المبادئ والعمليات الأساسية
التصوير الصورى (Stereolithography):
تستخدم SLA الليزر فوق البنفسجي (UV) لتقوية وتصلب طبقات الراتنج الفوتوبوليمر السائل الموجودة داخل الحوض.يرسم مقطع كل طبقة على سطح الراتنجبعد أن يتم الانتهاء من طبقة، منصة البناء ينخفض بثقل طبقة واحدة، وشفرة recoater يضمن طبقة من الراتنج الطازج،وتكرر العملية حتى يتشكل الجزء بالكاملتتضمن المعالجة اللاحقة إزالة الجزء ، والشطف في محلول (على سبيل المثال ، الكحول الإيزوبروبيل) لإزالة الراتنج الزائد ، والتصلب النهائي تحت أشعة فوق البنفسجية لتحقيق خصائص ميكانيكية مثالية.الهياكل الداعمة غالبا ما تكون ضرورية للميزات المعلقة ويجب إزالتها يدويا بعد الطباعة.
التجفيف بالليزر الانتقائي (SLS):
تستخدم SLS ليزر الأشعة تحت الحمراء عالي الطاقة لدمج جزيئات صغيرة من مسحوق البوليمر (عادةً مواد على أساس النيلون مثل PA12). تحدث العملية داخل غرفة ساخنة ،رفع إلى درجة حرارة أقل بقليل من نقطة انصهار المسحوق لتقليل التشوه الحرارييُنشر أولًا طبقة رقيقة من المسحوق على منصة البناء. ثم يقوم الليزر بمسح القطع العرضي للجزء، مما يجمع جزيئات المسحوق معًا بشكل صلب.منصة البناء ينخفضيتم تطبيق طبقة مسحوق جديدة، وتكرر العملية.تسمح بإنشاء هندسيات معقدة دون هياكل دعم مخصصةبعد الطباعة ، تتطلب الأجزاء تبريد داخل غرفة البناء قبل إزالتها من سرير المسحوق للتنظيف (غالباً باستخدام الهواء المضغوط أو تنفجير الوسائط) والمعالجة اللاحقة المحتملة.
الاختلافات الرئيسية بين SLA و SLS
يجمع الجدول التالي بين الاختلافات الرئيسية بين هاتين التقنيتين:
| الجانب | التصوير الصورى (Stereolithography) | التجفيف بالليزر الانتقائي SLS |
| مبدأ التقنية | التصوير الضوئي بالليزر فوق البنفسجية للراتنج السائل | معدن ليزر الأشعة تحت الحمراء من مسحوق البلاستيك الحراري |
| المواد الأساسية | الراتنجات الفوتوبوليمرية المختلفة (المعيارية، الصلبة، المرنة، قابلة للطحن، السيراميكية) | المساحيق الحرارية البلاستيكية (في المقام الأول النيلون / PA 11 و 12 ، والمواد المركبة مثل الزجاج أو الألومنيوم) |
| الهياكل الداعمة | مطلوبة للخلفيات | غير مطلوب |
| سمك الطبقة النموذجي | 25 - 100 ميكرون | 80 - 120 ميكرون |
| دقة الأبعاد | ± 0.1% (الحد السفلي ~ ± 0.05 ملم) | ± 0.3% (الحد السفلي ~ ± 0.1 - 0.2 ملم) |
| التشطيب السطحي | ناعمة جداً | سطح حني، مسام، وقح قليلاً |
| حجم البناء | متوسط إلى كبير (أنظمة شائعة تصل إلى ~ 800 * 800 * 500 مم) | متوسط (النظم الشائعة حوالي 350 × 350 × 420 مم) |
| ما بعد المعالجة | إزالة المنصة، إزالة الدعم، الشطف (IPA) ، بعد التجفيف | التبريد، إزالة المسحوقات، (غالباً ما يكون التفجير أو صبغ الوسائط) |
| الخصائص الميكانيكية الرئيسية | يمكن أن تكون هشة15؛ مقاومة حرارية أقل | الأجزاء الوظيفية: قوة ميكانيكية جيدة ، متينة ، ومقاومة حرارية |
المزايا والعيوب
مزايا SLA:
دقة عالية وملء سطح ناعم: ممتازة للنماذج المفصلة ، نماذج الأولي للمظهر ، والتطبيقات البصرية.
تفاصيل الميزات الدقيقة: قادرة على إنتاج جدران رقيقة جداً وميزات معقدة.
مجموعة واسعة من المواد: تقدم الراتنجات التي تحاكي البلاستيكات المختلفة مع خصائص مثل الشفافية، المرونة،أو مقاومة درجات الحرارة العالية (على الرغم من أنها غالبا ما تكون محدودة بالمقارنة مع البلاستيك الحراري الحقيقي).
