سینتر لیزری انتخابی (SLS) به عنوان یک فناوری کلیدی در ساخت افزودنی برجسته شده است و به صنایع اجازه می‌دهد تا قطعات با هندسه پیچیده و عملکرد بالا را به طور بی‌سابقه‌ای کارآمد تولید کنند. این فرآیند ادغام لایه‌ای پودری که در آن لایه‌های پودر پلیمری یا کامپوزیتی به وسیله لیزر به صورت انتخابی سینتر می‌شوند، تولید نمونه‌های اولیه، تولید با حجم پایین و قطعات نهایی را دگرگون کرده است. از میان موادی که این دگرگونی را ممکن کرده‌اند، PA12 (نایلون 12) و نسخه تقویت شده آن یعنی PA12+GF30 (نایلون 12 با 30٪ الیاف شیشه‌ای) به دلیل خواص مکانیکی برجسته و کاربردپذیری گسترده، متمایز شده‌اند.
فرآیند SLS: یک تحول عظیم در صنعت تولید
SLS با پهن کردن یک لایه نازک از ماده پودری روی یک سطح ساخت عمل می‌کند. سپس یک لیزر قدرتمند به‌صورت انتخابی پودر را بر اساس هندسه مقطعی مدل سه‌بعدی ذوب می‌کند. سطح به‌صورت تدریجی پایین می‌آید و لایه جدیدی از پودر اعمال می‌شود، فرآیند تا زمان تکمیل قطعه تکرار می‌شود. برخلاف دیگر فناوری‌های چاپ سه‌بعدی، SLS نیازی به ساختارهای نگهدارنده ندارد، زیرا پودر ناسینترشده به‌صورت طبیعی ویژگی‌های برجسته را پشتیبانی می‌کند. این امر تولید طرح‌های پیچیده و متصل‌شده را با حداقل پس‌پردازش امکان‌پذیر می‌کند.
مزایای کلیدی SLS شامل موارد زیر است:
● تنوع متریال: پشتیبانی از طیف گسترده‌ای از پلیمرها، کامپوزیت‌ها و حتی فلزات.
● آزادی طراحی: امکان ایجاد هندسه‌های پیچیده، شبکه‌ها و کانال‌های داخلی را فراهم می‌کند.
● کارایی هزینه‌ای: ضایعات مواد و هزینه‌های ابزار را در تولید با حجم پایین کاهش می‌دهد.
● مقیاس‌پذیری: مناسب برای نمونه‌سازی سریع و تولید انبوه است.
PA12: اسب کارکشته چاپگرهای سه‌بعدی SLS
PA12، یک پلی‌آمید شبه کریستالی، رایج‌ترین ماده مورد استفاده در چاپ سه‌بعدی SLS است زیرا دارای خواص متوازنی است:
● استحکام مکانیکی: استحکام کششی بالا (50–80 MPa)، انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه ارائه می‌دهد.
● پایداری حرارتی: عملکرد خود را در محدوده دمایی گسترده‌ای (-40°C تا 120°C) حفظ می‌کند.
● مقاومت شیمیایی: در برابر روغن‌ها، حلال‌ها و بسیاری از اسیدها مقاوم است.
● سبکی وزن: چگالی حدود 1.03 g/cm³، ایده‌آل برای کاربردهای حساس به وزن.
صنایعی که از PA12 استفاده می‌کنند عبارتند از:
● خودرو: درپوش‌های موتور، مانیفولد ورودی و پایه‌های سبک.
● هوافضا: قطعات ماهواره، سازه‌های پهپاد و پانل‌های داخلی.
● الکترونیک مصرفی: جعبه‌های سفارشی، دستگاه‌های قابل پوشیدن و نمونه‌های کاربردی.
● پزشکی: ایمپلنت‌های ارتوپدی، راهنماهای جراحی و پروتزها (درجه‌های مطابق با استاندارد FDA در دسترس است).
PA12+GF30: افزایش عملکرد با تقویت الیاف شیشه
برای کاربردهایی که سختی، استحکام و ثبات ابعادی بیشتری می‌طلبد، PA12+GF30 دارای 30% الیاف شیشه‌ای می‌باشد. این ماده کامپوزیتی بهبودهای زیر را به همراه می‌آورد:
● سختی: مدول الاستیسیته نسبت به PA12 خالص 50 تا 100 درصد افزایش می‌یابد.
● دمای تاب‌آوری حرارتی (HDT): تا حدود 200 درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد و امکان استفاده در محیط‌های با دمای بالا را فراهم می‌کند.
● مقاومت در برابر خستگی: مناسب برای کاربردهای دارای بارگذاری متناوب.
● سختی سطحی: مقاومت بهتر در برابر سایش برای چرخ‌دنده‌ها، یاتاقان‌ها و ابزارها.
کاربردهای اصلی PA12+GF30 شامل موارد زیر است:
● رباتیک: اندام‌های انتهایی و گیره‌های سبک و با استحکام بالا.
● تجهیزات صنعتی: پمپ‌ها، شیرآلات و قطعات سازه‌ای.
● هوافضا: سازه‌های تحمل‌کننده بار و سیستم‌های مدیریت حرارتی.
● ورزش: تجهیزات و لوازم ورزشی سفارشی با نسبت استحکام به وزن بهینه.
خدمات چاپ سه‌بعدی SLS: شتاب دادن به نوآوری
خدمات چاپ سه‌بعدی حرفه‌ای SLS به مهندسان و طراحان کمک می‌کند تا از ظرفیت کامل PA12 و PA12+GF30 بدون سرمایه‌گذاری اولیه قابل‌توجه در تجهیزات استفاده کنند. این خدمات شامل موارد زیر هستند:
● تخصص در مواد: دسترسی به پودرهای تأییدشده PA12 و PA12+GF30 با توزیع اندازه ذرات بهینه.
● بهینه‌سازی طراحی: راهنمایی در مورد جهت‌گیری قطعه، استراتژی‌های پشتیبانی و پس‌پردازش برای دستیابی به نتایج بهینه.
● تضمین کیفیت: اندازه‌گیری و آزمایش در محل برای تأیید دقت ابعادی و خواص مکانیکی.
● مقیاس‌پذیری: انعطاف در تولید تک‌عددی یا هزاران عدد از قطعات با کیفیت یکسان.
آینده SLS: پایداری و نوآوری
با توجه به اولویت‌بندی follow-up صنایع برای دستیابی به پایداری، SLS با موارد زیر در حال توسعه است:
● بازیافت مواد: تا 95٪ از پودر PA12 غیرسینترشده می‌تواند مجدداً استفاده شود و ضایعات را به حداقل برساند.
● بهره‌وری انرژی: پیشرفت‌های اخیر در فناوری لیزر و کنترل فرآیند مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.
● تولید ترکیبی: ترکیب SLS با ماشین‌کاری CNC یا ریخته‌گری تزریقی برای قطعات ترکیبی.
نتیجه‌گیری
Sintering لیزری انتخابی، با استفاده از موادی مانند PA12 و PA12+GF30، در حال تغییر شیوه تولید در صنایع مختلف است. از قطعات سبک‌وزن خودرو گرفته تا قطعات با کارایی بالا در صنعت هوانوردی، SLS ترکیبی منحصر به فرد از آزادی طراحی، عملکرد مکانیکی و کارایی هزینه‌ای را ارائه می‌دهد. با اینکه خدمات چاپ سه‌بعدی به تدریج دسترسی به این فناوری را برای همه گسترده می‌کنند، مهندسان و نوآوران سراسر جهان در حال کشف امکانات جدیدی در توسعه و تولید محصولات هستند.
چه در حال ساخت نمونه‌سازی یک دستگاه انقلابی باشید و چه در حال تولید قطعات نهایی، چاپ سه‌بعدی SLS با مواد PA12 و PA12+GF30 مسیری را برای دستیابی به زمان کوتاه‌تر بازار، کاهش هزینه‌ها و انعطاف‌پذیری بی‌نظیر در طراحی فراهم می‌کند. آینده تولید اینجا است و قطعه قطعه در حال ساختن است.
EN
