مهندسی مواد

پکیج های آموزشیبهترین ها برای شما

ساخت افزایشی ؛ تکنیک‌ ها و تکنولوژی‌ ها – قسمت اول

ساخت افزایشی

ساخت افزایشی

ساخت افزایشی ؛ تکنیک‌ ها و تکنولوژی‌ ها – قسمت اول

انتخاب مناسب ترین فرآیند ساخت افزایشی برای یک کاربرد خاص می تواند دشوار باشد. وجود طیف وسیعی از تکنولوژی ها در پرینت سه بعدی و مواد اغلب بدین معنی است که تعدادی از آن تکنولوژی ها ممکن است موفقیت آمیز باشند، اما هر کدام از آن ها تغییراتی در دقت ابعادی، پرداخت سطحی و الزامات پس پردازش ارائه می دهند.

هدف این مقاله دسته بندی و خلاصه کردن تفاوت های موجود در میان هر یک از تکنولوژی های ساخت افزایشی است. ما مشهورترین فرآیندهای پرینت سه بعدی و رایج ترین کاربردها و مواد را برای هر یک از آن ها شناسایی کردیم.

فوتوپلیمریزاسیون

فوتوپلیمریزاسیون زمانی رخ می‌دهد که یک رزین فوتوپلیمر در معرض نور، از یک طول موج خاص، قرارمی‌گیرد و طی یک واکنش شیمیایی به جامد تبدیل می‌شود. تعدادی از تکنولوژی های ساخت افزایشی از این پدیده برای ساخت یک قطعه جامد یک لایه در یک زمان استفاده می کنند. برخی روش های پرینت سه بعدی SLA قطعات را به صورت وارونه پرینت سه بعدی می‌کنند.

تکنولوژی ها:

استریولیتوگرافی (SLA)

SLA از یک صفحه‌ی ساخت غوطه‌ور در یک مخزن نیمه‌شفاف که با رزین فوتوپلیمر مایع پپر شده است استفاده می‌کند. هنگامیکه صفحه ساخت غوطه ور است، یک لیزر تک نقطه ای قرار گرفته درون دستگاه، سطح مقطع (لایه)   یک طرح را از طریق قسمت پایین مخزن که ماده را محکم و جامد می کند، ترسیم می کند. بعد از اینکه لایه توسط لیزر ترسیم و تثبیت شد، پلت فرم بالا برده می شود و اجازه می دهد که لایه جدید رزین در زیر قطعه جریان  یابد. این فرآیند لایه به لایه تکرار می‌شود تا قطعه جامد مورد نظر به طور کامل ساخته شود. در مرحله‌ی بعد معمولاً قطعات توسط نور UV پخت می‌شوند تا خواص مکانیکی آن‌ها بهبود یابد.

 

پردازش نور مستقیم(DLP)

پرینترهای DLP از شیوه‌ای مشابه پرینترهای سه بعدی SLA برای ساخت قطعات استفاده می‌کنند. تفاوت عمده این روش در این است که DLP از یک پرده تاباننده‌ی نوردیجیتال برای تاباندن یک تصویر دو بعدی کامل بر روی هر لایه استفاده می‌کند. از آنجا که پروژکتور یک پرده دیجیتال است، تصویر هر لایه از پیکسل های مربع تشکیل شده است، که منجر به یک لایه تشکیل شده از آجرهای مستطیلی کوچک به نام واکسل ها می شود.. DLP  به این خاطر که می‌تواند بر خلاف SLA هر لایه را به یکباره و با یک تصویر دو بعدی کامل جامد کند، در بعضی از قطعات به سرعت چاپ بیشتری نسبت به پرینترهای سه بعدی SLA دست می‌یابد..

 

DLP پیوسته(CDLP یا CLIP)

پردازش مستقیم نور پیوسته (CDLP) (همچنین با عنوان تولید فصل مشترک پیوسته مایع یا CLIP شناخته می شود) قطعات را دقیقا مشابه همان DLP تولید می کند؛ هرچند به حرکت پیوسته صفحه ساخت در راستایZ (به سمت بالا) بستگی دارد. به این خاطر که پرینتر سه بعدی CLIP بعد از ساخت هر لایه نیاز به متوقف کردن و جداسازی قطعه از صفحه ساخت ندارد، سرعت ساخت به مراتب افزایش می‌یابد.

کاربردها

فرآیندهای پلیمریزاسیون برای تولید قطعات با جزئیات ریز و دقیق عالی هستند و یک پرداخت سطحی صاف ایجاد می کنند. این امر آن ها را برای استفاده در جواهرسازی، نمونه‌های مناسب برای قالب‌گیری و بسیاری از کاربردهای دندانپزشکی و پزشکی ایده آل می سازد. محدودیت های عمدهپلیمریزاسیون، تردی قطعات تولید شده است.

تکنولوژی

سازنده های رایجمواد

SLA

Formlabs، ۳D Systems

استاندارد، محکم، انعطاف پذیر، شفاف و رزین های قابل ریختگی

DLP

B9 Creator، MoonRay

استاندارد و رزین های قابل ریختگی

CDLP

Carbon 3D، Envision TEC

استاندارد، محکم، انعطاف پذیر، شفاف و رزین های قابل ریختگی

 

هم جوشی بستر پودر

تکنولوژی های هم جوشی بستر پودر (PBF) یک قطعه جامد را با استفاده از یک منبع حرارتی تولید می کنند که منجر به ذوب و هم جوشی (سینتر کردن یا ذوب کردن) میان ذرات یک پلاستیک یا پودر فلزی یک لایه در یک زمان می شود.اکثر تکنولوژی های PBF از مکانیزم هایی برای پهن و صاف کردن لایه های نازک پودر به عنوان یک قطعه ساخته شده استفاده می‌کنند، در نتیجه جزء نهایی در پودر بعد از اینکه ساخت تکمیل شد، محصور شده است. تغییرات عمده در تکنولوژی های PBF از منابع مختلف انرژی (به عنوان مثال لیزرها یا پرتوهای الکترونی) و پودرهای استفاده شده در فرآیند (پلاستیک ها یا فلزات) حاصل می شود.

تکنولوژی ها

سینتر لیزر انتخابی (SLS)

SLS قطعات پلاستیکی جامد را با استفاده از یک لیزر برای سینتر کردن لایه های نازک مواد پودر شده یک لایه در یک زمان تولید می کند. فرآیند توسط پهن کردن لایه اولیه پودر بر پلت فرم ساخت آغاز می شود. سطح مقطع قطعه اسکن شده است و توسط لیزر سینتر شده است، و آن را جامد و محکم می سازد. سپس پلت فرم ساخت ضخامت یک لایه را کاهش می دهد و یک لایه جدید پودر اعمال شده استمی‌شود. فرآیند تا زمانیکه یک قطعه جامد به دست آید تکرار می شود. نتایج این فرآیند یک جزء کاملا محصور شده در پودر سینتر نشده است. قطعه از پودر خارج شده است، تمیز شده استو سپس تمیز می‌شود و سپسبعد از آن برای استفادهمجددو یا پس پردازش آماده شده استمی‌شود.

SLM و DMLS

هر دو روش ذوب لیزر انتخابی (SLM) و سینتر لیزر فلزی مستقیم (DMLS) قطعاتیرا با روشی مشابه با SLS را تولید می کنند. تفاوت عمده در این است که SLM و DMLS در تولید قطعات فلزی استفاده شده اند می‌شوند. SLM به یک ذوب کامل از پودر می رسد، درحالیکه DMLS پودر را تا نزدیک دماهای ذوب گرم می کند تا زمانیکه آن ها به صورت شیمیایی در یکدیگر آمیخته شوند. DMLS تنها با آلیاژها کار می کند (آلیاژهای نیکل، Ti و غیره). درحالیکه SLM از فلزات تک جزئی مانند آلومینیوم استفاده می کند. برخلاف SLS، SLM و DMLS به ساختارهای محکم برای خنثی کردن تنش های باقیمانده تولید شده درطی فرآیند ساخت نیاز دارند. این کمک می کند تا احتمال انحراف و اعوجاج محدود شود.