سرعة البناء السريعة نسبياً: بالنسبة للأجزاء الصغيرة والمعقدة ، يمكن أن تكون SLA أسرع من SLS.
عيوب SLA:
خصائص المواد الهشة:15 الراتنجات القياسية ليست مناسبة للأجزاء الوظيفية التي تتعرض لضغوط أو إجهاد كبير.
الاستقرار المحدود على المدى الطويل: قد تتدهور الأجزاء تحت التعرض لضوء الأشعة فوق البنفسجية لفترة طويلة ولا تناسب بشكل عام للاستخدام في الهواء الطلق.
الهياكل الداعمة المطلوبة: يضيف وقت ما بعد المعالجة ويمكن أن يترك عيوب على السطح.
التعامل مع المواد: تتطلب الراتنجات السائلة التعامل بعناية ويمكن أن تكون فوضوية ؛ تنظيف IPA يولد نفايات.
مزايا SLS:
خصائص ميكانيكية ممتازة: تنتج أجزاء قوية ودائمة ووظيفية مناسبة للتطبيقات النهائية ، والنموذج الأولي تحت الضغط ، والمفاصل الحية.
لا حاجة إلى هياكل دعم: 56 يدعم سرير المسحوق نفسه الأجزاء ، مما يتيح هندسية معقدة للغاية ، وأجزاء متداخلة ، وترابط مثالي للعديد من المكونات في بناء واحد.
استخدام المواد المرتفع: يمكن إعادة تدوير مسحوق غير مشحون إلى حد كبير وإعادة استخدامه في المباني اللاحقة (على الرغم من أنه يجب إدارة نسب التحديث).
المقاومة الكيميائية والحرارية الجيدة: توفر مواد النيلون أداءً أفضل في البيئات القاسية مقارنة بالراتنجات القياسية.
عيوب SLS:
التشطيب الخام للسطح: تحتوي الأجزاء على سطح متجانس وحبيبي مميز يتطلب غالبًا معالجة ما بعد التشطيب للتطبيقات الجمالية.
عموماً وقت التوصيل أبطأ: تتضمن العملية مراحل طويلة من قبل التسخين وما بعد التبريد ، مما يطيل من وقت الإنتاج الكلي.
ارتفاع تكاليف المعدات والتشغيل: عادة ما تكون الآلات أكثر تكلفة من أنظمة SLA المقارنة.
القيود المادية: تقتصر في المقام الأول على مسحوقات النيلون المختلفة ؛ المواد الأخرى أقل شيوعًا.
التعامل مع المسحوق: يتطلب التعامل بعناية ومساحة عمل مخصصة؛ مخاطر الاستنشاق تتطلب تهوية كافية أو أنظمة مغلقة.
سيناريوهات التطبيق وإرشادات الاختيار
يعتمد الاختيار بين SLA و SLS بشكل كبير على التطبيق المقصود ومتطلبات الجزء.
اختر SLA ل:
النماذج الأولية البصرية والجمالية: النماذج التي يكون فيها المظهر والسلاسة والتفاصيل الدقيقة أمرًا أساسيًا (على سبيل المثال ، نماذج تصميم المنتجات الاستهلاكية ، والنماذج المعمارية ، والتمثيلات).
أنماط وشكلات مفصلة: تطبيقات مثل أنماط صب الاستثمار.
النماذج التي تتطلب الشفافية: تتوفر الراتنجات الواضحة للتطبيقات مثل أنابيب الضوء أو تصور تدفق السوائل.
التطبيقات التي تكون فيها النهاية الناعمة للغاية أمر بالغ الأهمية وتخطط لمعالجة ثانوية (مثل الطلاء).
اختر SLS ل:
النماذج الأولية الوظيفية والاختبار: الأجزاء التي يجب أن تتحمل الإجهاد الميكانيكي أو التوتر أو محاكاة مواد الإنتاج النهائية (على سبيل المثال ، نماذج أولية للمباني ، المعدات الوظيفية ، الأقواس ، المفاصل).
تجمعات معقدة متكاملة: تصميم أجزاء تتطلب تجميعها من مكونات متعددة بسبب القدرة على طباعة المكونات المتداخلة والمرفقة دون دعامات.
قطع الغيار منخفضة الحجم: إنتاج دفعات صغيرة من المنتجات النهائية حيث أدوات صب الحقن التقليدية ليست اقتصادية.
الأجزاء التي تتطلب خصائص ميكانيكية جيدة ومقاومة حرارية.
