پرینتر سه بعدی sls چیست؟

همانطور که می دانید پرینتر های سه بعدی تنوع بسیار زیادی دارند و نوع مواد قابل ساخت و مکانیک و عملکردشان در پرینت سه بعدی، معرف نوع تکنولوژی شان است.

یکی از قدیمی ترین و دقیق ترین پرینتر سه بعدی SLS می باشد. شاید اگر بخواهیم چاپگر های سه بعدی را به سه تکنولوژی اصلی تقسیم بندی کنیم، یکی از این سه روش قطعا SLS خواهد بود.

تکنولوژی SLS مخفف کلمه selective laser sintering می باشد و مفهوم کلی آن جوش نقطه ای به وسیله لیزر است. همانند روش SLA ، در پرینتر سه بعدی SLS از لیزر برای ساخت لایه ها استفاده می شود. با این تفاوت که در روش SLA تمرکز لیزر بر روی رزین می باشد. در صورتی که در روش SLS تمرکز لیزر بر روی پودر فلز و یا مواد مصرفی دیگر مانند nylon است.

روش SLS بسیار شبیه به روش SLM یا همانSelective Laser Melting است، با این تفاوت که در جزئیات فنی با هم تفاوت دارند. پرینتر های سه بعدی با روش SLS  تاریخچه بسیار قدیمی دارند و از اولین چاپگر های سه بعدی است که تا کنون ساخته شده است. برای درک بهتر تاریخچه پرینتر سه بعدی SLS را بررسی خواهیم کرد.

تاریخچه پرینتر سه بعدی SLS

پرینتر سه بعدیSLS  در اواسط دهه ۱۹۸۰ ميلادى توسط دكتر كارل دكارد و مشاور دكتر جو بيمن در دانشگاه تگزاس و تحت حمايت DARPA توسعه و ثبت شد. دكتر كارل دكارد و بيمن در شركت هولدينگ DTM كه براى طراحى و ساخت پرينتر های SLS تاسیس شده بود مشارکت داشتند.

در سال ۲۰۰۱ شرکت بزرگ 3d system بزرگترین رقیب شرکت DTM و فناوری SLS، شرکت DTM را بدست آورد. لذا آخرین حق ثبت اختراع مربوط به فن آوری SLS توسط دکارد، در ۲۸ ژانویه سال ۱۹۹۷ صادر شد و در ۲۸ ژانویه سال ۲۰۱۴ منقضی شد. از آن جایی که تکنولوژی SLS به استفاده از لیزر های پر قدرت نیاز دارد، استفاده از آن در خانه یا شرکت های کوچک اغلب بسیار گران است.

لذا اکثر شرکت های کوچک یا افرادی که به صورت انفرادی و در منزل کار پرینت سه بعدی انجام می دهند، روش های جایگزین دیگر مانند FDM را برای پرینت سه بعدی قطعات استفاده می کنند. هرچند که کیفیت، دقت، و ابعاد قابل ساخت پرینتر های SLS قابل مقایسه با روش پرینتر FDM نیست.

روش کار پرینتر سه بعدی SLS

همانند سایر روش های پرینتر سه بعدی، پرینتر با تکنولوژی SLS نیز از طریق لایه افزودنی یا به عبارتی additive manufacturing برای ساخت قطعات استفاده می کنند. مواد مصرفی برای پرینتر های SLS پودر فلزات، پلاستیک، سرامیک و یا حتی شیشه در اندازه ذرات بسیار کوچک هستند. به طوری که بتوانند در اثر تابش لیزر بر روی هم جوش بخورند.

همچنین بخوانید : پرینتر سه بعدی SLA یا DLP ؟

روش کار پرینتر های سه بعدی SLS به این صورت است که لیزر بر روی نقاطی که از طریق نرم افزار و دستورات پرینت در هر لایه مشخص میکند فوکوس کرده و در اثر تمرکز اشعه لیزر بر روی این نقاط، باعث جوش قوی در این نقاط شده و قطعه کار در همان لایه شکل می گیرد. تا به این جای کار بسیار شبیه به روش SLA می باشد، ولی شکل حرکت لایه ها بسیار متفاوت تر از روش SLA می باشد که در ادامه به آن اشاره خواهیم کرد.

مکانیزیم روش SLS به شکل زیر است:

پرینتر سه بعدی SLS دارای دو‌ مخزن می باشند. مخزن اول جایگاه مواد مصرفی که از پودر فلز یا پلاستیک پر شده و مخزن دوم در اصل همان میز کار است. در زمان پرینت، مخزن اول که همان انبار مواد اولیه است به اندازه یک لایه بالا می آید و همزمان میز کار به اندازه یک لایه پایین می آید. یک غلتک که در انتهای میز قرار دارد شروع به حرکت کرده و پودری که به اندازه یک لایه از مخزن مواد اولیه بالا آمده را به سمت میز کار حرکت می دهد.

با حرکت مواد اولیه بر روی میز کار توسط غلتک، یک لایه صاف از پودر بر روی میز قرار می گیرد. حرکت میز و مخزن مواد اولیه در هر لایه شبیه به حرکت الاکلنگ بوده، به طوری که با حرکت مخزن به سمت بالا به همان میزان میز کار پایین آمده، که مواد اولیه که پودر می باشد به صورت یک دست بر روی میز بنشیند. سپس لیزر مطابق با فرمان نرم افزار فقط بر روی نقاطی که شامل قطعه کار است زوم کرده و لایه اول قطعه کار از همین طریق جوش خورده و شکل می گیرد.

بعد از شکل گیری لایه اول، مخزن مواد اولیه یک لایه دیگر بالا می آید و همزمان میز کار یک لایه دیگر پایین آمده، غلتک مجددا مواد اولیه را به سمت میز کار حرکت داده و لیزر بر روی لایه دوم زوم کرده و لایه دوم نیز شکل می گیرد. و تا آخرین لایه شکل گیری کامل قطعه کار، این مسیر ادامه می یابد.

نکته قابل توجه در چاپگرهای سه بعدی SLS در این است که بر خلاف سایر روش های پرینتر سه بعدی، این روش به هیج وجه نیاز به ساپورت ندارد.

چرا که در هر لایه از پرینت، یک‌لایه کامل از مواد اولیه بر روی میز پرینتر سه بعدی پر شده و بعد از اتمام‌پرینت در آن لایه، موادی که تحت تابش اشعه لیزر قرار نگرفته اند هم، همراه با قطعه شکل گرفته، به اندازه یک لایه پایین می آیند تا لایه بعدی شکل گیرد.

لذا قطعه کار در هر لایه توسط پودر مواد اولیه محبوس می شود و در مواردی که تحت زاویه منفی قرار دارد( در سایر روش ها نیاز به ساپورت گذاری دارد.) در این روش به دلیل وجود همین پودرهای مازاد زوایای منفی بر روی پودرها پرینت می گردد.

همچنین بخوانید: پرینتر سه بعدی برای افراد مبتدی

به عبارتی می توان گفت این پودرها نقش ساپورت را در پرینتر سه بعدی SLS دارند. در انتهای کار بعد از این که قطعه کار تمام شد، قطعه کار از بین پودرها خارج می شود. با وجود این پودرها و عدم نیاز به ساپورت گذاری در حین پرینت، کیفیت ساخت در نقاطی که تحت شیب منفی است بسیار بالاتر از روش های FDM و SLA و یا سایر روش های دیگر خواهد بود.

(در روش های دیگر به دلیل وجود ساپورت کیفیت ساخت کاهش می یابد) لذا ساخت قطعات بسیار پیچیده به وسیله پرینترهای سه بعدی SLS بسیار آسان خواهد بود. چرا که در روش FDM برای قطعات پیچیده علاوه بر ساپورت گذاری، احتمال نیاز به برش و ساخت قطعه به صورت چند تکه وجود دارد که در این روش دیگر نیاز به برش قطعات برای ساخت نخواهیم داشت.

مواد مورد استفاده در پرینتر سه بعدى SLS

مواد مصرفی در پرینتر SLS به صورت پودر هستند. و ‌شامل پلیمر هایی مانند پلى آميد و يا همان( PA)، پلی استیارن یا همان( PS)، الاستومر های ترموپلاستیک( TPE) و پلی آریل اترکتون ها(PAEK) و همچنین پودر فلزات و پودر شیشه می باشد. البته قطعا محدود به این مواد نمی باشند.

پلی آمید ها به دلیل سازگار بودن عالی با جوش لیزری، منجر به تولید قطعات با خواص مکانیکی مطلوب می شوند. لذا پلی آمید ها از متداول ترین مواد برای پرینتر های سه بعدی SLS هستند. پلی کربنات ها(PS ) به دلیل چقرمگی بالا، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر حرات نیز یکی دیگر از مواد مصرفی عالی برای پرینتر های سه بعدی SLS هستند.

موارد مصرف پرینتر های سه بعدی SLS

تکنولوژی SLS به دلیل امکان ساخت قطعات بسیار پیچیده با کیفیت بالا، در بسیاری از صنایع در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد.

