بهبود نمونه سازی سریع به کمک تف¬جوشی لیزری گزینشی

بهبود نمونه­ سازی سریع به کمک تف­ جوشی لیزری گزینشی

تف­ جوشی  لیزری گزینشی (SLS) یکی از محبوب­ترین فناوری­های پرینت سه بعدی برای نمونه­ سازی سریع و تولید صنعتی است.  مشتریان 3Dhub به‌طور مداوم پرینت سه‌بعدی تف­ جوشی لیزری گزینشی را برای بهبود نمونه‌سازی سریع اولین پروژه‌های خود انتخاب کرده و اغلب نیز سال­ها به استفاده از همان مواد و فناوری برای تولید محصولات نهایی ادامه می‌دهند. فرآیند پرینت سه بعدی تف­ جوشی لیزری گزینشی، برای دستیابی به دقت و استحکام در قطعات - همراه با تطبیق­ پذیری و مقرون به صرفه بودن – مزایای بسیاری از جمله امکان تکرار طولانی مدت سخت­ترین پروژه­ ها را نیز برای شرکت­های مصرف­ کننده فراهم می ­سازد.

درک قدرت پرینت سه بعدی SLS

پرینترهای سه بعدی SLS ممکن است از یک چاپگر کوچکتر در ابعاد 200 × 250 × 330 میلی­متر تا یک پرینتر بسیار بزرگتر در ابعاد 700 × 380 × 580 میلی­متر با ضخامت لایه­ 100 تا 120 میکرون متغیر باشند. دستگاه پرینت سه بعدی تف ­جوشی لیزری گزینشی که به عنوان زیرمجموعه‌ای از فرآیندهای همجوشی بستر پودری عمل می‌کند، از گرما برای ذوب ذرات ترموپلاستیک با یکدیگر در بستر چاپ استفاده می‌نماید. فرآیند SLS از زمانی آغاز می­شود که مواد پرینت سه بعدی مانند نایلون 12 [پلاستیک چندمنظوره] بر روی پلتفرم ساخت پخش می­ شوند. این فرآیند برای اسکن هر لایه از مواد بر یک لیزر CO₂ کنترل شده توسط کامپیوتر متکی بوده و آن­ها را تا زمانی که قطعه کامل شود، به هم می ­چسباند.

فناوری SLS سرعت و حجم فوق‌العاده‌ای را به همراه توانایی تولید صدها یا حتی هزاران قطعه به طور همزمان برای نمونه‌سازی سریع پرینت سه‌بعدی ارائه می‌دهد. مهندسان 3Dhub  در تولید قطعاتی که اغلب به عنوان پازل پرینت سه بعدی مورد استفاده قرار گرفته یا حتی به بازی تتریس تشبیه می­شوند، تخصص دارند. بسته­ بندی هوشمند قطعات در اشکال و اندازه­ های مختلف برای هر فرآیند تولید، کیفیت و سازگاری را تضمین نموده و باعث کاهش ارتفاع پلتفرم ساخت، صرفه­ جویی در مصرف مواد و سرعت بخشیدن به پروسه­­ تولید می­شود.

گسترش آزادی طراحی و تسریع در توسعه­ محصول

وقتی صحبت از نسخه ­های اصلی پرینت سه بعدی می­شود، SLS یکی از اولین­ ها بوده – و این واقعیت که هنوز از نظر کیفی در صدر فرآیندهای پرینت سه بعدی باقی مانده، گواهی بر قدرت آن است. دکتر کارل دکارد و دکتر جو بیمن که با دانشگاه تگزاس در آستین و آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته­ دفاعی (DARPA) همکاری می­ کنند، فناوری SLS را در سال 1984 ثبت اختراع کردند. پرینت سه بعدی SLS نیز مانند نسل قبل خود، استریولیتوگرافی (SLA)، قرار بود به عنوان یک ابزار پیشرفته برای مهندسان و در راستای سرعت بخشی به توسعه­ محصولات به کار گرفته شود.

دهه‌ها بعد، طراحان و مهندسان برای نمونه‌سازی سریع بیش از هر زمان دیگری به پرینت سه بعدی لیزری گزینشی تکیه کرده و اکنون با آزادی طراحی گسترده‌ای که این فناوری فراهم می‌کند، بیشتر پیش می‌رود. فناوری پرینت سه بعدی SLS نه تنها به دلیل توانایی تولید هندسه­ های پیچیده که قبلا ممکن نبوده، انعطاف­ پذیری بیشتری در طراحی ارائه می­ دهد، بلکه هیچ الزامی برای استفاده از سازه­ های پشتیبانی در آن نیز وجود ندارد. بدون نیاز به ایجاد این سازه­ های پیچیده برای قطعات، طراحان در زمان صرفه­ جویی کرده، از نظر فرم و ساختار محدودیت کمتری داشته و احتمال آسیب کمتری نیز به پرینت­ های سه بعدی نهایی در مرحله­ پس ­پردازش وجود دارد.

به دست آوردن مزیت رقابتی به کمک نمونه ­سازی سریع

تولیدکنندگان صنعتی بیش از هر زمان دیگری از پرینت سه بعدی SLS برای نمونه‌سازی سریع استفاده کرده و ارزش بیشتری را هنگام گذر از مرحله­ی تحقیق و توسعه به تولید با همان مواد و فناوری پیشرفته پیدا می‌کنند. انجام این امر آسان­تر خواهد بود؛ زیرا انتخاب منابع برای نمونه ­سازی سریع به کمک 3Dhub نیز همچنان در حال رشد است.

