چه موادی برای چاپ سه‌بعدی به روش SLA یا رزینی در دسترس هستند؟
در این مقاله، رزین‌های اصلی پرینت که شامل انواع : رزین استاندارد (standard) ، رزین مقاوم (Tough)، رزین بادوام(durable) ، رزین مقاوم در برابر حرارت (heat resistance) ، رزین لاستیک مانند (rubber-like)، رزین دندانپزشکی (dental) و رزین با قابلیت ریخته‌گری (castable) بر اساس ویژگی‌هایشان با یکدیگر مقایسه شده‌اند. با مطالعه این مقاله می توانید بهترین گزینه پرینت رزینی را متناسب با کاربرد مورد نظر خود انتخاب کنید.
چاپ رزینی چیست؟
چاپ سه‌بعدی SLA (استریولیتوگرافی) می‌تواند قطعات پلاستیکی را با وضوح و دقت بالا، جزئیات دقیق و سطوح صاف تولید کند. به لطف تنوع رزین‌های موجود برای SLA، این فرآیند تولید در بین بسیاری از صنایع برای کاربردهای متنوع محبوب است. به عنوان مثال، رزین‌های استاندارد اغلب برای نمونه‌سازی عمومی استفاده می‌شوند و رزین‌های مهندسی برای کاربردهایی که نیاز به خواص مکانیکی و حرارتی خاصی دارند انتخاب می‌شوند. در حالیکه رزین‌های دندانپزشکی و پزشکی دارای گواهینامه‌های زیست سازگاری هستند.
در این مقاله، رایج‌ترین گزینه‌های مواد پرینت SLA را بررسی می‌کنیم تا مزایای کلیدی هر یک را برجسته کنیم و دستورالعمل‌های عملی را برای کمک به شما در انتخاب ماده مناسب برای طراحی قطعات سفارشی با SLA ارائه دهیم.
رزین مناسب برای کاربرد شما کدام است؟
جدول زیر خلاصه‌ای از خواص مکانیکی پایه مواد رایج در فناوری SLA را ارائه می‌دهد.
| رزین مقاوم در برار حرارت | رزین بادوام | رزین سخت | رزین استاندارد و رزین شفاف | |
| 14 | 109 | 38 | 25 | IZOD impact strength (J/m) مقاومت ضربه ای |
| 2.0 | 49 | 5524 | 6.2 | ازدیاد طول در لحظه گسیختگی (٪)
|
| 51.1 | 31.8 | 55.7 | 65.0 | مقاومت کششی (MPa)
|
| 3.60 | 1.26 | 2.80 | 2.80 | مدول کششی (گیگاپاسکال)
مدول خمشی (گیگاپاسکال)
|
| 3.3 | 0.82 | 1.6 | 2.2 | مدول خمشی (گیگاپاسکال)
|
| 289 | 43 | 48 | 73 | دمای تغییر شکل حرارتی (HDT) در فشار ۰.۴۵ مگاپاسکال (درجه سانتیگراد)
|
رزین استاندارد (Standard resin) : استحکام کششی بالایی دارد اما بسیار شکننده است (ازدیاد طول در نقطه شکست بسیار کم)، بنابراین برای قطعات کاربردی مناسب نیست. با این حال، توانایی ایجاد ویژگی‌های ظریف، آن را برای نمونه‌های اولیه بصری و مدل‌های هنری ایده‌آل می‌کند.
رزین بادوام : (Durable resin) : در مقایسه با سایر مواد SLA، بالاترین استحکام ضربه و ازدیاد طول در نقطه شکست را دارد. این رزین برای نمونه‌سازی و پرینت قطعات با عناصر متحرک و چفت‌شونده‌ها بهترین گزینه است.
رزین سخت (Tough resin) : ترکیبی از خواص مواد رزین بادوام و استاندارد است. این رزین استحکام کششی دارد، بنابراین برای قطعات سفت و سختی که نیاز به سفتی بالا دارند، مناسب‌تر است.
