فناوری پرینت سه بعدی SAF یا همجوشی جذب انتخابی پودر پلیمر چیست؟

فناوری Selective Absorption Fusion (SAF) یا ذوب جذب شونده انتخابی (پلیمر) یک فرایند تولید لایه افزایشی (3D Printing) مبتنی بر پودر پلاستیکهای صنعتی (پلی‌آمید) میباشد که برای دستیابی به سطح بالاتری از تولید محصولات نهایی یا سریالی‌سازی قطعات پروتوتایپ، تجاری شده است. نقاط قوت این فناوری تولید گروهی قطعات در کمترین زمان (مقیاس‌پذیری زیاد)، رزولوشن سطحی خوب، فیوژن گرمایی تک مرحله‌ای و توانایی ساخت یکباره هندسه‌های مرکب بسیار پیچیده است که در روشهای سنتی همچون تزریق پلاستیک، غیرممکن میباشد.

 

تاریخچه ابداع فناوری چاپ سه بعدی SAF

“پرینت سه بعدی پلیمری در مقیاس نامحدود”

در دهه 1980 بنیانگذار شرکت Stratasys آقای اسکات کرامپ، محبوبترین فرآیند 3DPrint دنیا یعنی ذوب رشته ترموپلاستیک FFF را ثبت اختراع کرد که تحت نام تجاری FDM شناخته میشود. برای مدتها این کمپانی، محصولات اختصاصی FDM را به بازار عرضه کرد (خرید پرینتر سه بعدی FDM). با این حال، پس از تملک استارت‌آپ Objet در سال 2012، آنها تجهیزات مرتبط با فناوریهای PolyJet (تکنیک خروج مایع فتوپلیمری رزین از نازل و پرداخت توسط ماورای بنفش) را هم به بازار عرضه کردند. اکنون طبق آخرین اطلاعات روابط عمومی کمپانی استراتاسیس، این شرکت سومین فرایند انحصاری خودش در حوزه پلیمرها را تحت پتنت SAF تجاری نموده است.

SAF حاصل تلاشهای چندین ساله پروفسور نیل هاپکینسون (Neil Hopkinson – متولد انگلستان)، هدنازلهای پیشرفته XAAR و تکنولوژی Stratasys است. هاپکینسون و اسکات کرامپ (بنیان‌گذار شرکت آمریکایی اسرائیلی stratasys) سابقه دوستی طولانی دارند. نیل و اسکات قبلا همکاری مشترکی در توسعه فناوری پرینت پودر پلیمری HSS داشته‌اند و بنابراین سال 2017 تصمیم گرفتند تحقیقات مشابه جدیدی در زمینه چاپ پلیمری بین StrataSYS و XAAR (یکی از پیشگامان فناوریهای هد جوهرافشان 2D و 3D جهان) انجام گیرد. دیدارهایی بین پروفسور نیل هاپکینسون و شرکتهای Stratasys و Xaar صورت گرفت تا به توافقی کامل برسند: مذاکرات تجاری 2017 با اسکات کرامپ منجر به یک سرمایه‌گذاری مشترک بین Xaar و Stratasys شد و نهایتا در 2018 زیرمجموعه Xaar 3D شکل گرفت. فناوری XAAR 3D با رویکرد اصلی HSS توسعه داده شده ولی در کنار آن یک معماری انحصاری نیز دارد که همجوشی جذب‌شونده گزینشی (Selective Absorptive Fusion: SAF) نام گرفته است. سال 2021 شرکت Stratasys مجموعه Xaar 3D را بطور کامل تملک تجاری نمود و چاپگر سه بعدی H350 مجهز به فناوریSAF  را در سال 2022 راه‌اندازی کرد.

تمرکز اصلی Stratasys در فناوری SAF تولید انبوه قطعات پلیمری از طریق چاپ سه بعدی است. چاپگر H350 مزایایی در طیف وسیعی از صنایع دارد و نیل هاپکینسون و تیم وی با افزودن مواد جدید، امکان توسعه کاربردهای نوین را فراهم میکنند تا محدودیتهای سنتی فناوری AM برطرف گردد.

پرینت سه بعدی پودر پلیمری SAF چگونه کار میکند؟

فناوری SAF یک فرایند تولید لایه افزایشی (AM) مبتنی بر پودر پلاستیکهاست؛ بنابراین مزایای سایر فرآیندهای چاپ سه بعدی مبتنی بر پودر مانند SLS را اتخاذ کرده اما سرعت، دقت و اندازه ساخت بهتری دارد بعنوان مثال درحالیکه در پرینتر SLS از لیزر برای فیوز ذرات پلیمری استفاده می‌گردد، روند فیوژن ذرات SAF کاملاً متفاوت است و در دسته تکنیک بایندرجتینگ به انضمام گرما طبقه‌بندی میشود؛ در این روش، بستر پودر در معرض انرژی مادون قرمز (IR) است. SAF از مایع HAF حساس به مادون قرمز (با جذب‌کنندگی بالا) بمنظور همجوشی گزینشی بخشی از پودر پلیمرها در فرآیند لایه‌گذاری مداوم بهره میبرد تا یک قطعه پلیمری تکمیل شود. قسمتهایی از بستر که دارای HAF هستند دارای گرما‌پذیری بسیار بالاتری هستند که اجازه میدهد انرژی IR بیشتری را نسبت به نواحی اطراف جذب کنند. پس بطور انتخابی قطعات در یک فرآیند لایه به لایه فیوز میشوند.

همانطور که گفتیم، شرکت StrataSYS توسعه‌دهنده تکنیک SAF بوده و در محصول خود از سیستم مدیریت پودر BigWave استفاده می‌کند؛ یک فناوری اختصاصی که شامل توزیع و فیوژن پیشرفته پودر در بستر مکعبی (سکوی ساخت) است، جاییکه هدهای جوهرافشان صنعتی  XAAR، مایع HAF را در مناطق خاص برای ایجاد هر لایه از مدل، جت (پاشش) می‌کنند. این مایع توسط جریان هوا با دقت بالای میکرونی به داخل سکوی ساخت جذب میشوند. بدنبال قرار گرفتن در معرض انرژی مادون قرمز، مناطقی با مایع HAF ذوب و فیوز میگردند. این توالی آنقدر تکرار میشود تا کل هندسه فیزیکی قطعات به پایان برسد.

• در باکس ساخت یک لایه پودر پلیمر خام آماده میشود (توسط غلطک توزیع).
• یک تصویر پیکسلی (بعنوان یک لایه از هندسه قطعه) آماده پردازش میشود.
• هد جوهرافشان بر اساس مختصات ریاضی این لایه تصویر، روی لایه حرکت و بطور انتخابی مایع HAF (جاذب انرژی و پخش گرما) را در بستر پودر رسوب میدهد.
• لامپ حرارتی مادون‌قرمز (IR) در سطوح بستر مرطوب از HAF حرکت داده میشود.
• قسمتهای مرطوب بسرعت گرم میشوند تا جاییکه پودر پلیمر این نواحی، ذوب و جامد میشود.
• این فرآیند آنقدر تکرار میشود (لایه پودر جدید و ریزش مواد) تا زمانیکه ساخت جسم کامل شود.

استفاده از فناوری درجه صنعتی بمنظور تولید حجم بالای قطعات نهایی یا پروتوتایپینگ، SAF را نسبت به سایر روشها برتر کرده است. مزایای شگفت‌انگیزی برای SAF وجود دارد: از جمله مقیاس‌‌پذیری خوب تولید سریالی قطعات، چاپ سریع، کنترل دقیق حرارتی بوسیله هوش مصنوعی، عدم نیاز به ساختارهای موقت نگهدارنده بخشهای آویزان (خود باکس پودر این کار را برای شما انجام می دهد) و ظرفیت‌پذیری کامل سه بعدی در مخزن پودر (Full Nesting).

با فناوری SAF، صنعتگران محدودیتهای تولید معمولی پلیمری را نخواهند داشت. در روش سنتی ساختن صنعتی – ماشینکاری و قالب‌گیری – محدودیتهای ذاتی وجود دارد. مستندات وایت پیپر کمپانی StrataSYS درباره چاپ سه بعدی SAF :

SAF white-paper.pdf

دو ویژگی اصلی در تکنیک SAF وجود دارد:

• اول تکنولوژی انحصاری “BigWave” وجود دارد که روشی برای رسوب و فیوژن یکنواخت لایه مسطح پودر تازه میباشد تا همه نقاط دمای مساوی را تجربه کنند و کیفیت چاپ خوب شود. با استفاده از الگوریتم پیشرفته رسوب پودر Big Wave، دقت و تکرارپذیری و تولید گروهی قطعات ممکن شده است. پردازش هوشمند بیگ ویو سبب پایداری در هنگام پرینت و رزولوشن بالا حتی در بخشهای بسیار جزیی، لبه‌ها، مناطق مسطح یا قسمتهای بزرگ میگردد. پس قطعات فارغ از پیچیدگی هندسی با سطح صاف و یکنواخت تولید میشوند که در طیف گسترده‌ای از صنایع هیجان‌انگیز است.
• دوم ریزش بسیار دقیق پیکسلی مایع “HAF” است که جذب انرژی زیادی دارد. ایده در اینجا آنست که لایه بستر پودر مسطح با پرتاب مایع گرماگیر توسط مجموعه‌ای از هدهای پیزولکتریک صنعتی، بر اساس مختصات ریاضی”cure” شود.

