علمی

معرفی تکنولوژی پرینترهای سه بعدی در صنعت طلا و جواهر

پرینترهای سه بعدی صنعت طلا و جواهر

مقدمه

پرینترهای سه بعدی، ماشین هایی هستند که جهت تولید قطعات متفاوتی استفاده می شوند. تکنولوژی های متفاوتی در نحوه ایجاد تصاویر دو بعدی، نوع استفاده از ماده  (رزین، موم، فیلامنت و …)، نحوه حرکت دستگاه و نحوه ارتباط با برنامه های کاربردی وجود دارد. اما تقریبا تمامی پرینترهای سه بعدی، از روش پرینت تصاویر دوبعدی به صورت لایه لایه از مدل های سه بعدی بهره می گیرند. پرینترهای موجود در بازار در مواد مورد استفاده، کیفیت سطح مدل تولیدی، سرعت پرینت، نوع کاربرد و هزینه متفاوت هستند.  

انواع پرینترهای سه بعدی صنعتی

انواع مختلفی از پرینت سه بعدی وجود دارد که عبارتند از:

  • استریولیتوگرافی (Stereolithography :SLA)
  • فرآیند نور دیجیتال (digital light processing :DLP)
  • جوش لیزری انتخابی (SLS)
  • مدلسازی رسوب ذوب شده (FDM)
  • فیوژن چند جت (MJF)
  • پلی جت
  • جوش لیزری مستقیم فلزات (DMLS)
  • ذوب پرتو الکترونی (EBM)

 

انواع تکنولوژی پرینترهای سه بعدی صنعت طلا و جواهر

در این شکل 4 نوع پرینترهای سه بعدی معرفی شده اند.

انواع تکنولوژی های پرینتر سه بعدی و فرآیند آنها

پرینترهای سه بعدی با کاربردهای گوناگون آینده تولید را در دست گرفته اند. در این مقاله به بررسی دو مورد از تکنولوژی های مورد استفاده در پرینترهای سه بعدی که در صنعت طلا و جواهر رایج است، می پردازیم.

 

  استریولیتوگرافی (SLA)

این اولین نوآوری پرینت سه بعدی در جهان است که توسط چاک هال در سال 1986 معرفی شد. این نوآوری با یک تکنیک چاپ سه بعدی به نام Vat Polymerization کار می کند. در این تکنیک ماده ای به نام صمغ فوتوپلیمر به طور خاص توسط منبع نور بازسازی می شود. استریولیتوگرافی (SLA) اولین اندازه گیری مدرن چاپ سه بعدی است.

چاپگرهای (SLA) در ارائه سطوح با جزییات بیشتر و  ایجاد سطوح صاف (surface) موفق هستند. به طور خاص، یک چاپگر SLA از آینه هایی به نام گالوانومتر استفاده می کند. یکی روی X-pivot و دیگری در Y-hub قرار دارد. معمولا لیزر به صورت مستقیم به رزین نمی تابد بلکه یک گالوانومتر آینه ای به سرعت حرکت می کند و نور را به صورت غیر مستقیم به نقطه مورد نظر می رساند.

رزینها هم که معمولا از مونومرهای اپوکسی یا اکریلیک و متا اکریلیک تشکیل شده، در برخورد با نور پلیمریزه و سفت می شود؛ درواقع در حین این که تابش نور باعث ساخت الگوهای هر لایه می شود، جسم جامد به وسیله رزین مایع تولید می شود. این روش با استفاده از لیزر، مقداری نور را به صورت متمرکز تولید می کند که باعث پلیمریزاسیون مونومرهای رزین در یک نقطه مشخص میشود (بر اساس مختصات سه بعدی مدل).

زمانی که لیزر کار پرینت یک لایه را انجام داد، پلیت به اندازه ارتفاع یک لایه جابجا می شود تا لایه بعدی آماده پرداخت شود (هر لایه می تواند به اندازه 25 میکرون هم ضخامت داشته باشد). این پرینترها از نوری که معمولا در طیف پرتو UV بین 380 تا 405 نانومتر است، بهره می برند تا رزین چسبناک حساس به نور را پرداخت کنند.

بخش های اصلی پرینترهای SLA

دستگاه پرینتر SLA دارای چهار بخش اصلی می باشد:

مخزن پلیمر

پلتفرم (میز) با سطح سوراخ دار

منبع تولید و تابش اشعه (برای مثال پروژکتور)

کنترلر که پلت فرم و جهت تابش اشعه را کنترل می کند

دو شکل اصلی از پرینترهای SLA وجود دارد. در اولی، لیزر بالای ظرف رزین قرار می گیرد و نور را به سمت پایین نشانه می گیرد. با این حال، اغلب لیزر در زیر ظرف قرار می گیرد (ساختار دوم مرسوم تر است) و به سمت رزین، یعنی بالا نور را می تاباند.

SLA یک معیار نمونه سازی سریع است که در آن دقت و صحت جدی گرفته می شود. پس می تواند برای تولید قطعات ظریف و دقیق مورد استفاده قرار گیرد. این می تواند اشیاء را از نرم افزار های CAD 3D تنها در چند ساعت ایجاد کند. یک لبه تیز روکش مانند از مواد نیز درست قبل از مرحله بعدی در سراسر سطح قرار می گیرد تا تضمین کند که هر لایه نازک صمغ به طور عادلانه در سراسر لایه پخش می شود.

تکنیک «اس ال ای» محبوب صنایع بزرگ و کارخانجات بوده و کاملا مرسوم هستند. چاپگرهای معروفی همچون پرینترهای سه بعدی Vipers، ProJets و iPros هستند که توسط شرکت 3D Systemsساخته شده اند، از این تکنولوژی استفاده می کنند.

 

فرآیند نور دیجیتال (DLP)

DLP “مخفف پردازش نور دیجیتال” است و در اواخر دهه 90 میلادی پا به عرصه پرینترهای سه بعدی گذاشت. این مدل از پرینترهای سه بعدی نیز مانند SLA از فناوری VAT استفاده می کنند. فن آوری های چاپ سه بعدی پلیمریزاسیون Vat از یک رزین (مایع) فتوپلیمر استفاده می کنند که قادر است تحت منبع نوری ، فرآیند جامد کردن را انجام دهد .

تکنولوژی DLP در پرینتر سه بعدی

در این تصویر تکنولوژی DLP تشریح شده است.

 

تنها تفاوت بزرگ SLA و DLP منبع نوری است که برای جامد سازی رزین استفاده می شود. همانطور که مطالعه کردید، پرینترهای SLA برای جامدسازی رزین از لیزرهای ترکیبی با گالوانومتر استفاده می کنند. با وجود چاپگر سه بعدی DLP، منبع نور یک صفحه نمایش پروژکتور نور دیجیتال است. با وجود این صفحه نمایش، DLP به طور کلی سریع تر از SLA می باشد، زیرا با استفاده از SLA ، لیزر مجبور است رزین را به صورت جداگانه در تکنیک “نقطه به نقطه” جامدسازی کند.

از طرف دیگر ، یک صفحه نمایش پروژکتور DLP یک تصویر از یک لایه را یکباره پردازش و جامد میکند. بنابراین تمام نقاط یک لایه می توانند همزمان جامد شوند. به این ترتیب سرعت چاپ در مقایسه با SLA بیشتر می شود زیرا برای جامدسازی یک لایه زمان کمتری می برد. در DLP تصویر دو بعدی از پیکسل ها تشکیل شده است و وقتی به سه بعد ترجمه شوند، تبدیل به واکسل می شوند.

تکنولوژی DLP

در فناوری DLP از تکنولوژی DMD استفاده می شود. DMD یا digital micromirror device، یک ماسک دینامیک است که از حرکت آینه های بسیار کوچک به وجود می آید که نور را به رزین می رسانند یا از آن دور می کنند. این کار امکان ایجاد پلیمریزاسیون رزین در نقاط مختلف یک لایه را فراهم می کند.

دستگاه های مدرن DLP معمولا از هزاران LED بسیار کوچک به عنوان منبع نور استفاده می کنند. حالت روشن و خاموش آنها را می توان جداگانه کنترل کرد و به همین دلیل می توان رزولوشن XY را افزایش داد. برخی از پرینترهای  DLP  به جای DMD از یک صفحه LCD استفاده می کنند که تاثیر قابل توجهی در افزایش قیمت آن داشته است.

تفاوت قیمت DLP و SLA

هر چند قیمت DLP بسیار بالاتر از پرینترها با تکنولوژی SLA است، تفاوت کیفیت این دو تکنولوژی نیز قابل توجه است به طوری که DLPها با کیفیت سطح بیشتر و وضوح بالاتر در مقابل SLAها با جزییات کمتر قرار گرفته اند.

مقایسه پرینترهای سه بعدی

DLP ها جزییات بیشتری را در پرینت مشخص می کنند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *