در این مقاله به تشریح عملکردی انواع رزین های پرینتر سه بعدی رزینی در تکنولوژی های SLA، DLP و LCD می پردازیم. در مقاله ای به نام "انواع رزین در پرینتر سه بعدی رزینی" در مورد مشخصات عمومی رزین و تفاوت عمده آن با فیلامنت در تکنولوژی FDM صحبت کردیم.
در این مقاله به تشریح عملکردی انواع رزین های پرینتر سه بعدی رزینی در تکنولوژی های SLA، DLP و LCD می پردازیم. در مقاله ای به نام "انواع رزین در پرینتر سه بعدی رزینی" در مورد مشخصات عمومی رزین و تفاوت عمده آن با فیلامنت در تکنولوژی FDM صحبت کردیم.
رزین ها بر اساس کاربرد شان طبقه بندی می شوند و به همین دلیل از نظر کمی، کیفی و قیمتی تفاوت هایی ایجاد می شود. عمده تفاوت رزین ها با هم به فاکتور های زیر برمی گردد.
- خواص مکانیکی
- مقاومت حرارتی
- دقت ابعادی
- کیفیت سطح
- وضوح جزئیات
- دوام
- مصارف پزشکی و بیولوژیکی
- انعطاف پذیری / شکنندگی
- قابلیت ذوب با کمترین خاکستر
- سرعت واکنش دهی در UV
پس در واقع رزین های گوناگونی که توسط شرکت های تولیدی پرینتر سه بعدی رزینی ارائه می شوند بر اساس این 10 فاکتور مشخصه های شیمیایی آن ها فرق می کند. در ادامه جدولی از مشخصه های انواع رزین تقدیم حضور می گردد.
| نوع رزین | استاندارد |
| کاربرد | عمومی نمونه سازی (Prototyping) |
| ویژگی ها | کیفیت سطح خوب سختی بالا جزییات قابل قبول مانند فیلامنت ABS شکننده و چکش خواری پایین مقاومت حرارتی پایین |
| تنوع رنگ | بالا |
| قیمت | پایین ترین قیمت در گروه رزین ها |
| توجه | با رزین آرت فرق دارد (ART Resin) |
| نوع رزین | سخت (Tough) |
| کاربرد | مهندسی قطعات صنعتی-مکانیکی |
| ویژگی ها | کیفیت سطح خوب سختی و مقاومت بالا جزییات بسیار عالی مانند فیلامنت ABS چکش خواری قابل قبول مقاومت کششی بالا مقاوم در برابر سایش شکننده مقاومت حرارتی پایین نا مناسب برای مکانیزم های حرکتی درگیر |
| تنوع رنگ | متوسط |
| قیمت | گران تر از استاندارد |
| توجه | با رزین بادوام (Durable) فرق دارد |
| نوع رزین | منعطف (Flexible) |
| کاربرد | عمومی نمونه سازی و قطعات شبه-لاستیکی |
| ویژگی ها | مقاوت کششی پایین قابلیت خم/فشرده شدن انعطاف پذیری بالا سختی پایین چکش خواری بالا دقت چاپ پایین فاقد استحکام و سختی لازم |
| تنوع رنگ | متوسط |
| قیمت | در محدوده متوسط |
| توجه | در رزین ها دو نوع منعطف داریم یکی نوع همان رزین استاندارد هست که مشخصه های انعطاف پذیری به آن اضافه شده است و یک مدل منعطف شبه-لاستیکی یا اصطلاحا Robber گفته می شود. که نوع خاصی از رزین با قیمت بسیار بالا می باشد. |
| نوع رزین | شفاف (Clear Resin) |
| کاربرد | عمومی وابسته به نوع رزین استاندارد و سخت |
| ویژگی ها | قابل پرداخت و پولیش جزئیات چاپ بالا کیفیت سطح بسیار بالا شکنندگی بسیار بالا چکش خواری بسیار پایین شفافیت رزین با گذر زمان در مجاورت نور و هوا از بین می رود و کدر می شود. مناسب برای نمونه سازی که داخل مجموعه باید دیده شود. |
| تنوع رنگ | ندارد-شفاف مات |
| قیمت | |
| توجه | در هر خانواده رزینی مانند رزین استاندارد و یا سخت می توان مدل شفاف را پیدا کرد که مشخصه مکانیکی و حرارتی همان خانواده را به ارث می برد. |
| نوع رزین | با دوام (Durable) |
| کاربرد | مهندسی-تخصصی مکانیزم متحرک |
| ویژگی ها | مقاومت بالا در برابر سایش انعطاف پذیری قابل قبول مانند پلی پروپیلن کیفیت سطح بالا مناسب برای اتصالات مکانیکی چکش خواری بالا مقاومت حرارتی و کششی پایین |
| تنوع رنگ | محدود |
| قیمت | در دسته قیمت بالا می باشد |
| توجه | رزین Tough و رزین Durable ویژگی های تقریبا مشابه هم را دارند. تفاوت عمده به خاطر قابل استفاده بودن Durable در قطعات حرکتی و همچنین مناسب برای مکانیزم هایی می باشد که دارای اصطکاک و سایش است. |
| نوع رزین | رزین مقاوم حرارتی (High Temp) |
| کاربرد | صنعتی تزریق پلاستیک و قطعات ریختگری |
| ویژگی ها | دمای تغییر شکل بین 200 تا 300 درجه سانتیگراد کیفیت سطح بالا بسیار شکننده مناسب برای ساخت قالب دقت چاپ قابل قبول انعطاف پذیری پایین |
| تنوع رنگ | پایین |
| قیمت | بسیار بالا |
| توجه | با رزین Castable کاملا متفاوت هست |
| نوع رزین | رزین ریختگری (Castable) |
| کاربرد | صنعتی ریخته گری مستقیم / لاستیک گیری |
| ویژگی ها | دقت و جزئیات بسیار بالا کیفیت سطح بالا تبخیر سریع میزان خاکستر حداکثر 0.02 درصد چکش خواری ضعیف مقاومت پایین در برابر سایش استحکام بدنه بالا مشخصات مکانیکی شبیه رزین تاف Tough |
| تنوع رنگ | متوسط-محدود به چند رنگ خاص |
| قیمت | بالا |
| توجه | رزین اپوکسی ریختگری بهترین رزین در پرینتر سه بعدی رزینی می باشد که برای ساخت نمونه طلا و زیورآلات استفاده می شود. این رزین حتی برای ریخته گری دقیق هم کاربرد دارد |
| نوع رزین | رزین های دندانسازی (Dental) |
| کاربرد | پزشکی ابزارآلات پزشکی، گاید، ابزارآلات اتاق جراحی اسپلینت، بریج، ریتینر، ایمپلنت |
| ویژگی ها | دقت بالا مقاوم در برابر سایش مقاوم در برابر ضربه و ترک خوردگی قابل شکستن جزئیات چاپ بالا |
| تنوع رنگ | محدود – متناسب با نوع کاربرد |
| قیمت | بسیار بالا |
| توجه | رزین های دندانسازی بر حسب نوع استفاده دارای کلاس بندی مختلفی هستند. جنس قطعاتی که فقط با سطح بیرونی بدن در تماس هستند با قطعاتی که در داخل بدن و با ترشحات و زخم ها در تماس هستند فرق می کند. اصطلا رزین نوع اول را زیست سازگار کلاس 1 کوتاه مدت می گویند و رزین دوم را زیست سازگار کلاس 2a بلند مدت می نامند. |
| نوع رزین | رزین سرامیکی (Ceramic) |
| کاربرد | صنعتی ریختگری |
| ویژگی ها | ترکیب رزین با شیشه و سرامیک سختی بسیار بالا کیفیت سطح عالی حساس به شکنندگی مقاومت حرارتی بالا (نرمال 80 تا 100 درجه) دوام بسیار بالا دقت چاپ با جزئیات بسیار بالا مناسب برای ریختگری چکش خواری پایین |
| تنوع رنگ | محدود |
| قیمت | بسیار بالا |
| توجه | پرداخت نهایی این رزین کمی متفاومت می باشد و لازم است در داخل کوره حرارتی مدت زمان مشخصی نگهداری شود. این رزین برای ساخت قالب، لاستیک گیری و ریخته گری و همچنین محفظه های قطعات الکترونیکی مناسب است. قطعاتی که نیاز به ماشین کاری دارند هم می توان با این رزین تولید کرد. |
با توجه به مطالبی که بیان شد، انواع رزین در پرینتر سه بعدی رزینی مورد استفاده قرار می گیرد، کلیه رزین ها رو به 10 نوع تقسیم بندی کردیم و در اینجا نیز تمام اطلاعات تکمیلی آن ها را شرح دادیم. در ادامه جدول کمی انواع رزین را معرفی می کنیم.
خواص مکانیکی رزین
| ویژگی | رزین استاندارد | رزین سخت | رزین بادوام | رزین مقاوم حرارتی | رزین سرامیکی | |
| 1 | دمای تغییر شکل ۰.۴۵ MPa (oC) | ۷۳ | ۴۸ | ۴۳ | ۲۸۹ | ۸۸ |
| 2 | مدول خمشی (GPa) | ۲.۲ | ۱.۶ | ۰.۸۲ | ۳.۳ | ۳.۷ |
| 3 | مدول کششی (GPa) | ۲.۸۰ | ۲.۸۰ | ۱.۲۶ | ۳.۶۰ | ۴.۱۰ |
| 4 | مقاومت کششی (MPa) | ۶۵.۰ | ۵۵.۷ | ۳۱.۸ | ۵۱.۱ | ۷۵.۲ |
| 5 | انعطاف پذیری (%) | ۶.۲ | ۲۴ | ۴۹ | ۲.۰ | ۵.۶ |
| 6 | مقاومت در برابر ضربه IZOD (J/m) | ۲۵ | ۳۸ | ۱۰۹ | ۱۴ | -- |
در بعضی منابع رزین های UV را در سه گروه استاندارد، مهندسی و پیشرفته طبقه بندی می کنند. مثلا رزین منعطف را در گروه استاندارد و رزین ریختگری را در گروه مهندسی قرار می دهند. رزین های پزشکی کلاس دوم را در دسته پیشرفته قرار می دهند. اما در اینجا ما می خواهیم نوع دیگری از طبقه بندی رزین پرینتر سه بعدی را در مجموعه آذرین معرفی بکنیم.
رزین ها به طور کلی در دو دسته کاربردی و غیر کاربردی طبقه بندی می شوند. یعنی شما اول باید به قطعه مورد نظر نگاه کنید و سئوالات زیر را از خود بپرسید؟
- آیا این قطعه بعد چاپ در فضای خاصی مونتاژ می شود؟
- آیا قطعه دارای حرکت هست/در مکانیزم حرکتی مونتاژ می شود؟
- آیا قطعه تحت فشار، حرارت و سایش قرار می گیرد؟
قطعه ای که بعد چاپ قرار است در داخل یک سیستم حرکتی سایش دار مونتاژ شود قطعا باید از گروه رزین کاربردی انتخاب شود چون قطعه کاربردی نام می گیرد. در این مثال رزین اپوکسی دوام Durable بهترین انتخاب می باشد. مجسمه هایی که برای نمونه و در قالب Prototype انتخاب می شوند عموما بعد چاپ فشار کششی و حرارتی نیاز ندارند و می توان از رزین های استاندارد ، شفاف و یا منعطف استفاده کرد. حتی رزین های پزشکی و ریختگری ، به دلیل نوع استفاده و حساسیت های کاری ، را می توان در دو گروه کاربردی و غیر کاربردی قرار داد.
نکته دیگری که در اینجا باید اشاره کرد الزاما همه رزین ها برای همه تکنولوژی های استریولیتوگرافی مناسب نیستند. روش های SLA و DLP و LCD هم دارای رزین های مشترک و هم دارای رزین های خاص خود می باشند. پس قبل از استفاده باید اطلاعات مربوط به نوع استفاده را با دقت مطالعه کنید. مثلا رزین سرامیکی عموما برای پرینتر های DLP و با کمی فاصله برای SLA ساخته شده است و نمی توان در پرینتر سه بعدی رزینی LCD قرار داد.
در پایان برخی تفاوت های عمده رزین UV در پرینتر سه بعدی رزینی را مرور می کنیم. رزین استاندارد مقاومت کششی بالا و چکش خواری پایینی دارد و به دلیل کیفیت سطح عالی و دقت چاپ جزئیات بالا برای نمونه سازی، ماکت و مجسمه سازی بسیار مناسب است. این رزین در گروه رزین های غیر کاربردی قرار می گیرد.
رزین UV سخت برای قطعاتی که تحت فشار هستند و به سختی تراکم بالا نیاز دارند مناسب هست. ولی باز هم در گروه غیر کاربردی قرار می گیرد و نمی توان در مکانیزم های حرکتی سایشی قرار داد. برای درک این مهم بهتر است رزین سخت را بین رزین استاندارد و رزین با دوام درنظر بگیرید.
قطعات متحرک، اتصالات و مکانیزم های حرکتی را باید رزین Durable چاپ کرد. جالب است بدانید در بسیاری از منابع این موضوع عنوان شده که تکنولوژی استریولیتوگرافی مناسب برای قطعات کاربردی نیست چون ماهیتا رزین در گذر زمان به دلیل مجاورت با هوا و نور خواص ذاتی خود را از دست می دهد و قطعه ضعیف تر می شود. رزین های سرامیکی، با دوام و رزین های مقاوم حرارتی مثال نقض این مفهوم کلی می باشد.
آخرین مقایسه مربوط به رزین مقاوم حرارتی و رزین سرامیکی می باشد که در واقع برخی ویژگی های مشترک در خود دارند. هر دو مستعد شکستن و مقاومت ضربه پایینی دارند. اما نوع استفاده این مدل از رزین های UV باهم متفاوت هست. رزین مقاوم در برابر حرارت می تواند تا 200 درجه سلسیوس مقاومت حرارتی داشته باشد و در قالب سازی و ریخته گری مستقیم کاربرد دارد. رزین سرامیکی سختی و استحکام فوق العاده ای دارد و اگر به دنبال هیجان در چاپ کیفیت جزئیات و ریزکاری های طرح خود هستید توصیه می کنم از رزین سرامیکی استفاده کنید.
نظرات کاربران