یکی از کاربردهای پرینتر سه بعدی SLS ، در مدل های اولیه ریخته گری( البته به دلیل اینکه از پودر فلز نیز می توان در روش SLS یا SLM استفاده کرد، از این پرینتر برای ساخت مستقیم قطعات فلزی و بدون نیاز به ریخته گری نیز استفاده می شود.) قطعات خودرو، مدل های تونل باد و‌بسیاری دیگر از قطعات پیچیده استفاده کرد.

از پرینترهای سه بعدی SLS همچنین می توان برای تولید قطعات اصلی( و نه نمونه سازی) به صورت محدود استفاده کرد. البته همان طور که قبلا نیز اشاره شد، به دلیل هزینه بر بودن قطعات پرینت سه بعدی به روش SLS، بيشتر براى موارد بسيار مهم از آن استفاده مى شود. مانند سخت افزارهاى هوا فضا، صنايع دارويی و پزشکی، قطعات الکترونیک و موارد نظامی.

مزایای استفاده از پرینترهای سه بعدی SLS

ما در این بخش به مهمترین مزایای پرینتر سه بعدی sls اشاره کرده ایم:

۱- گستره مواد قابل پرینت

یکی از مهم ترین مزیت های پرینترهای سه بعدی SLS تنوع مواد قابل پرینت است. موادی که دارای ویژگی هایی نظیر استحکام، دوام و عملکرد بالا هستند. بر عکس روش FDM که اغلب به عنوان نمونه سازی استفاده می شود.

۲- عدم نیاز به ساپورت گذاری

همانطور که در بالا نیز اشاره شد از مهم ترین مزیت های پرینترهای سه بعدی SLS به عدم نیاز به ساپورت گذاری برای قطعاتی است که دارایی زوایای منفی می باشند. این مزیت علاوه بر این که بر کیفیت قطعه پرینت شده می افزاید، باعث جلوگیری از ضایعات مواد مصرفی نیز می شود.

۳- سرعت بالای پرینت

یکی از پر سرعت ترین روش های پرینت سه بعدی روش SLS است. زیرا لیزر در یک لحظه بر تمام نقاط در طول سطح لایه اثر گذاشته و همه ی نقاط یک جا ساخته می شوند. علاوه بر این که برخلاف پرینترهای سه بعدی SLA نیاز به عملیات بعد از پرینت برای خشک کردن قطعه ندارد.

۴- ساخت قطعات پیچیده

پرینتر سه بعدی SLS از دقیق ترین پرینتر های سه بعدی است که قطعه کار با هر پیچیدگی که داشته باشد می تواند با کیفیت و دقت بالا پرینت بگیرد. حتی ریز ترین جزئیات مانند سوراخ های میلی متری را نیز بدون مشکل می تواند بسازد.

۵- کیفیت بالای قطعات پرینت شده

یکی از مزیت های خیلی مهم پرینترهای سه بعدی SLS در استحکام بالا و سختی بالای قطعاتی است که به این روش پرینت سه بعدی شده اند.

۶- قابل استفاده برای قطعات تولیدی

با توجه به تمام مزیت های گفته شده مانند قابلیت ساخت قطعات پیچیده و یا کیفیت و استحکام قطعات پرینت شده و…. از پرینتر های سه بعدی SLS می توان به عنوان قطعات تولیدی استفاده کرد. لذا از این پرینتر برای تولید تیراژی قطعات به صورت محدود می توان بهره برد.

معایب استفاده از پرینتر سه بعدی SLS

دو مورد از معایب پرینتر سه بعدی قیمت و ابعاد بزرگ این پرینتر می باشد .

۱- قیمت بالای پرینتر و لیزر

هزینه سنگین پرینتر سه بعدی SLS و همچنین هزینه تولید بالای قطعه پرینت شده به روش SLS سبب شده که تولید این دستگاه نسبت به FDM بسیار کمتر باشد.

۲- ابعاد بزرگ

ابعاد پرینتر سه بعدی SLS معمولا بسیار بزرگ است و جزو دستگاه های صنعتی به حساب می آید، لذا در منزل نمی توان از این پرینتر استفاده کرد.

خدمات پرینت سه بعدی و طراحی در شرکت آرلی

آرلی فروشنده انواع پرینترهای سه بعدی و فیلامنت می باشد . شما می توانید جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص مشخصات پرینتر با شماره ۲۶۳۱۲۳۹۷-۰۲۱ تماس حاصل نمایید