نحوه عملکرد سیستم‌های پلیمر مایع و پیشرفت‌های جدید

عملکرد سیستم‌های پلیمر مایع معمولاً به این صورت است که رزین مایع با استفاده از نور (مانند لیزر یا پروژکتور) در لایه‌های متوالی سخت می‌شود. برای مثال، فرآیند لیتوگرافی سه‌بعدی از یک لیزر برای اسکن و پلیمریزه کردن لایه‌ها استفاده می‌کند. در همین راستا، رسوب قطرات پلیمرها با تکنولوژی‌هایی مانند پرینترهای شرکت Objet (که اکنون بخشی از Stratasys است) صورت می‌گیرد. این تکنولوژی از ردیف‌های نازل برای چاپ قطرات ریز فوتوپلیمر استفاده می‌کند. یکی از ویژگی‌های منحصربه‌فرد این سیستم‌ها، امکان تغییر ویژگی‌های مواد در یک قطعه واحد است؛ به طوری که می‌توان قطعاتی با خواص ترکیبی مانند سختی و انعطاف‌پذیری تولید کرد.

گستردگی سیستم‌های چاپ سه‌بعدی مبتنی بر پلیمر مایع

اگرچه فوتوپلیمرها بخش عمده‌ای از سیستم‌های پلیمر مایع را تشکیل می‌دهند، این طبقه‌بندی به آنها محدود نمی‌شود. سیستم‌های تجربی متعددی از هیدروژل‌ها استفاده می‌کنند که با این دسته‌بندی نیز تطابق دارند. به‌علاوه، سیستم‌های منبع باز مانند Fab@Home که در دانشگاه کرنل توسعه یافته یا RepRap که از دانشگاه Bath در انگلستان نشأت گرفته، از روش‌های پخت متفاوتی مانند UV و سایر تکنولوژی‌های نوری استفاده می‌کنند.

تکنولوژی‌های پیشرفته در سیستم‌های فوتوپلیمر

برای بهبود سرعت و دقت چاپ، از تکنولوژی‌های نمایش با وضوح بالا مانند DMD استفاده می‌شود. این تکنولوژی‌ها به‌ویژه در مقیاس‌های میکرونی مفید هستند و در ماشین‌هایی مانند MicroTec در آلمان و EnvisionTEC برای دستگاه‌های مقرون‌به‌صرفه AM استفاده می‌شوند. علاوه بر این، شرکت 3D Systems فرآیند V-Flash را توسعه داده است که از صفحات نازک پلیمر برای چاپ استفاده می‌کند. این روش‌ها نه تنها دقت را افزایش می‌دهند، بلکه میزان ضایعات را نیز به حداقل می‌رسانند.

سیستم‌های ذرات ناپیوسته و چاپ سه‌بعدی پودری

یکی دیگر از روش‌های محبوب در چاپ سه‌بعدی، استفاده از پودرها به عنوان ماده اولیه است. این پودرها، که معمولاً دارای اندازه و شکل یکسان هستند، در فرآیندهایی مانند SLS (Selective Laser Sintering) و EOSINT استفاده می‌شوند. در این روش، پودرهای پلیمری تحت تأثیر حرارت ذوب می‌شوند و لایه به لایه با هم پیوند می‌خورند. فرآیند چاپ پودری بر پایه تکنولوژی جوهرافشان نیز توسط محققان MIT توسعه یافت و با استفاده از چسب‌ها برای اتصال ذرات پودر، ساختار سه‌بعدی را ایجاد می‌کند. از این روش‌ها برای کاربردهای متنوع از جمله ریخته‌گری مستقیم پوسته در تولید قطعات فلزی استفاده می‌شود.

سیستم‌های مواد مذاب و تکنولوژی FDM

در سیستم‌های مواد مذاب، مکانیسم کار به این صورت است که مواد تا نقطه ذوب حرارت داده می‌شوند و سپس از طریق نازل به صورت لایه‌های نازک رسوب می‌کنند. این تکنولوژی که به عنوان FDM (مدلسازی رسوبی مواد) شناخته می‌شود، توسط شرکت Stratasys توسعه یافته و امروزه به دلیل منقضی شدن پتنت اصلی، به طور گسترده در دسترس است. این تکنولوژی اکنون به حدی مقرون‌به‌صرفه شده که حتی کاربران خانگی نیز می‌توانند از آن بهره ببرند.

کاربردهای گسترده و آینده سیستم‌های پلیمر مایع

سیستم‌های پلیمر مایع به دلیل دقت بالا و توانایی تولید قطعات با ویژگی‌های خاص، در صنایعی مانند جواهرسازی، پزشکی و دندانسازی کاربردهای فراوانی دارند. برای مثال، دستگاه‌های Solidscape که از موم برای تولید قطعات دقیق استفاده می‌کنند، گزینه‌ای مناسب برای ریخته‌گری‌های دقیق مانند جواهرات و قطعات دندان‌پزشکی هستند. همچنین، تکنولوژی ThermoJet از شرکت 3D Systems با استفاده از کالیبره کردن نازل‌ها، عملکرد سریع‌تری را ارائه می‌دهد.

نتیجه‌گیری

با توجه به پیشرفت‌های تکنولوژی و تنوع در روش‌های استفاده از پلیمرهای مایع، این سیستم‌ها همچنان یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین تکنولوژی‌های چاپ سه‌بعدی به شمار می‌آیند. از اولین نسل سیستم‌های لیتوگرافی سه‌بعدی تا تکنولوژی‌های جدید مبتنی بر فوتوپلیمرها و مواد مذاب، هر یک از این سیستم‌ها نقش مهمی در توسعه صنعت چاپ سه‌بعدی و کاربردهای آن ایفا کرده‌اند.

با تشکر از توجه شما