مقدمه
مهم نیست که چه تعداد فناوری پرینت سه بعدی جدید در طول زمان پدیدار می شود، استریولیتوگرافی (SLA) و مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM) همچنان فرآیندهای تولید افزایشی محبوبی خواهند بود. هدف این مقاله ارائه ی یک نمای کلی و مقایسه بین هر دو فرآیندی است که به انواع مختلف پرینت سه بعدی تعلق دارند.
دانش اولیه در مورد فناوری های پرینت سه بعدی
مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM)
مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM) یک فناوری پرینت سه بعدی بر پایه ی اکستروژن است. مواد مورد استفاده در FDM پلیمرهای ترموپلاستیک و به شکل فیلامنت می باشد. در FDM، یک قطعه با رسوب گزینشی مواد مذاب به صورت لایه به لایه در مسیری که توسط مدل CAD تعریف شده است، تولید می گردد. به دلیل دقت بالا، هزینه ی کم و انتخاب مواد زیاد، FDM یکی از پرکاربردترین فناوری های پرینت سه بعدی در سراسر جهان محسوب می شود.
استریولیتوگرافی (SLA)
استریولیتوگرافی (SLA) متعلق به دسته ی پلیمریزاسیون مخزنی پرینت سه بعدی است که از رزین های گرماسخت قابل نور پخت برای ساخت قطعات استفاده می کند. از طرفی یک فناوری تولید افزایشی قدرتمند است که قطعات بسیار دقیق و با وضوح بالایی را می سازد که می توانند مستقیما در مراحل مصرف نهایی، تولید با حجم پایین یا نمونه سازی سریع استفاده شوند. مزیت اصلی SLA توانایی آن در تولید قطعات پرداخت شده و هدر رفت کمتر مواد است.
ساخت مواد برای پرینت سه بعدی
مواد FDM
در میان سختترین پلاستیکهای مورد استفاده برای مدلسازی رسوب ذوبشده، ABS، ABS ESD7، ABS M30، ASA، نایلون PA12، نایلون PA12 پر کربن، پلیآمید 12 تقویتشده با فیبر کربن، پلیکربنات PC-ABS ، پلیکربنات PC-ISO، مادهی شفاف PC مانند و مقاوم در برابر حرارت، پلیکربنات PC، PLA، PETG، PEEK، ULTEM 1010 و ULTEM 9085 را ارائه میشود.
به عنوان مثال، ASA، یک ترموپلاستیک بیشکل با مقاومت بهبود یافته در برابر آب و هوا، به دلیل خواص مکانیکی عالی خود به طور گسترده در نمونه سازی مورد استفاده قرار می گیرد. بعلاوه، در رنگ های بسیار متنوعی نیز موجود است.
نمونه هایی از قطعات پرینت سه بعدی از جنس ASA به کمک فرآیند FDM در رنگ ها و پرداخت های گوناگون
مواد SLA
پلاستیک های سختی مانند ABS SL 7820، ماده ی شفاف PC مانند و مقاوم در برابر حرارت، پلی پروپیلن و لاستیک های سیلیکونی مانند True Silicone را ارائه می شود.
نمونه هایی از قطعات پرینت سه بعدی SLA با سطح بسیار صاف
SLA و FDM: مقایسه های اصلی
مقرون به صرفه بودن
پرینت سه بعدی SLA
· گرانتر از MJF و FDM که به طور گسترده برای نمونه سازی استفاده می شوند: این امر بیشتر به دلیل فرآیندهای فتوشیمیایی و مواد گران تر است.
· رنگآمیزی بهعنوان هزینهی اضافی در فرآیند پسپردازش محسوب میشود: رنگهای زیادی در بازار موجود نیست. پرینت ها به رنگ های خاکستری، سیاه، سفید یا شفاف انجام می شوند.
پرینت سه بعدی FDM
· یکی از ارزانترین گزینهها برای پرینت سه بعدی: وقتی به یک واحد تا یک دسته ی کوچک نیاز است، FDM در مقایسه با همتایان گرانتر خود مانند SLA یا SLS گزینه ایدهآلی است.
· مواد سازنده ارزانتر و بهطور گسترده در دسترس است: این امر باعث میشود که نمونهسازی، نمونهسازی مجدد و بهبود طراحی نسبت به سایر فناوریها هزینه ی پرینت کمتری داشته باشند.
· پرینت سه بعدی رنگی مستقیم امکان پذیر است: هزینه های رنگ آمیزی نیز کاهش می یابد؛ زیرا پرینت ها مستقیما و بدون نیاز به پس پردازی، به صورت رنگی از پرینتر بیرون می آیند.
قطعات رنگی پرینت سه بعدی FDM ساخته شده
جزئیات و دقت
پرینت سه بعدی SLA
· ضخامت لایه ی بسیار نازک (حداقل 0.02 میلیمتر): با استفاده از پرتو لیزر بسیار باریک، میتوان قطعات پیچیده ی کوچکی را با پرداخت بسیار واقعی تولید نمود.