ذوب پرتو الکترونی (EBM)

EBMاز یک پرتو انرژی بالا به جای یک لیزر برای القای هم جوشی میان ذرات از یک پودر فلزی استفاده می کند. یک پرتو الکترونی متمرکز شده عرض یک لایه نازک از پودر را اسکن می کند که منجر به ذوب موضعی و انجماد یک سطح مقطع می شود. سیستم های پرتو الکترونی، تنش های باقیمانده کمتری در قطعات تولید می کنند، که منجر به اعوجاج کمتر و نیاز کمتر برای لنگرها و ساختارهای محافظ می شوند. علاوه بر این، EBM از انرژی پایین تری استفاده می کند و می تواند لایه هایی در سرعت بیشتری نسبت به SLM و DMLS تولید کند، اما با حداقل اندازه مشخصه، اندازه ذره پودر، ضخامت لایه و پرداخت سطحی معمولا کیفیت پایین تری دارند. EBM همچنین به قطعاتی برای تولید شدن در یک خلاء نیاز دارد و فرآیند می تواند تنها با مواد رسانا استفاده شود.

فیوژن جت چندگانه(MJF)

MJF اساسا ترکیبی از تکنولوژی های SLS و پرتاب مواد است. یک حامل با نازل های جوهرافشان (مشابه با نازل های استفاده شده در پرینترهای دسکتاپ دو بعدی) از ناحیه پرینت عبور می کند، و عامل گداختن بر یک لایه نازک از پودر پلاستیک به جای می‌گذارد. یک منبع انرژی IR با قدرت بالا سپس از بستر ساخت عبور می کند و مناطقی که در آن عامل گداختن توزیع شده است را سینتر می کند، درحالیکه بقیه پودر را دست نخورده باقی می گذارد. فرآیند تا زمانیکه تمام قطعات تکمیل شوند، تکرار می شود.

کاربردها

تکنولوژی های PBF پایه پلیمری آزادی زیادی را در طراحی می‌دهند. این تکنولوژیب ه این خاطر که نیازی به ساپورت‌گذاری نیست، اجازه ساخت هندسه‌های پیچیده را می دهد.هر دو قطعات PBF فلزی و پلاستیکی معمولا استحکام و سختی بسیار بالا دارند و با خواص مکانیکی مواد فله قابل مقایسه هستند (یا گاهی اوقات حتی بهتر هستند). یک دامنه وسیعی از روش های پس پردازش در دسترس وجود دارند، بدین معنا که قطعات PBF می توانند یک پرداخت صاف داشته باشند و به این دلیل، آن ها اغلب برای ساخت قطعات نهایی استفاده می شوند.

محدودیت های PBF اغلب برزبری سطح و تخلخل داخلی قطعات پرینت شده متمرکز شده است، انقباض یا انحراف درطی پردازش و چالش ها با کنترل و دفع پودر همراه است.

تکنولوژی

سازنده های رایجمواد

SLS

EOS، Stratasys

نایلون، آلومید، نایلون پر شده با الیاف کربن، PEEK، TPU

SLM/DMLS

EOS، ۳D Systems، Sinterit

آلومینیوم، تیتانیوم، فولاد ضد زنگ، آلیاژهای نیکل، کبالت-کروم

EBM

ARCAM

تیتانیوم، کبالت-کروم

MJF

HP

نایلون

همچنین میتوانید ادامه این مطلب را در این لینک بخوانید.
Written by
Ben Redwood
https://www.3dhubs.com/knowledge-base/additive-manufacturing-technologies-overview

زکات علم نشر آن است. حضرت علی (ع)

شما نیز می توانید مستندات علمی اعم از مقاله ، فیلم ، گزارش ، تحقیق و پژوهش ، کتاب الکترونیک خود را برای ما ارسال کنید تا با ذکر نام شریفتان از وبسایت ایران مواد منتشر گردد .

فایل خود را ارسال کنید

دیدگاه کاربران ۰دیدگاه

دیدگاه خود را بنویسید