از SLA و FDM

با در نظر گرفتن تمام این ملاحظات، در اینجا لیستی از زمان استفاده از هر یک از روش­ ها وجود دارد.

استفاده از SLA:

v   برای نمونه­ سازی سریع و پیچیده

v   زمانی که دقت و پرداخت سطح صاف مهم است.

v   زمانی که وضوح بالا، جزئیات دقیق و دقت لازم است.

v   برای ساخت قالب ریخته­ گری جهت تسهیل تولید انبوه

v   هنگامی که استحکام و دوام مدل مهم نیست. (مدل­ های ساخته شده از رزین ممکن است در معرض نور خورشید برای مدت طولانی آسیب ببینند.)

استفاده از FDM:

v   برای نمونه­ سازی

v   زمانی که به انتخاب رنگ نیاز است.

v   برای مدل­ های کم هزینه

v   زمانی که دقت و پرداخت سطح مهم نیست.

v   برای پروژه­ های سرگرم ­کننده و سازنده

پرینت سه بعدی

  SLA این چراغ عقب شفاف و قرمز را با پرداخت صاف و رنگ آمیزی سفارشی تولید کرده است.

برای راهنمایی بیشتر میتوانید با مهندسین شرکت تماس بگیرید. برای شروع پروژه ­ی طراحی بعدی خود، همین امروز به سادگی یک مدل سه بعدی CAD را جهت دریافت پیشنهادی تعاملی در عرض چند ساعت آپلود نمایید.

 

دیدگاه خود را بنویسید دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *