استفاده از سیلیکون در چاپ سه بعدی
پرینت سه بعدی سیلکونی: یک ماده‌ی منحصر به فرد
پرینت سه بعدی سیلکونی:
با بهره گیری از روش های نوینی مانند قالب گیری تزریقی یا فشرده سازی، می توان اتصالات مختلف، فناوری کاربردی در تولید پوشش برای محصولات، گیره های رباتیک، مهر هایی که سیلیکون در تولید آن ها نقش اساسی دارد و … را تولید کرد.
به منظور تولید این دسته از محصولات، قدم اول آن است که مدل هایی را داشته باشیم. بعد از طراحی و ساخت مدل یا مدل های مورد نظر، شما می توانید با استفاده از روش تزریق، سیلیکون را وارد قالب کنید.
فرآیند تولید این محصولات در وهله ی اول نیازمند داشتن مدل است. پس از آن که مدل مورد نظر ساخته شد، این ماده را می توان از طریق تزریق سازی وارد قالب کرد.
شما می توانید در انتهای کار، با بهره گیری از این ماده، چاپ سه بعدی را به سرانجام برسانید. این مرحله به صورت جدا از سایر مراحل قبلی انجام خواهد شد.
بر اساس اظهارات یکی از سازندگان مطرح چاپگر های سه بعدی به نام 3D Systems، استفاده از این روش می تواند به میزان قابل توجهی بازدهی کار را افزایش دهد و از هزینه های اضافی بکاهد. میزان این بازدهی تا 90 درصد بالاتر از قالب گیری تزریقی گزارش شده است.
قطعا برای پرینت سه بعدی سیلکونی، چالش هایی نیز پیش روی افراد خواهد بود. پس از آن که حرارت به رشته های پلیمری جامد برسد، آن ها از قابلیت چکش خواری برخوردار خواهند شد. عکس این موضوع نیز صادق است. این به آن معنی است که با سرد شدن، فرآیند به حالت اولیه ی خود باز می گردد.
چاپ سه بعدی با استفاده از سیلیکون نیز چالش های خاص خود را به همراه دارد. روند انجام کار در چاپ سه بعدی با استفاده از سیلیکون با استفاده از رشته های پلیمری جامد کاملا متفاوت است. چرا که پس از این که سیلیکون به حالت جامد برسد، نمی توان آن را با اعمال حرارت به فاز دیگری تبدیل کرد.
در نظر داشته باشید که چاپ سه بعدی با سیلیکون با چاپ با استفاده از رزین های فوتو پلیمر نیز متفاوت است. دلیل آن این است که سیلیکون ها مقاومت بالایی را در برابر اشعه ی فرابنفش از خود نشان می دهند. در چنین شرایطی است که انتظار نمی رود این ماده مانند حالتی که خلوص آن کامل است، عمل کند.
به منظور این که بتوانید با استفاده از سیلیکون، مواد را به حرارت یا تابش نور حساس کنید، می بایست یک ماده ی افزودنی را به آن اضافه کنید. برای انجام واکنش پلیمریزاسیون یا جامد نمودن این مواد باید شرایط لازم را ایجاد نمود.
سیلیکون ماده ی پیچیده ای است و به همین دلیل است که برای کار با آن، می بایست از چاپگر های سه بعدی ویژه استفاده کرد. در صورتی که این ماده در چاپگر های سه بعدی VAT مورد استفاده قرار بگیرد، امکان ترکیب شدن این ماده با دیگر رزین های پلیمری وجود دارد. در چنین شرایطی انتظار می رود که سیلیکون خواص مهم خود را از دست بدهد.
سیلیکون در عین پیچیده بودن برای چاپگر های سه بعدی امروزی و محصولات و قطعه های آن بسیار کاربردی است.
سیلیکون و مواد سیلیکون مانند
قطعات چاپ سه بعدی در SIL 30، یک ماده سیلیکونی از کربن
به منظور پیشبرد اهداف مرتبط با فرآیندهای تولید محصولات گوناگونی، شاهد حضور سیلیکون به عنوان یک ماده ی افزودنی در فرآیند ها هستیم. اگرچه پرینت سه بعدی سیلکونی در بخش هایی مانند مراقبت های بهداشتی و صنایع به تکامل رسیده است؛ اما هنوز تا استفاده ی همگانی و عمومی از آن در چاپ سه بعدی راه طولانی در پیش رو است و به این زودی ها محقق نخواهد شد.
