استریولیتوگرافی (SLA یا SL که تحت عوان دستگاه استریولیت سنگی، ساخت نوری، انجماد عکس یا چاپ رزین نیز شناخته می شود) یکی از انواع تکنولوژی های پرینت سه بعدی است که به جهت ساخت مدل ها، پروتوتایپ، پترن و قطعات، به روش لایه لایه، استفاده می شود. در این تکنولوژی و در طی فرآیند فوتوشیمیایی، نور موجب پیوند مونومرها و الیگومرهای شیمیایی می شود و پلیمر شکل می دهد. سپس این پلیمرها بدنه ی یک شئ سه بعدی را شکل می دهند. تحقیقات در این زمینه از دهه 1970 شروع شد؛ اما در پی درخواست ثبت اختراع این تکنولوژی توسط Chuck Hull در سال 1984 و سپس ثبت آن در سال 1987، این اصطلاح ارائه شد. از پرینت سه بعدی sla می توان به منظور ساخت پروتوتایپ مدل های پزشکی، سخت افزارهای کامپیوتری و بسیاری از حوزه های دیگر، استفاده کرد. با وجود سرعت استریولیتوگرافی و قابلیت آن در ساخت هر نوع طرحی، این روش گاها می تواند گران قیمت باشد.
نگاره 1) بازنمایی شماتیک استریولیتوگرافی: a) یک دستگاه لیزر به b) سطح شفاف پایین مخزن که از c) مایع رزین فوتوپلیمر پر شده است می تابد و d) رزین منجمد شده با یک بالابرنده به بالا کشیده می شود.
تاریخچه پرینت سه بعدی sla
استریولیتوگرافی یا SLA یکی از اولین و پرکاربردترین تکنولوژی های پرینت سه بعدی است. در اوایل دهه ی 1980، Hideo Kodama، محقق ژاپنی، برای اولین بار با استفاده از اشعه ی ماوراء بنفش برای اثر گذاری روی پلیمرهای حساس به نور، روش مدرن لایه ای استریولیتوگرافی را اختراع کرد. در سال 1984، درست قبل از درخواست ثبت اختراع Chuck Hull، Alain Le Mehaute، Olivier de WITTE و Jean Claude Andre نیز این درخواست را ثبت کردند. درخواست ثبت اختراع این مخترعین فرانسوی توسط شرکت جنرال الکتریک فرانسه و CILAS رد شد. Le Mehaute این مسئله را نشان از مشکل نوآوری در فرانسه دانست.
Chuck Hull استریولیتوگرافی را به عنوان روشی برای ساخت اشیا سه بعدی به روش پرینت لایه های پی در پی با استفاده از یک ماده ی حساس به نور و اشعه ی ماوراء بنفش ثبت کرد. این روش با هدف ایجاد امکان ساخت پروتوتایپ در زمان کم برای مهندسان اختراع شد. پس از ثبت اختراع Chuck Hull، او اولین کمپانی پرینت سه بعدی جهان، 3D Systems را پایه گذاری کرد.
موفقیت استریولیتوگرافی در صنعت اتوموبیل سازی سبب اقبال پرینت سه بعدی و کاربردهای هرچه بیشتر آن در تولید و توسعه ی محصولات صنایع گوناگون شد. تا به امروز نیز تلاش هایی بسیاری در زمینه ی ساخت مدل های ریاضی فرآیندهای استریولیتوگرافی و طراحی الگوریتمی جهت تعیین امکان ساخت یک شئ با پرینت سه بعدی شده است.
تکنولوژی پرینت سه بعدی sla
استریولیتوگرافی از روش های AM است که در رایج ترین شکل با تابش اشعه های ماوراء بنفش بر روی رزین های فوتوپلیمر کار می کند. به کمک نرم افزارهای CAD/CAM اشعه ی UV طرح اولیه را روی سطح پلیمر می کشد. سپس این فوتوپلیمرهای حساس به نور در اثر تابش سخت جامد می شوند و یک لایه از مدل شکل می گیرد. سپس پلتفرم یک لایه پایین تر می آید و یک تیغه بالای مخزن را دوباره با رزین می پوشاند. این روند برای هر لایه تکرار می شود. پس از اینکه مدل به طور کامل ساخته شد با یک ماده ی محلول شسته می شود تا رزین خیس از سطح آن پاک شود.
همچنین امکان ساخت مدل از پایین به بالا هم وجود دارد. با استفاده از یک مخزن با ته شفاف و فوکوس اشعه ی UV به سمت بالا و یک دستگاه استریولیتوگرافی برعکس که پس از هر ساخت هر لایه، یک لایه به سمت بالا می رود. از مزایای این شیوه ساخت پایین به بالا این است که امکان ساخت قطعاتی با ابعاد بزرگ تر از مخزن فراهم می شود و فوتوپلیمر تنها به میزان پر نگه داشتن ته مخزن نیاز است. این روش در پرینترهای رومیزی SLA رایج تر است در حالی که روش بالا به پایین اغلب در سیستم های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
استریولیتوگرافی نیازمند سازه های ساپورت است که به بالابرنده متصل می شوند. این سازه ها در طی ساخت مدل CAD طراحی می شوند و امکان ساخت دستی آن ها هم وجود دارد. در هر صورت پس از اتمام پرینت، این سازه ها باید به طور دستی از مدل جدا شوند.
متریال پرینت سه بعدی sla
متریال مایع مورد استفاده در SLA، تحت عنوان رزین شناخته می شوند و پلیمرهای ترموست هستند. طیف گسترده ای از رزین ها در بازار موجود است و همچنین امکان استفاده از رزین های خانگی با ترکیبات متفاوت هم وجود دارد. خصوصیات این متریال ها با توجه به فرمولاسیون، متفاوت است: “متریال ها می توانند نرم یا سخت باشند، با مواد ثانویه ای چون شیشه و سرامیک پر شده باشند و یا خواص مکانیکی مانند دمای انحراف گرمای بالا و مقاومت در برابر ضربه داشته باشند.”
می توان رزین ها را به چند دسته تقسیم کرد:
-
رزین های استاندارد برای پروتوتایپینگ
-
رزین های مهندسی برای دستیابی به ویژگی های مکانیکی و حرارتی به خصوص
-
رزین های پزشکی و دندان پزشکی
-
رزین های ریخته گری
پروتوتایپینگ
استریولیتوگرافی اغلب جهت ساخت پروتوتایپ مورد استفاده قرار می گیرد. با استفاده از استریولیتوگرافی، با هزینه ی نسبتا کمی می توان پروتوتایپ های با دقت بالایی از هر محصول و با اشکال نامنظم تولید کرد. کسب و کارها می توانند با استفاده از این پروتوتایپ ها طراحی محصولشان و اقبال آن بین مخاطبین را ارزیابی کنند.
مزایای روش پرینت سه بعدی sla
یکی از مزایای استریولیتوگرافی سرعت آن است. قطعات آماده به کار را می توان در طول یک روز تولید کرد. مدت زمان ساخت یک قطعه به پیچیدگی طرح و ابعاد آن بستگی دارد. این زمان می تواند از چند ساعت تا چند روز متفاوت باشد. پروتوتایپ ها و مدل های تولید شده به روش استریولیتوگرافی، از قدرت و استحکام کافی برای ماشین کاری برخوردار هستند و می توان در قالب گیری و ریخته گری فلزی هم از آن ها استفاده کرد.
معایب روش پرینت سه بعدی sla
در حالی که استریولیتوگرافی قابلیت ساخت هر نوع طرحی را دارد گاها بسیار هزینه بر است؛ گرچه این قیمت ها در حال کاهش هستند و فوتوپلیمرهایی که زمانی لیتری 200 دلار بودند اکنون به 40 دلار رسیده اند. علاوه بر این، دستگاه های حرفه ای SLA نزدیک به 250000 دلار قیمت دارند. گرچه با افزایش علاقه ی عموم مردم به پرینت سه بعدی دستگاه های ساده تر SLA ساخته شدند که از 3500 دلار برای مدل Form 2 از Formlabs تا 200 دلار برای Anycubic Photon قیمت دارند. از سال 2016، جایگزین روش های SLA و DLP با رزولوشن با پنل های LCD رزولوشن بالا و پر کنتراست قیمت ها را به زیر 200 دلار رسانده است. لایه ها به طور کامل ساخته می شوند؛ زیرا کل لایه به طور کامل روی اسکرین نمایش داده می شود و در معرض LED های ماوراء بنفش تعبیه شده در زیر قرار می گیرد. رزولوشن 0.01 میلی متر قابل دستیابی است. یکی دیگر از معایب آن این است که فوتوپلیمرها چسبناک هستند و کمی موجب کثیفی می شوند که باید کنترل شود. قطعات تازه ساخته شده باید شسته، پخته و سپس خشک شوند.
منبع: wikipedia.org