· پرینت قطعات کوچک با وضوح بالا و قطعات بسیار بزرگ: امکان پرینت قطعات در اندازه های گوناگون (تا 736 × 635 × 533 میلیمتر) با حفظ دقت بالا و تلرانس های دقیق وجود دارد.
پرینت سه بعدی FDM
· ضخامت لایه حدود 0.3 - 0.05 میلیمتر است: زمانی که جزئیات بسیار کوچک مهم نیستند، گزینه ی خوبی برای نمونه سازی است.
· دقت ابعادی پایین: به دلیل ماهیت پلاستیک ذوب شده، FDM در حین اجرا، اجزایی به صورت قطرات کوچک تولید نموده و از این رو برای ساخت قطعات با جزئیات پیچیده مناسب نیست.
پرداخت سطح
پرینت سه بعدی SLA
· یک پرداخت سطح شیشه مانند: از آنجایی که SLA از مواد رزینی استفاده می کند، پرداخت سطح آن می تواند جایگزین نمونه های اولیهی معمولی ساخته شده توسط فرآیندهای MJF یا SLS گردد.
· پرداخت سطحی با کیفیت و وضوح بالا: جزئیات خارجی و همچنین داخلی کاملا قابل مشاهده خواهند بود. به همین دلیل است که SLA برای ساخت نمونه های اولیهی کاربردی و جهت ارائه ی یک نمای کلی نیز گزینه ی خوبی است.
پرینت سه بعدی FDM
· لایه های قابل مشاهده تر: از آنجایی که FDM با ریختن پلاستیک مذاب به صورت لایه به لایه کار میکند، پوشش پله ای ایجاد شده بسیار مشهودتر بوده و قطعات دارای سطح ناصافی هستند.
· مکانیزم چسبندگی لایه: این امر باعث ناهمسان گردی قطعات FDM می شود. برای صیقلی کردن سطح، نیاز به پس پردازش خواهد بود و همین امر هزینه ی بیشتری را به ارمغان می آورد.
قطعات پرینت سه بعدی FDM (چپ) وSLA (راست)
انتخاب مواد
پرینت سه بعدی SLA
· انتخاب محدود مواد: فناوری SLA فقط از رزینهای ترموست استفاده می کند که همین امر، این فناوری را در رابطه با مواد مورد استفاده بسیار محدود می سازد.
· مواد زیست سازگار و مناسب مواد غذایی: SLA یکی از بهترین فناوری های پرینت ایمپلنت های پزشکی یا ظروف غذا با رزین هایی مانند True Silicone است.
پرینت سه بعدی FDM
· طیف گسترده ای از فیلامنت های پلاستیکی موجود: FDM فهرست گسترده ای از مواد قابل چاپ از مواد ضعیف گرفته تا مواد با استحکام بالا (PP، TPU، نایلون PA، ABS، PETG، PLA، PC به ترتیب استحکام کششی صعودی) دارد.
· دسترسی خوب به مواد: این گونه مواد اغلب مورد استفاده قرار می گیرند و از همین رو به راحتی و با قیمت پایین در بازار در دسترس هستند.
SLA در مقابل FDM برای پرینت سه بعدی صنعتی/ رومیزی
FDM و SLA دو نوع پرینتر خود را ارائه می دهند: پرینترهای سه بعدی صنعتی و پرینترهای سه بعدی رومیزی. اولی به طور گسترده برای کاربردهای صنعتی مانند قطعات مصرفی نهایی و دومی توسط علاقهمندان به این حوزه و برای کاربردهای کوچک استفاده می شود.
مقایسه ی پرینترهای صنعتی
پارامتر ها |
پرینت سه بعدی صنعتی FDM |
پرینت سه بعدی صنعتی SLA |
حجم ساخت |
300 × 200 × 200 میلی متر تا |
700 × 800 × 2100 میلی متر |
وضوح |
~ 3-16 میکرون |
~ 25-100 میکرون |
سرعت |
بالا |
بالا |
دقت |
بالا |
بالا |
مقایسه ی پرینترهای رومیزی
پارامتر ها |
پرینت سه بعدی رومیزی FDM |
پرینت سه بعدی رومیزی SLA |
حجم ساخت |
10 × 10 × 10 میلی متر تا |
175 × 145 × 145 میلی متر |
وضوح |
~ 1000 میکرون (X-Y) |
~ 25-200 میکرون |
سرعت |
پایین |
متوسط |
دقت |
متوسط |
متوسط |
نتیجه گیری
مجموعه 3DHUB خدمات SLA و FDM را به صورت آنلاین، جهت انجام پروژه های پرینت سه بعدی درخواستی، هم برای نمونه های اولیه و هم در مقیاس بزرگ ارائه می دهد. برای دریافت قیمت می توانید قطعات خود را داخل سایت آپلود کنید یا جهت مشاوره می توانید با همکاران ما تماس بگیرید.