خواص مواد
- پایداری حرارتی عالی
- موجود در سختی های مختلف
- مقاومت در برابر آب و مناسب بودن به عنوان درزگیر
- مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش
- مقاومت در برابر اکسیداسیون
- مقاومت فشاری و برشی
- ضد شعله
- عایق الکتریکی
- زیست سازگاری
- غذای سالم
- می تواند استریل شود
- گزینه های رنگ و شفافیت
محققان علمی و شرکت های تولید کننده ی چاپگر های سه بعدی، به منظور توسعه ی روش های مرتبط با چاپگر های سه بعدی، از انواع روش ها و مواد استفاده می کنند. چاپگر های گوناگونی در راستای درخواست های قابل توجه برای انجام کار های نوین و نوآوری به تولید رسیده است.
در نظر داشته باشید که بسیاری از چاپگر های سه بعدی که در آن ها از این ماده استفاده می شود، چاپ را در سطح روش قالب گیری تزریقی انجام نمی دهند.
ادعای شرکتی با عنوان Spectroplast این است که توانایی این را دارد که مانند شرکت رقیب خود، یعنی Eklem، از تمام سیلیکونی که در اختیار دارد در راستای چاپ سه بعدی استفاده کند.
این در حالی است که خیلی از دیگر شرکت ها، از سیلیکون به صورت خالص استفاده نمی کنند و برخی از مواد را به آن می افزایند. چنین شرایطی، استفاده از این ماده در چاپ سه بعدی را ساده تر می کند.
پرینت سه بعدی سیلکونی استفاده از مواد افزودنی ممکن است باعث تضعیف یا کاهش مدت عمر قطعات حاصل از چاپ سه بعدی شود. استفاده از ترکیبات خاص یا پلیمر های از پیش آزمایش شده می تواند این تاثیر منفی را از بین ببرد.
از سیلیکون هایی که با بهره گیری از مواد افزودنی مورد اصلاح قرار می گیرند، در کاربرد های گوناگونی استفاده می کنند. چرا که در عین برخی ویژگی های منفی، هنوز هم خاصیت های قابل توجه و مثبت خود را دارند.
نحوه و چرایی پرینت سه بعدی با سیلیکون
چاپ سه بعدی سیلیکون از سرویس درخواستی Elkem
در سال های اخیر، رویه های نوینی به منظور استفاده از چاپ سه بعدی با سیلیکون توسعه پیدا کرده است. در این راستا برخی از مجموعه ها با از روش هایی مانند جت مواد با بهره گیری از رسوب سر چاپ افشاننده ی جوهر یا روش استفاده از اشعه ی فرابنفش بهره می گیرند.
سیلیکون طبق یکی از نسخه های مطرح که drop-on-demand نام دارد، با کاشته شدن یک وکسل محتوی سیلیکون در حالی که از یک فعال ساز اشعه ی فرابنفش نیز برخوردار است، چاپ سه بعدی را انجام می دهد.
پس از بهره گیری از هر لایه، لایه ی بعدی با استفاده از منبع نور اشعه ی فرابنفش فعال می شود. شرکت Aceo به پیاده سازی این روند بسیار امیدوار بود. این در حالی است که در اواخر سال 2021 میلادی، شرکت مادر Aceo، یعنی Wacker Chemie به طور کامل استفاده از آن را متوقف کرد.
یک شرکت آلمانی به نام RepRep به منظور وصف یکی از فرآیند های اکسترود نمودن سیلیکون مایع، از اصطلاحی تحت عنوان Liquid Additive Manufacturing یا LAM استفاده کرد. پس از فرآیند اکسترودینگ، با استفاده از یک لامپ هالوژن می توان سیلیکون مایع را حرارت داد.
LAM را شرکتی به نام Dow Chemical بسط داد. امروزه چاپگر های سه بعدی بر مبنای LAM تولید می شوند. شرکت RepRep در حال حاضر این دسته از چاپگر های سه بعدی را با به کار گیری عنوان تجاری InoovatiQ به فروش می رساند.
به منظور بهره گیری از دیگر روش ها، می توان فوتو پلیمریزاسیون vat را نیز به عنوان یک گزینه مطرح نمود. سیلیکون ها به همراه رزین هایی که به نور حساس هستند، در فرآیند ذکر شده ترکیب می شوند.
در چنین شرایطی است که می توان از این مواد در پرینت سه بعدی سیلکونی استفاده کرد که ماده های دیگر را مورد پردازش قرار می دهند. این مورد در ارتباط با شرکت هایی که چاپگر های سه بعدی را تولید می کنند، مانند Desktop Metal و Carbon، نیز صادق است.