پرینت سه بعدی رزینی

پرینت سه بعدی رزینی : راهنمای نهایی

چاپ سه‌بعدی با رزین ، از رزین‌های مایع برای ایجاد اشیای با دقت و جزئیات بالا استفاده می‌کند . این یک تکنیک محبوب در تولید افزودنی برای تولید قطعات و اجزای پیچیده با جزئیات فوق‌العاده است .

چاپ سه‌بعدی با رزین چیست؟

چاپ سه‌بعدی با رزین یک نوع فناوری تولید افزودنی است که از رزین‌های مایع برای ساخت اشیا استفاده می‌کند . این نوع چاپ سه‌بعدی به عنوان « فوتوپلیمریزاسیون » نیز شناخته می‌شود : در این فرآیند از نور با طول موج کوتاه برای جامد کردن رزین مایع به قطعات سه‌بعدی استفاده می‌شود .

در بیشتر چاپگرهای سه‌بعدی با رزین ، فرآیند با یک پلتفرم ساخت پر از رزین مایع شروع می‌شود . سپس چاپگر سه‌بعدی نور ساطع می‌کند تا هر لایه از اشیاء را ایجاد کند . هنگامی که نور از وان و لایه پخت عبور می‌کند ، رزین مایع را به قطعات جامد پخت می‌کند . این فرآیند تا زمانی ادامه می‌یابد که تمام لایه‌ها چاپ شوند .

مزایای چاپ سه‌بعدی با رزین :

چاپ سه‌بعدی با رزین ، مزایایی منحصر به فردی ارائه می‌دهد ، از جمله :

1. وضوح و دقت بالا:  قطعاتی که با رزین چاپ می‌شوند ، بالاترین دقت و وضوح را نسبت به هر تکنیک دیگری در چاپ سه‌بعدی دارند . جزئیات تیز و سطوح صاف و بدون نقص از ویژگی‌های بارز این فناوری است .
2. تنوع کاربرد :  مهم‌ترین مزیت استریولیتوگرافی (SLA) توانایی استفاده از آن در طیف گسترده‌ای از زمینه‌ها است . در سال‌های اخیر ، فرآیندهای جدیدی برای تولید انواع رزین‌هایی با ویژگی‌های نوری ، مکانیکی و حرارتی پیشرفته ایجاد شده که می‌توانند با ترموپلاستیک‌های مهندسی و صنعتی سنتی رقابت کنند.
3. تحول در تولید :  با پیشرفت تکنولوژی چاپ سه‌بعدی رزین، نحوه ساخت نمونه‌های اولیه و محصولات در صنایع مختلف تغییر کرده است. با کاهش هزینه‌ها، آسان‌تر شدن استفاده، و بهبود سخت‌افزار و مواد برای پاسخگویی به نیازهای بازار، طراحان و مهندسان این فناوری را در فرآیندهای کاری خود به کار می‌گیرند. این امر به حرفه‌ای‌ها در زمینه‌های مختلف کمک می‌کند تا سریع‌تر تغییرات ایجاد کنند، فرآیندهای تولید را بهبود بخشند و حتی مدل‌های تجاری جدید ایجاد کنند.
4. ساخت نمونه‌های اولیه و تولیدات کوچک:  چاپ سه‌بعدی رزین اکنون قادر به تولید نمونه‌های اولیه کاملاً کاربردی است، حتی با برخی از رزین‌های استاندارد. این فناوری همچنین در تولید سری‌های کوچک می‌تواند با روش قالب‌گیری تزریقی رقابت کند.

چگونه یک چاپگر رزینی کار می‌کند؟

چاپگرهای سه‌بعدی رزینی به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند : ) SLA استریولیتوگرافی( ، DLP ) پردازش نور دیجیتال ( ، و MSLA ) استریولیتوگرافی ماسک‌دار ( . هر کدام از این روش‌ها با استفاده از نور برای پخت رزین مایع و تبدیل آن به جامد کار می‌کنند ، اما نحوه اعمال نور در هر کدام متفاوت است .

چاپ سه‌بعدی با استریولیتوگرافی  (SLA) :  فناوری SLA اولین نسل چاپ سه‌بعدی با رزین است . این فرآیند با تابش یک پرتو لیزر UV به لایه‌ای از رزین حساس به نور برای پخت رزین مایع به قطعات جامد انجام می شود . رزین در الگوی دلخواه سفت می‌شود و به تدریج ، مدل لایه به لایه ایجاد می‌شود تا به پایان برسد . چاپگرهای SLA دارای مخازن رزین با یک پلتفرم ساخت هستند که در معرض نور لیزر قرار دارند . این چاپگرها برای طراحی‌های دقیق و پیچیده که نیاز به سطح بالایی از دقت دارند ، و همچنین قطعات بسیار بزرگ ، ایده‌آل هستند .

پردازش نور دیجیتال  (DLP) :  سریع‌ترین روش چاپ سه‌بعدی است . در عرض چند ثانیه ، یک لایه از ماده سخت‌شده را تولید می کند و به سرعت برای چاپ لایه بعدی آماده می‌شود . چاپگرهای سه‌بعدی DLP، مانند SLA، از رزین پلاستیکی مایع استفاده می‌کنند، اما به جای استفاده از پرتو لیزر UV، از لامپ‌های قوسی برای ذوب کردن و پختن رزین بهره می‌برند . این منبع نوری به دلیل حجم زیاد نور ، باعث می‌شود رزین به سرعت پخته شود و به همین دلیل سرعت چاپ در روش DLP بسیار بالا است .

این نوع چاپگر سه‌بعدی با رزین ، از نور با طول موج کوتاه‌تر برای پخت ماده رزین استفاده می‌کند ، تقریباً مانند پروژکتورهای سینمای خانگی . در حالی که این فناوری نسل جدیدی در چاپ سه‌بعدی با رزین بود ، اما همچنان مسئله تعادل بین سرعت و کیفیت وجود دارد . هرچند سرعت چاپ ممکن است تحت تأثیر قرار نگیرد ، DLP  نور را از یک نقطه منبع تابانده و این بدان معنی است که نور با زاویه‌های مختلف ساطع می‌شود که می‌تواند شکل پیکسل‌ها را در نقاط مختلف تحت تأثیر قرار دهد (مثلاً در مرکز گرد و در حاشیه بیضی باشد ). این موضوع تولید تصاویر با هندسه‌های پیچیده و کیفیت ساخت دقیق را دشوار می‌کند. همچنین، تراشه‌ها و قطعات DLP می‌توانند گران‌قیمت باشند.

استریولیتوگرافی ماسک‌دار  (mSLA) :  mSLA آخرین نسل چاپ سه‌بعدی SLA است که از ماسک‌ها برای کنترل ناحیه‌هایی که نور به پلتفرم ساخت می‌رسد ، استفاده می‌کند . استریولیتوگرافی ماسک‌دار به منظور حل مشکلات کیفیتی که DLP  نتوانست حل کند ، ظهور کرده است . نور ماسک‌دار اطمینان می‌دهد که تنها نواحی خاصی در معرض نور قرار می‌گیرند ، که به تولید چاپ‌های بسیار دقیق که می‌توانند سریع‌تر از چاپگرهای SLA سنتی چاپ شوند ، کمک می‌کند . علاوه بر این، از آنجا که پیکسل‌ها به صورت مستقیم بر روی مدل تابانده می‌شوند، قطعات با ثبات و یکنواخت‌تری از لبه تا لبه ایجاد می‌کند. همچنین ، پنل‌های LCD مورد استفاده در این فرآیند بسیار بیشتر از تراشه‌های DLP در دسترس هستند و دارای وضوح k8  و بالاتر هستند . این امر منجر به سرعت چاپ کلی سریع‌تر و کاهش هزینه تولید اشیاء می‌شود .

رزین‌های فوتوپلیمر این امکان را به چاپگرهای سه‌بعدی می‌دهند که اشیای پیچیده‌ای را بسازند که سایر روش‌های چاپ سه‌بعدی قادر به تولید آن‌ها نیستند . با دقت و صحتی که چاپ سه‌بعدی با رزین ارائه می‌دهد ، این فناوری به بهترین انتخاب برای طراحان محصولات و مهندسانی تبدیل شده است که به دنبال تولید قطعات پیچیده با جزئیات دقیق هستند .

به عنوان مثال، فناوری پخت فوتو زیرلایه‌ای روان کننده (LSPc) از Nexa3D، که یک فناوری متغیر ثبت‌شده mSLA است ، یک آرایه نوری و لایه لنز نوری همگرا را ترکیب می‌کند تا یکنواختی نور را با سرعت فوق‌العاده سریع تضمین کند .

فناوری LSPc  شرکت Nexa3D با استفاده از غشای Everlast 2  که با مواد روان‌کننده پوشش داده شده است ، یک گام فراتر می‌رود . این غشا به طور قابل توجهی نیروی جداشدن را که هنگام جدا شدن هر لایه از سطح مخزن اعمال می‌شود ، کاهش می‌دهد . این فناوری سریع‌ترین چاپگر موجود در بازار را با بزرگ‌ترین سطح ساخت در رده خود ارائه می‌دهد ، بدون اینکه کیفیت تصویر قربانی شود .

چاپ سه‌بعدی رزینی در مقابل چاپ سه‌بعدی فیلامنتی

چاپ سه‌بعدی فیلامنتی یک فرآیند افزودنی اکستروژن مواد است که از فیلامنت پلاستیکی ذوب شده استفاده می‌کند که از نازل یک چاپگر سه‌بعدی اکسترو می‌شود . این روش که به آن مدل‌سازی رسوبی ذوب شده (FDM) یا تولید فیلامنت ذوب شده (FFF) نیز گفته می‌شود ، برای دهه‌ها وجود داشته و یکی از محبوب‌ترین فرآیندهای چاپ سه‌بعدی است .

در حالی که هر دو روش چاپ سه‌بعدی رزینی و فیلامنتی می‌توانند پرینت‌های با کیفیت بالایی تولید کنند ، تفاوت‌های قابل توجهی بین این دو وجود دارد . برخی از این تفاوت‌ها عبارتند از :

• کیفیت چاپ : چاپ سه‌بعدی رزینی جزئیات ریزتر و سطحی صاف‌تر نسبت به چاپ سه‌بعدی فیلامنتی ارائه می‌دهد . مواد رزینی در لایه‌ها پخته یا جامد می‌شوند و این امکان را برای ایجاد طراحی‌های پیچیده با دقت بیشتر فراهم می‌کند ، در حالی که چاپگرهای فیلامنتی فیلامنت اکسترود شده را به صورت لایه به لایه قرار می‌دهند که معمولاً محدود به مقیاس کلان‌تری است . همچنین چاپگرهای سه‌بعدی رزینی می‌توانند با دقت 10 میکرون چاپ کنند که بسیار ریزتر از دقت چاپگرهای فیلامنتی است.
• سرعت : چاپگرهای فیلامنتی معمولاً کندترین هستند ، زیرا باید اکستروتر را به صورت فیزیکی حرکت دهند تا کل قطعه را رسم کنند . پیشرفت در فناوری DLP و اکنون mSLA امکان چاپ کل صفحه ساخت در همان زمانی که ممکن است برای چاپ یک قطعه طول بکشد را فراهم کرده ، زیرا تصویر کامل به صورت “پروژکتور” بر روی رزین تابیده می‌شود و نیازی به رسم آن نیست .
• مواد: چاپ سه‌بعدی رزینی قابلیت استفاده از مواد مختلفی را دارد که به طور خاص برای چاپگرهای رزینی فرموله شده‌اند. این مواد می‌توانند از رزین‌های انعطاف‌پذیر تا رزین‌های شبیه سرامیک که قطعات مقاوم در برابر فشار ، دما و شیمیایی تولید می‌کنند ، متغیر باشند . چاپ سه‌بعدی فیلامنتی معمولاً از فیلامنت‌هایی مانند  PLA ،  ABS  و PETG استفاده می‌کند. سایر مواد چاپی مانند نایلون ، PA ، PETG ، TPU ، PEEK  و PEI نیز می‌توانند استفاده شوند ، اما معمولاً محدود به چاپگرهای حرفه‌ای خاص FDM هستند که قابلیت پشتیبانی از آن‌ها را دارند.
• دقت : چاپگرهای سه‌بعدی رزینی دقت بالاتری نسبت به چاپگرهای فیلامنتی دارند . زیرا ضخامت لایه می‌تواند به اندازه 10 میکرون باشد ، سازندگان می‌توانند طراحی‌های پیچیده‌تری را با جزئیات بیشتری چاپ کنند .

فرآیند چاپ سه‌بعدی رزینی

شرکت‌های چاپ سه‌بعدی روش‌ها و تکنیک‌های مختلفی برای چاپ سه‌بعدی رزینی دارند که فرآیند را آسان‌تر و سریع‌تر می‌کند.

1 .  استفاده از نرم‌افزار CAD و نرم‌افزار برش (Slicing)

نرم‌افزار CAD (طراحی به کمک کامپیوتر) برای ایجاد یک مدل سه‌بعدی استفاده می‌شود. فایل CAD سپس به نرم‌افزار تنظیم ساخت منتقل می‌شود ، پارامترهای ساخت تنظیم می‌شود و این اطلاعات به چاپگر ارسال می‌شود .

پس از طراحی محصول ، نیاز است که آن از نرم‌افزار CAD به نرم‌افزار برش منتقل شود تا برای چاپ آماده شود . این نرم‌افزار برش از الگوریتم‌ها برای ایجاد لایه‌های فردی مدل سه‌بعدی بر اساس فرآیند چاپ و مواد انتخاب شده استفاده می‌کند . هرچه جزئیات شی بیشتر باشد ، تعداد لایه‌ها نیز بیشتر خواهد بود .

این مرحله می‌تواند طولانی‌ترین بخش از فرآیند چاپ سه‌بعدی رزینی باشد ، به ویژه اگر چاپگر سه‌بعدی از نرم‌افزار معمولی با زمان پردازش کند استفاده کند . با این حال ، شرکت‌های تولیدکننده چاپگرهای سه‌بعدی نرم‌افزارهای برش خاصی برای تسریع این بخش از فرآیند توسعه داده‌اند .

برای مثال ، نرم‌افزار NexaX شرکت Nexa3D یک رابط کاربری بصری و ویژگی‌های پیشرفته‌ای مانند تولید خودکار پشتیبانی و نظارت از راه دور را ارائه می‌دهد تا انجام پیچیده‌ترین وظایف را آسان‌تر کند . این نرم‌افزار ثبات فرآیند و سازگاری چاپ را فراهم می‌کند و کار را برای مقیاس‌گذاری از نمونه‌سازی تا تولید انبوه آسان می‌کند.

2 .  چاپ محصول

پس از اینکه نرم‌افزار برش کار خود را انجام داد ، وقت آن است که محصول چاپ شود و شی سه‌بعدی ایجاد شود . این مرحله شامل ریختن رزین در یک وان و قرار دادن پلتفرم ساخت در داخل آن است .

سپس چاپگر سه‌بعدی از یک منبع نوری برای پخت رزین به‌صورت لایه به لایه استفاده می‌کند تا زمانی که شیء مورد نظر به‌طور کامل چاپ شود. چاپ کاملاً خودکار است: برخلاف ماشین‌کاری و ابزار دستی، پس از زدن دکمه چاپ، می‌توانید از چاپگر دور شوید و به یک قسمت کامل بازگردید. این امر به طرز قابل‌توجهی بهره‌وری کارگر را بهبود می‌بخشد و می‌تواند نیاز به ماشین‌کارها یا تکنسین‌های اختصاصی را از بین ببرد.

با این حال، مهم است بدانید که تکنولوژی‌های مختلف چاپ رزینی زمان‌های پخت و همچنین نیازهای دما و فشار متفاوتی دارند. در حین چاپ، ممکن است خطاهایی در شیء به دلیل مواد نامناسب یا سایر مشکلات مانند قرار گرفتن در معرض نور بیش از حد، حرارت بیش از حد یا فرمولاسیون نادرست رزین رخ دهد.

