تکنولوژی پرینتر سه بعدی SLS یا (Selective Laser Sintering سینترینگ لیزری انتخابی)، یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های چاپ سه‌بعدی است که با استفاده از لیزر برای ذوب و اتصال لایه به لایه‌ی مواد پودری به یکدیگر، قطعات سه‌بعدی جامد را می‌سازد. این فرآیند، با دنبال کردن طرح‌های مقطعی دقیق از یک مدل دیجیتالی سه بعدی بر روی تخته‌ای از پودر، لایه به لایه و با دقت فوق‌العاده بالا، قطعه‌ی نهایی را می‌سازد. از آنجایی که در این فرآیند از پودر به عنوان ماده‌ی اولیه استفاده می‌شود، نیازی به ساختارهای پشتیبانی نیست که این امر امکان طراحی و تولید قطعات با هندسه‌های بسیار پیچیده و دقیق را فراهم می‌آورد.

پرینت سه بعدی SLS یکی از مهمترین و پرکاربردترین انواع خدمات پرینت سه بعدی است. دستگاه پرینتر سه بعدی SLS یکی از انواع پرینتر سه بعدی است که به وسیله ماده اولیه پودری شکل به ساخت قطعه می‌پردازد، از این رو پودر پایه است. سیستم‌های مختلفی در یک دستگاه SLS به همراه یکدیگر کار می‌کنند تا قطعه ساخته شود.

تکنولوژی پرینت سه بعدی SLS از یک لیزر قدرتمند برای اسکن کردن و سینتر کردن (ذوب سطحی) مواد پودری مانند نایلون، پلی آمید، یا سایر پلاستیک‌ها و حتی فلزات (که اغلب به عنوان پرینت سه بعدی فلزی یا پرینت سه بعدی SLM شناخته می شود)، بر اساس طراحی دیجیتال استفاده می‌کند. با هر لایه، تخته‌ی ساخت کمی پایین می‌آید و لایه‌ی جدیدی از پودر روی لایه‌ی قبلی پاشیده شده و مجددا توسط لیزر سینتر می‌شود. این فرآیند تا تکمیل کامل قطعه ادامه پیدا می‌کند.

 

اجزا و نحوه ی کار پرینتر سه بعدی SLS

 

اجزای تشکیل دهنده پرینترهای سه بعدی SLS

قسمت‌های اصلی دستگاه که می‌بایست در کنار هم کار کنند تا قطعه ساخته شود عبارتند از:

  • سیستم اسکن لیزر
  • سیستم های حرارتی
  • سیستم گردش گاز بی اثر
  • سیستم تغذیه پودر
  • سیستم پلاتفورم
  • واحد کنترل (الکترونیک و نرم افزار)

در شکل زیر یک نمای شماتیک از دستگاه پرینتر سه بعدی SLS مشاهده می‌شود. (البته به صورت دقیق تر اگر بخواهیم بیان کنیم باید بگوییم که شکل نشان داده شده در واقع دستگاه پرینتر سه بعدی SLM را نشان می دهد. SLM مخفف Selective Laser Melting می باشد که تفاوت این دستگاه با دستگاه SLS خیلی ناچیز است و اصطلاحا به دستگاه هایی که با فناوری SLS به تولید قطعات فلزی می پردازند SLM گفته می شود، چرا که در آن ها پودر فلز به صورت کامل ذوب می شود.)

 

تصویر شماتیک پرینتر سه بعدی SLS

 