رزین مقاوم در برابر حرارت (Heat-resistant resin) : می‌تواند دمای بالاتر از 200 درجه سانتیگراد را تحمل کند، اما استحکام ضربه ضعیفی دارد و حتی شکننده‌تر از رزین استاندارد است.
رزین‌های SLA چه کاری را به بهترین شکل انجام می‌دهند؟
SLA از لیزر UV برای تبدیل رزین مایع به پلاستیک سخت شده در فرآیندی به نام فوتوپلیمریزاسیون استفاده می‌کند. ترکیبات مختلف مونومرها، الیگومرها، آغازگرهای نوری و سایر افزودنی‌ها منجر به طیف وسیعی از خواص مواد می‌شود.
SLA قطعاتی را از پلیمرهای ترموست تولید می‌کند که ایزوتروپیک هستند، به این معنی که در تمام جهات (X، Y و Z) استحکام و خواص مکانیکی یکنواختی دارند. این یک مزیت کلیدی نسبت به فرآیندهایی مانند پرینت FDM است که در آنها قطعات می‌توانند در امتداد خطوط لایه ضعیف‌تر باشند. در نتیجه، مهندسان اغلب SLA را زمانی انتخاب می‌کنند که عملکرد و قابلیت اطمینان مداوم بسیار مهم باشد.
در ادامه، مزایا و محدودیت‌های اصلی مشترک در تمام مواد مورد استفاده در فناوری SLA آورده شده است:
مزایا
صافی سطح مشابه قطعات تولیدشده به روش قالب‌گیری تزریقی
قابلیت ایجاد جزئیات ظریف و دقیق
سختی (صلبیت) بالا
معایب
نسبتاً ترد و شکننده (میزان ازدیاد طول در لحظه شکست پایین است)
عدم مناسب بودن برای استفاده در فضای باز، زیرا خواص ماده ممکن است به مرور زمان تغییر کند (به‌ویژه در صورت قرار گرفتن بیش‌ازحد در معرض پرتو فرابنفش یا UV)
مستعد پدیده خزش (تغییر شکل دائمی تحت بار ثابت)
انواع رزین های چاپ SLA از نظر کاربرد کدامند؟
رزین استاندارد ( Standard resin )
رزین‌های استاندارد، چاپ‌هایی با سختی بالا و وضوح بالا با پرداختی صاف مانند قالب‌گیری تزریقی تولید می‌کنند. هزینه پایین آنها را برای کاربردهای نمونه‌سازی ایده‌آل می‌کند. رنگ رزین بر خواص آن تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، رزین مشکی برای قطعاتی با جزئیات دقیق و رزین سفید برای قطعاتی که به سطح بسیار صافی نیاز دارند، مناسب‌تر است. رزین استاندارد برای مدل‌سازی مفهومی، نمونه‌سازی سریع و استفاده از چاپ سه بعدی برای پروژه های هنری بیشتر ایده‌آل است.
مزایا
پرینت ویژگی‌های ظریف و جزئیات بالا
پرداخت سطح صاف
بسیار مقرون به صرفه
معایب
شکننده (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
استحکام ضربه کم
دمای انحراف حرارتی پایین
<h3>متریال پرینت رزین شفاف ( Clear resin )
رزین شفاف خواص مکانیکی مشابهی با رزین استاندارد دارد، اما می‌توان آن را پس از پردازش به شفافیت نوری نزدیک کرد.پرینت با رزین شفاف برای نمایش ویژگی‌های داخلی، محفظه‌های LED و دستگاه‌های سیال ایده‌آل است.
مزایا
ویژگی‌های ظریف و جزئیات بالا
سطح صاف
معایب
شکنندگی (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
مقاومت کم در برابر ضربه
وضوح نوری ممکن است با گذشت زمان تغییر کند، زیرا قطعه پرینت شده در معرض اشعه ماوراء بنفش (نور خورشید) قرار می‌گیرد.
رزین‌های مهندسی SLA ( engineering resin ) چیستند؟
رزین‌های مهندسی طیف وسیعی از پلاستیک‌های قالب‌گیری تزریقی را شبیه‌سازی می‌کنند تا طیف وسیعی از خواص مواد را برای نمونه‌سازی، آزمایش و تولید در اختیار مهندسان قرار دهند. تمام رزین‌های مهندسی برای رسیدن به حداکثر خواص مکانیکی خود نیاز به پخت پس از خشک شدن تحت نور UV دارند.
رزین سخت با خواص مشابه ABS
( Tough resin ABS-like )
رزین سخت، ABS-like، برای کاربردهایی که نیاز به موادی دارند تا بتوانند در برابر تنش و کشش بالا مقاومت کنند، توسعه داده شده است. قطعات چاپ شده با رزین سخت دارای استحکام کششی (55.7 مگاپاسکال) و مدول الاستیسیته (2.7 گیگاپاسکال) قابل مقایسه با ABS هستند. این ماده قطعات محکم و مقاوم در برابر خرد شدن و نمونه‌های اولیه کاربردی مانند محفظه‌هایی با اتصالات چفت شونده یا نمونه‌های اولیه مقاوم تولید می‌کند.
رزین سخت برای نمونه‌های اولیه کاربردی و مجموعه‌های مکانیکی ایده‌آل است.
مزایا
سفتی بالا
مقاومت عالی در برابر بارهای چرخشی
معایب
برای قطعات با دیواره‌های نازک مناسب نیست (حداقل ضخامت دیواره توصیه شده ۱ میلی‌متر)
دمای انحراف حرارتی پایین
نسبتاً شکننده (ازدیاد طول در نقطه شکست کم)
رزین مقاوم در برابر حرارت ( Heat resistance resin )
رزین مقاوم در برابر حرارت برای کاربردهایی که نیاز به پایداری حرارتی بالا و توانایی کار در دماهای بالا دارند، ایده‌آل است.
این رزین‌ها دمای انحراف حرارتی بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجه سانتیگراد دارند و برای پرینت فیکسچرهای مقاوم در برابر حرارت، نمونه‌های اولیه قالب، تجهیزات جریان هوای گرم و سیال و ابزارهای ریخته‌گری و ترموفرمینگ ایده‌آل هستند.
مزایا
دمای انحراف حرارتی بالا
سطح صاف
معایب
شکنندگی (ازدیاد طول کم در هنگام شکست)
برای قطعات با دیواره‌های نازک مناسب نیست (حداقل ضخامت دیواره توصیه شده ۱ میلی‌متر)
رزین لاستیک مانند یا انعطاف‌پذیر ( Rubber-like resin )
چاپ رزین لاستیک مانند به مهندسان این امکان را می‌دهد تا قطعات لاستیکی نرم را شبیه‌سازی کنند. این ماده دارای مدول کششی پایین و ازدیاد طول در نقطه شکست بالا است و برای اشیاء خم شده یا فشرده شده بسیار مناسب است.همچنین می‌توان از آن برای افزودن ویژگی‌های ارگونومیک به مجموعه‌های چند ماده‌ای، مانند بسته‌بندی، مهرها، نمونه‌سازی پوشیدنی، دسته‌ها، قالب‌گیری روی هم و گیره‌ها استفاده کرد. رزین لاستیک مانند می‌تواند قطعاتی با سختی کم و انعطاف‌پذیری بالا پرینت کند اما فاقد عملکرد لاستیک واقعی است.
مزایا
انعطاف‌پذیری بالا (ازدیاد طول زیاد در نقطه شکست)
سختی پایین (شبیه‌سازی لاستیک با سختی 80A)
مقاومت بالا در برابر ضربه
معایب
فاقد خواص لاستیک واقعی
نیاز به ساختارهای پشتیبانی گسترده
خواص مواد به مرور زمان کاهش می‌یابد، زیرا قطعه در معرض اشعه ماوراء بنفش (نور خورشید) قرار می‌گیرد.
برای پرینت قطعات با دیواره‌های نازک مناسب نیست (حداقل ضخامت دیواره توصیه شده 1 میلی‌متر است)
