%d9%84%db%8c%d8%b2%d8%b1

ساخت قطعات با استفاده از پرینتر های سه بعدی لیزری

Selective Laser Sintering

فرآیند ساخت در پرینترهای سه بعدی به کمک لیزر

با پیشرفت صنعت وفناوری نوین در تکنولوژی ساخت و تولید روشهای جدیدی برای ساخت قطعات مختلف ابداع شد که سرعت این روشها در مقابل روشهای سنتی مثل فرزکاری و شکل دهی بسیار زیاد بود و باعث بهینه شدن انرژی,زمان و هزینه(۴۰-۸۰ درصد) می شد.

یکی از روشها که جزء جدیدترین تکنولوژی روز جهان است نمونه سازی سریع(RP) میباشد که از سال ۱۹۹۰ شرکتهای بزرگ دنیا مثل امریکا,المان و ژاپن سرمایه زیادی را به این تکنولوژی اختصاص داده اند.

مراحل کلی ساخت در نمونه سازی سریع:

ایجاد مدل

CADمدل ساخته شده توسط CAD به صورت مدلسازی صفحه ای surface modeling  ومدلسازی توپر solid modeling رابا پسوند STL  به وجود می آوریم.

   لایه بندی :

 فایلSTL  قبل از ورود به دستگاه RP  باید لایه بندی شود. به کمک نرم افزارهایی مثل solid work  surf cam و catia    میتوان مدل را لایه بندی کرد. (فاصله لایه ها در لایه بندی بین ۰٫۱۵-۰٫۰۲۵ میکرون متر است)

تکیه گاه:

تکیه گاهها به عنوان پایه قطعه به مدل CAD اضافه شده وبعد از ساخت از قطعه جدا می شود. لازم به ذکراست که در بعضی از روشهای نمونه سازی سریع نیاز به تکیه گاه میباشد.

 ساخت:

فرایند RP بر خلاف ماشینکاری CNC یک فرایند افزایشی است به طوری که قطعه بر اساس فایل ساخت و بااضافه شدن مواد روی هم و شکل گیری لایه به لایه ساخته میشود. هر لایه بعد ازشکل گیری به طور خودکار به لایه قبلی متصل می شود واین کار ادامه می یابد تا قطعه تکمیل شود.

  پس پردازش:

این قسمت شامل افزایش استحکام قطعه با عملیات پرکردن فضاهای خالی بین ذرات قطعه,عملیات پخت نهایی وعملیات پرداخت می باشد

rp

 

مزایای استراتژیک استفاده از نمونه سازی سریع:

– کاهش زمان و هزینه سیکل طراحی تا تولید محصول جدید
– افزایش سرعت طراحی محصول جدید و اعمال سریع اصلاحات
– عرضه سریع محصولات جدید در بازار رقابتی
– امکان بازار یابی محصول جدید قبل از تولید و کاهش ریسک تولید
– امکان ساخت نمونه های پیچیده بدون هیچ گونه محدودیت در شکل هندسی
– سرعت و راحتی فرآیند
– دقت بالای نمونه سازی

 

مقایسه با روش CNC:

نمونه سازی سریع راه حلی برای تمام مسائل ساخت نیست. مزیت عمده نمونه سازی سریع در مقایسه با روش CNC امکان ساخت قطعات با هرگونه پیچیدگی شکل هندسی می باشد. روش CNC یک تکنولوژی اقتصادی، رایج و در دسترس می باشد که امکان استفاده از هرنوع مواد در آن وجود دارد. در برخی روش ها دقت نمونه سازی سریع به خوبی روش CNC نیست

در این فرایند ذرات پودر (قطربین ۲۰-۵۰mµ) متناظر با مقطع قطعه به وسیله پرتوهای لیزر(co2) در محل ذوب شده و مطابق با طرح روی سطح به هم جوش میخورند . مواد مذاب جامد شده یک لایه جامد را تشکیل میدهد. سیلندر حاوی قطعه مطابق با طرح کمی پایین می پاید وپودر برای لایه بعدی توسط حرکت غلتک روی سطح کارقرار میگیرد ودوباره عملیات قبل انجام می شود واین کار ادامه می یابد تا قطعه تکمیل شود.

این فرآیند مستلزم پشتیبانی نیست چون قطعه از ذرات پودر ساخته شده وقطعات تولید شده پایداری خوبی دارد.تنها عیب قطعات در این روش پرداخت نسبتا ضعیف سطح قطعه میباشد.

روش SLS شبیه روش SLA است با این تفاوت که در روش SLS  بجای رزین از پودرهای فلزی,سرامیکی و…. استفاده میشود.

روش SLS نسبت به روش SLA ازنظر مکانیکی ودمایی پایدارتر می باشد وتوانایی ساخت قطعات فلزی وسرامیکی را دارد.

درفرآیند SLS پودر فلزی میتواند به وسیله پلاستیک روکش شود بنابراین پودر در دمای پایین نیز ذرات میتواند به یکدیگرمتصل شوند ولی استحکام قطعه کاهش می یابد وفقط برای الگو ومدل کاربرد دارد.

امروزه در صنعت استیل های ضدزنگ یا پودرهای تیتانیم ازاین روش قابل دسترس هستند.

مدل های تجسمی , قطعات کاربردی , ریختگری دقیق وقالبهای فلزی برای تیراژ پایین کاربردهای دیگر این روش محسوب میشوند؛

 

روش کار دستگاه

در این روش، ابتدا مدل هندسي حجمي قطعه توسط نرم‌افزارهاي مهندسي، طراحي مي‌شود. در مرحله دوم داده‌هاي مربوط به لايه‌هاي برش خورده قطعه، در كامپيوتر ذخيره مي‌شوند. در مرحله سوم پودر مواد ترموپلاستيك به اندازه ضخامت يك لايه بر روي سكوي ساخت قطعه، فشرده مي‌شوند. در مرحله چهارم مطابق با اطلاعات لايه زيرين، پرتو ليزر به پودر فشرده، تابيده مي‌شود و در اثر گرماي ناشي از تمركز پرتو ليزر، پودر فشرده شده، زينتر مي‌شود و دانه‌هاي پودر به هم متصل شده و لايه زيرين قطعه ساخته مي‌شود.

در مرحله پنجم سكوي ساخت قطعه به اندازه ضخامت يك لايه پايين آمده، و پودر مواد اوليه قطعه بر روي لايه زيرين توسط غلتك متراكم مي‌شود و مجدداً مانند مرحله قبل با توجه به اطلاعات لايه برش خورده دوم قطعه، پرتو ليزر به پودر فشرده تابيده شده و لايه دوم بر روي لايه اول شكل گرفته و به آن مي‌چسبد و اين عمليات ادامه پيدا مي‌كند تا قطعه به طول كامل ساخته شود.

با حركت سكو يا پيستون ساخت قطعه به سمت پايين، سكو يا پيستون تغذيه پودر به سمت بالا حركت مي‌كند و غلتك پودر را بر روي لايه‌هاي ساخته شده متراكم كرده و آن را براي ساخت لايه بعدي آماده مي‌كند. قابل توجه است كل محفظه مجموعه كاملاً آببندي بوده و براي بالا بردن كيفيت قطعه توسط گاز نيتروژن تغذيه مي‌شود. در ضمن محفظه در دماي كمي پايين‌تر از نقطه ذوب پودر نگه‌داري مي‌شود. با توجه به اينكه محفظه دستگاه در دماي نزديك دماي ذوب قطعه نگه داري مي‌شود، بنابراين زمان عمليات پرتودهي توسط ليزر كم بوده و عمليات سريع‌تر انجام مي‌شود. اما پس از تكميل شدن قطعه، مدت زمان نسبتاً زيادي براي خنك كاري آن لازم مي‌باشد به طوري كه براي قطعات بزرگ اين زمان حتي به دو روز مي‌رسد

rp2

rp3

 

قابليت ها:
ـ صافي سطح مناسب
ـ دقت ساخت قطعات ۰٫۲ ميلي متر
ـ قابليت مونتاژ قطعات در يکديگر يا به قطعات ديگر
ـ استحکام بسیار خوب قطعات
ـ قابليت ساخت قطعات درگير به طور يکپارچه
ـ قابليت مونتاژ قطعات دستگاه طراحي شده داخل مدل ساخته شده (ساخت پروتوتايپ کارکردي محصول)
ـ قابليت پوليش، رنگ کاري و آبکاري قطعات

 

مزایای SLS:

– عدم نیاز به ساپورت
– خواص مکانیکی بالا (قطعات عملکردی)
– تنوع مواد (پلاستیک – فلز – ماسه)
– استفاده از مواد پلی آمید

معایب SLS:

– صافی سطحی پایین
– دقت ۰٫ ۲ mm
– نیاز به سیکل خنک شدن
– عدم توانایی ساخت قطعات ظریف
– قیمت بالای دستگاه
– هزینه نسبتاً بالای خدمات

بزرگترين مزيت اين روش نسبت به روش استرئوليتوگرافي اين است كه قطعات با مواد صنعتي ساخته شده و داراي استحكام، دانسيته و خواص متالوژيكي خوب بوده و امكان جايگزين كردن آنها با قطعات اصلي وجود دارد. اما از طرف ديگر سيستم‌هاي اين روش نسبت به روش استرئوليتوگرافي و ساير روش‌هاي نمونه‌سازي، از نظر مكانيكي خيلي پيچيده‌تر مي‌باشد. از طرف ديگر، قطعات داراي تخلخل بوده كه در صورت نياز براي بهبود خواص مكانيكي قطعه بايست خلل و فرج قطعه بامواد مناسب پر شود. البته با توسعه اين دانش در سال‌هاي اخير كيفيت سطح و تخلخل قطعه بسيار بهبود يافته است.

0 پاسخ

ارسال یک پاسخ

می خواهید در گفتگو ها شرکت کنید؟
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

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