توضیح کامل شیوه کار پرینتر سه بعدی SLS

ساخت قطعه در دستگاه SLS به این صورت اتفاق می‌افتد که در ابتدای کار لازم است تا فایل CAD قطعه مورد نظر به دستگاه شناسانده شود. برای این منظور تا به حال کارهای نرم افزاری زیادی در دنیا انجام شده است. فایل CAD مورد نظر می‌بایست لایه لایه شود. برای این کار ابتدا فایل CAD در جهت ترجیحی در دستگاه قرار می‌گیرد و از پایین ترین قسمت قطعه موازی صفحه X-Y صفحاتی از قطعه عبور داده می‌شود و از محل تقاطع این صفحه با لبه‌های جسم مورد نظر کانتور‌های بسته‌ای به دست می‌آیند. سپس صفحه دیگری بالاتر از صفحه قبلی به اندازه ضخامت یک لایه با جسم قطع داده می‌شود و این کار تا جایی پیش می‌رود که به بالاترین قسمت جسم برسد. در پایان، تعداد زیادی کانتور‌های بسته که نشان دهنده اطراف جسم هستند به دست می‌آیند. در ادامه خواهیم دید که این کانتور‌ها محل عبور لیزر را بر روی سطح پودر مشخص می‌کنند. مفهوم لایه لایه شدن یک جسم سه بعدی و تبدیل آن به تعدادی کانتور دو بعدی در شکل زیر نشان داده شده است.

پس از به دست آمدن کانتور‌ها به ساخت فیزیکی قطعه پرداخته می‌شود. در این مرحله، ابتدا یک لایه پودر توسط مکانیزم لایه نشانی بر روی سطح پلاتفورم پخش می‌شود. ضخامت لایه می‌تواند متفاوت باشد اما معمولا عددی در حدود ۱۰۰ میکرون است که با کم و زیاد شدن آن، سرعت و دقت دستگاه کم و زیاد می‌شود. پس از پخش شدن پودر سطح آن توسط گرمکن‌های تابشی دستگاه تا دمای مشخصی پیشگرم می‌شوند. (البته این مخصوص دستگاه های SLS پلیمری است، در فرآیند SLS فلزی این پیشگرم به دلایل فنی مورد نیاز نیست.)

سپس طرح مورد نظر که از کانتور‌های دور جسم منشا می‌گیرند توسط سیستم اسکن لیزر بر روی سطح پودر مارک می‌شود. توان حرارتی لیزر باعث می‌شود که ذرات پودر در نقاط مارک شده به یکدیگر جوش بخورند و یک جسم جامد را تشکیل دهند. سپس این سیکل تکرار می‌شود و دوباره یک لایه دیگر از پودر بر روی لایه قبلی ریخته می‌شود و این فرآیند تا آخر و ساخت کامل قطعه ادامه پیدا می‌کند. در مارک کردن لایه بالایی می‌بایست توان لیزر به میزانی باشد که بتوان لایه فوقانی را به لایه تحتانی هم جوش داد تا پیوستگی قطعه حفظ شود.

در فیلم زیر می توانید با تکنولوژی پرینت سه بعدی SLS آشنا شوید.

 

 

خواص و کاربردهای مواد مورد استفاده

مواد مورد استفاده در چاپ سه‌بعدی SLS شامل طیف گسترده‌ای از نایلون‌های پیشرفته، مواد کامپوزیتی و حتی مواد خاص با خواص منحصر به فرد می‌باشند. این مواد برای مقاومت در برابر ضربه، انعطاف‌پذیری و عملکرد بالا در شرایط خاص طراحی شده‌اند. استفاده از مواد پر شده با شیشه برای افزایش استحکام و مقاومت در برابر حرارت، و مواد لاستیکی برای کاربردهای انعطاف‌پذیر نمونه‌هایی از این تنوع هستند. این امکانات مواد، تولید قطعات نهایی با کاربردهای متنوع از جمله پوشش‌ها، اجزای قفل‌شونده، قالب‌های خودرو و بسیاری از اجزای پیچیده دیگر را میسر می‌سازد.

مزایای پرینتر سه بعدی SLS

  • امکان تولید قطعات کاربردی و عملیاتی با توجه به مناسب بودن قیمت پرینترهای سه بعدی SLS
  • استحکام و ضربه پذیری بالای قطعات
  • پایداری حرارتی و شیمیایی بالا
  • زیست سازگاری و کاربرد در تولید گاید ها و مدل های جراحی، پروتز و اورتز و داربست های مهندسی بافت
  • قابلیت ماشینکاری و پولیش و رنگ
  • سرعت بالای تولید قطعات در تیراژ تولید تا ۵۰۰
  • به صرفه در تولید تیراژ بالاتر نسبت به مابقی روش های پرینت سه بعدی

تکنولوژی چاپ سه‌بعدی SLS با توانایی تولید قطعاتی محکم و بادوام که می‌توانند با قطعات ساخته شده از طریق فرآیندهای تولید سنتی مانند قالب‌گیری تزریقی رقابت کنند، خود را به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های تولید افزایشی مطرح کرده است. این تکنولوژی در صنایع متنوعی مانند خودروسازی، هوافضا، پزشکی و الکترونیک برای تولید اجزای کاربردی و عملکردی با کیفیت بالا، استحکام و مقاومت چشمگیر در برابر شرایط محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، با استفاده از نایلون‌های درجه تولید و سایر مواد پیشرفته، SLS اطمینان از دوام و کاربردی بودن قطعات را در تولید سریع و کاربردهای نهایی فراهم می‌آورد.

قطعات مختلف پرینت شده و اسمبل شده با پرینتر سه بعدی SLS

محدودیت های پرینتر سه بعدی SLS

  • هزینه بالا برای کاربرد هایی که نیاز بهاستحکام مکانیکی بالا ندارند.
  • دقت متوسط این روش نسبت به روش های دقیق تر مثل روش DLP و PolyJet

چرا پرینتر های سه بعدی SLS انتخاب های خوبی هستند؟

پرینترهای سه بعدی SLS به دلیل ترکیب منحصر به فردی از قطعات محکم و با دوام، سرعت و بازده بالا، و کیفیت قطعه درجه یک، شناخته می شوند. این تکنولوژی با توجه به معقول بودن قیمت پرینترهای سه بعدی SLS قادر است از طیف گسترده‌ای از مواد پشتیبانی کند و قطعاتی با نیازهای خاص مانند مقاومت بالا، مقاومت در برابر حرارت و انعطاف‌پذیری را تولید نماید. طبیعت خود پشتیبانی‌کننده SLS امکان تولید هندسه‌های پیچیده، از جمله طراحی‌های یکپارچه، اجزای سبک وزن و محصولات سفارشی جمعی را فراهم می‌آورد. به علاوه، SLS با هزینه‌های عملیاتی پایین‌تر نسبت به روش‌های مشابه، از کارایی مواد و تکرارپذیری بالایی برخوردار است.

سخن پایانی

همانطور که گفته شد در این روش از لیزر به عنوان منبع انرژی برای تولید قطعه سه بعدی استفاده می شود. خدمات پرینت سه بعدی SLS بسیار مشابه SLA بوده با این تفاوت که در SLA از پودر به جای رزین مایع استفاده می شود. همچنین برخلاف سایر روش های تولید افزایشی مانند SLA و FDM، SLS به ساختارهای پشتیبانی نیازی ندارد زیرا در تمام مدت پرینت قطعه توسط پودرهای رسوب نشده احاطه شده است.

همانند سایر روشهای گفته شده، در خدمات پرینت سه بعدی SLS نیز عملیات پرینت با طراحی سه بعدی قطعه با کامپیوتر و تولید فایل STL آن آغاز می شود. مواد اولیه ممکن است هر چیزی همانند نایلن ها، سرامیکها، شیشه و یا فلزاتی چون آلومینیوم، فولاد و نقره باشد. با توجه به امکان استفاده گستره وسیعی از مواد به عنوان ماده اولیه در این روش، SLS در پرینت سه بعدی محصولات سفارشی بسیار کاربرد دارد.این روش به علت گران بودن بیشتر برای سازندگان مورد استفاده قرار می گیرد و کمتر برای مصارف خانگی دیده می شود. علت این گرانی استفاده از لیزرهای توان بالا در ساخت این پرینترها می باشد. با این حال برخی به دنبال تولید دستگاه های  SLS کم هزینه می باشند.

ما در آی دیزاین کلیه خدمات پرینت سه بعدی SLS و سایر تکنولوژی ها را با دقت مهندسی و به صورت کامل به انجام می رسانیم. کافیست با ما تماس بگیرید.