چاپگرهای سه‌بعدی پیشرفته معمولاً با نرم‌افزار D3 داخلی همراه هستند که می‌تواند مشکلات احتمالی را شناسایی کند و تکنیک‌های پردازش نیز می‌تواند برای رفع هر گونه مشکلی که ممکن است در طول فرآیند چاپ سه‌بعدی بوجود آید، استفاده شود. سایر چاپگرها، به ویژه چاپگرهای سه‌بعدی سطح مصرف‌کننده، نیاز به تنظیمات دستی دارند.

چاپگر سه‌بعدی Nexa3D XiP مثالی از یک چاپگر سه‌بعدی با نرم‌افزار NexaX داخلی است که عناصر را به‌طور مجازی جدا کرده و دستورالعمل‌هایی برای چاپ تولید می‌کند به گونه‌ای که گرما را به مخزن رزین منتقل کند. NexaX همچنین پروفایل‌های مواد معتبر پیش‌بارگذاری شده دارد که فرآیند چاپ را بسیار آسان‌تر و قابل‌اعتمادتر می‌سازد.

3 .  پس‌پردازش

این مرحله شامل حذف هرگونه ماده اضافی از چاپ و اطمینان از زیبا بودن آن است. همچنین شامل سمباده‌زنی لبه‌های زبر و اعمال رنگ یا پوشش‌ها برای بهبود دوام است.

این مرحله برای تولید یک چاپ سه‌بعدی عالی ضروری است اما می‌تواند زمان‌بر باشد. دوباره، فناوری‌های پیشرفته مراحل پس‌پردازش را بدون مشکل می‌سازند. برای مثال، فناوری‌های پس‌پردازش xWash و xCure شرکت Nexa3D ویژگی‌های پس‌پردازش را یکپارچه می‌کنند به‌گونه‌ای که اپراتورها دیگر نیازی به حذف دستی مواد اضافی یا اعمال پوشش‌های خاص پس از چاپ ندارند.

مواد و اجزای چاپ سه‌بعدی رزینی

چه چیزهایی برای چاپ سه‌بعدی رزینی نیاز دارید؟

1 .  رزین

رزین‌ها تکنولوژی‌های مختلفی دارند و بیش از 30 نوع ماده برای پرینتر نکساد 400 موجود است.

چاپ سه‌بعدی رزینی عمدتاً از فوتوپلیمرها استفاده می‌کند که نوعی پلاستیک است که با فوتواینیاتورها ترکیب شده است. این رزین‌ها معمولاً به‌صورت مایع شروع می‌شوند و هنگامی که در معرض نور قرار می‌گیرند ، به شکل جامد پخته می‌شوند. بسته به نوع رزین استفاده‌شده ، محصول نهایی می‌تواند سخت یا انعطاف‌پذیر باشد و رزین‌ها می‌توانند در دوام و کشسانی متفاوت باشند .

معمول‌ترین فوتوپلیمرها برای چاپ سه‌بعدی شامل رزین‌های اپوکسی ، رزین‌های اکریلیک و رزین‌های پلی‌یورتان هستند:

• رزین‌های اپوکسی :  بالاترین دقت در چاپ سه‌بعدی را تولید می‌کنند و برای نمونه‌سازی بسیار مناسب هستند. آن‌ها همچنین دارای ویژگی‌های مکانیکی برتری مانند استحکام و دوام هستند که آن‌ها را برای چاپ صنعتی ایده‌آل می‌سازد.
• رزین‌های اکریلیک :  به‌دلیل انقباض کم و دقت چاپ بالا، معمولاً برای تولید اشیاء با جزئیات بسیار بالا استفاده می‌شوند.
• رزین‌های پلی‌یورتان :  انعطاف‌پذیر هستند و برای چاپ دستگاه‌های پزشکی و سایر قطعات با ضربه‌پذیری بالا ایده‌آل می‌باشند.

این مواد رزینی این فناوری چاپ سه‌بعدی را برای تولید مدل‌های پیچیده و جزئیات دقیق مناسب می‌سازد .