مشتریانی مانند 67 Designs تولید قطعات محکم مصرفی را با استفاده از نایلون 12 [پلاستیک چندمنظوره] برای ساخت خودروهای آفرود به وسیله­ی پرینت سه‌بعدی تکرار کردند – حتی در شرایطی که تقاضای مشتریان تا حد تولید انبوه رو به رشد بود. کارآفرینانی مانند Noah Neibaron، مالک Tilt Hydrometer، بیش از صد نمونه­ اولیه را از 3Dhub در طول فرآیند تکرار سفارش داده­اند. مجددا، نایلون 12 [پلاستیک چندمنظوره] به شکل دستگاه­ های چند رنگی که بر فرآیند تخمیر در تولیدات خانگی نظارت می­ کنند، برای پرینت سه بعدی محصولات نهایی نیز استفاده شد.

طراحان یا مهندسان بدون هیچ الزامی برای زمان‌بندی یا تهیه­ ابزارآلات، می‌توانند نمونه‌سازی اولیه و آپلود مدل‌های سه بعدی را در 3Dhub در هر زمانی آغاز کنند. از آنجا، آن­ها یک پیشنهاد فوری، تجزیه و تحلیل قابلیت چاپ و در صورت لزوم بازخورد سفارشی نیز دریافت می­نمایند.

مواد پرینت سه بعدی SLS برای نمونه­ سازی سریع

فرآیند نمونه‌سازی سریع 3Dhub فرصت‌های گسترده‌ای را در بازخورد، آزمایش و تغییرات ایجاد می‌کند. مواد پرینت سه بعدی SLS عبارتند از:

·        نایلون 11 [PA11(SLS)] - این نایلون به دلیل استحکام و ازدیاد طول بسیار بیشتر در هنگام شکست، انعطاف ­پذیرترین ماده­ی نایلونی برای نمونه­ سازی است. کاربردهای پرطرفدار آن شامل تولید تجهیزات ورزشی، ارتزها، پروتزها و اتصالات می­باشد؛ جایی که شکل­ پذیری بالا بسیار مهم است. نایلون 11 [PA11(SLS)] مقاومت دمایی بالاتری داشته و بر پایه­ منابع تجدیدپذیر است؛ لذا همین امر آن را به ماده­ی دوستدار محیط زیست تبدیل می ­نماید.

یک پرداخت سفید طبیعی برای این ماده در دسترس است.

·        نایلون 12 [پلاستیک چندمنظوره] - این پلاستیک به دلیل ویژگی­ های متعادل و شکل­ پذیری آن، پرکاربردترین ماده­ی پرینت سه بعدی است. این خواص متعادل، از جمله استحکام بالا و مقاومت شیمیایی خوب، آن را به یک ماده­ی چند منظوره­ی عالی و مناسب برای طیف گسترده­ای از کاربردها تبدیل می­ کند. دستگاه ­های تولید نایلون 12 [پلاستیک چندمنظوره] دارای بزرگترین پلتفرم ساخت هستند که امکان پرینت قطعات قابل توجه بیشتری را فراهم می­ سازد.

چندین مدل پرداخت نیز موجود است:

·        طبیعی: این پرداخت دارای سطح کمی زبر و مات است.

·        فرآوری شده: این پرداخت مقداری از مواد را حذف می­کند تا سطح صاف­ تری را ایجاد نماید.

·        برتر: این یک پرداخت صاف با مقاومت خوب در برابر خراش است.

·        صاف و صیقلی: این پرداخت دارای سطح صاف و درخشندگی کمی است که با استفاده از فرآیند بخاردهی فیزیکی و شیمیایی ایجاد می­شود.

رنگ­ها: پلاستیک چندمنظوره به طور طبیعی سفید است. البته 3Dhub رنگ­های مشکی، صورتی، قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی و بنفش را نیز ارائه می ­دهد. توجه: رنگ‌هایی به غیر از سفید، به صورت پوشش­دهی بوده و با گذشت زمان از بین می‌روند.

·        یورتان ترموپلاستیک - (TPU) یک ماده­ی استاندارد صنعتی است که ازدیاد طول بالا در هنگام شکست یا شکل­ پذیری و همچنین استحکام کششی و ظرفیت تحمل بار عالی داشته برای تولید قطعات بزرگتر و موارد کوچکتری مانند لوله ­ها، شیلنگ­ها و آب­ بندها نیز مناسب است. علاوه بر این، TPU در برابر ضربه، آب و هوا، دما و مواد شیمیایی نیز بسیار مقاوم می ­باشد. کاربردهای معمولی برای نمونه ­سازی و تولید قطعات مصرفی نهایی عبارتند از خودروسازی، لوازم جانبی، دستگاه­ های پزشکی، روباتیک، تجهیزات ورزشی و غیره.

TPU به صورت استاندارد موجود بوده و دارای سطح کمی زبر با پرداخت مات است.

·        پلی پروپیلن - یکی دیگر از مواد پرینت سه بعدی است که برای نمونه ­سازی سریع بسیار مناسب می ­باشد. پلی پروپیلن به تولیدکنندگان اجازه می­دهد تا محصولات خود را به طور واضح توسعه داده و همچنین از نظر عملکرد ارزیابی نمایند. پلی پروپیلن زیست سازگار بوده و ازدیاد طول بالایی را در هنگام شکست ارائه می­دهد. در برابر رطوبت و مواد شیمیایی نیز مقاوم است. خواص مکانیکی بالا، این ماده­ پرینت سه بعدی را برای کاربردهایی نظیر خودروسازی و ابزارسازی بسیار مناسب ساخته است.

پلی پروپیلن با پرداخت طبیعی و نیمه شفاف، سطح مات و سایه­ مایل به زرد روشن موجود می­ باشد.