مزایا و محدودیتهای جذب انتخابی پلیمر SAF

یک روش جدید پرینت مناسب مشاغل کوچک تا سازمانی بزرگ. SAF در مقایسه با سایر فناوریهای بستر پودری، کنترل حرارتی بهتری روی فرآیند ساخت می‌دهد. مزایای آن شامل چگالی داخلی، سرعت خوب و صیقلی بودن است که در نهایت بازدهی و هزینه تولید را پایین می‌آورد. SAF نیز مانند هر فرآیند چاپ سه بعدی مشابه دارای مزایا و معایبی است. بیایید نگاهی به ویژگیهای SAF بیندازیم:

• فناوری درجه صنعتی

هدنازل صنعتی پیزو-الکتریک و مدیریت نوآورانه پودر بر اساس پردازش پیشرفته هوش مصنوعی بمنظور ثبات پرینت و عدم خطاپذیری.

• تولید قطعات نهایی و پروتوتایپینگ

گرمایش پودر در زمان واقعی، مدیریت حرارتی منحصربفرد که طیف گسترده‌ای از کاربردها مثل ساخت گروهی قطعات قابل استفاده و نه صرفا نمایشی را ممکن کرده است. فناوری SAF به حوزه‌ای وارد شده که تولید سنتی و یا سایر روشهای چاپ سه بعدی مشابه نتوانسته‌اند به تنهایی بر آن مسلط شوند. SAF در حال تغییر نحوه تولید قطعات پلاستیکی است. ظرفیت تولید مداوم و در نتیجه هزینه‌های پایین‌تر هر پروسه تولید، SAF را انتخاب برتر تولید قطعات در صنایع کوچک خصوصی تا بزرگی مانند خودروسازی و تولیدات عمومی کرده است.

• فیوژن تک مرحله‌ای و سادگی فرآیند

چاپ و فیوز یک پالسی که سبب افزایش سرعت پرینت، حداقل خرابی و امکان پرینت گروهی بسیار متراکم قطعات گشته تا با شرایط تولید صنعتی سازگار باشد. فرآیند گرمایش SAF یک مرحله در هر لایه انجام میشود، به این معنی که کنترل شرایط حرارتی با ثبات میباشد. بر خلاف پیچیدگی فیوژن لیزری تک نقطه‌ای در SLS، فیوژن مبتنی بر جوهرافشان و لامپ گرمای مادون‌قرمز SAF فرآیندی ساده‌تر و سریع‌تر است؛ بنابراین اثرات مخرب مرسوم هنگام پرینت پلاستیک مثل خطای wrapping یا تاب خوردگی و ترک وجود ندارد و سیستمهای SAF بطور مداوم قابل اعتماد و اطمینان هستند.

• تولید سریع و مقیاس‌پذیری با BigWave

در تئوری، سرعت تولید قطعات با SAF بسیار مقیاس‌پذیر است زیرا با الگوریتم «BigWave»، پخش پودر و رسوب مایع HAF برای هر لایه بسرعت اتفاق می‌افتد و گرم کردن هر لایه نیز همزمان است. در واقع فقط یک لایه واحد در یک زمان گرم میشود تا لایه‌های دیگر خنک گردند. در ماهیت تئوریک SAF، بازدهی تولید آن پویا میباشد؛ بدان معنی که برای ایجاد حجم بزرگتر ساخت، فقط باید هد حرارتی و هد جوهرافشان بیشتری اضافه کنید که مدتهاست در هدهای جوهرافشان 2D صنعتی مرسوم شده است.

• عدم نیاز به ساختارهای نگهدارنده هندسه آویزان

در SAF نیازی به استفاده از ساختارهای پردردسر ساپورت نیست زیرا خود پودر از عناصر سست یا کج پشتیبانی می‌کند. این امر بطور قابل توجهی هزینه و زمان تولید قطعات را نسبت به سایر روشهای پرینت کاهش داده است.

• تتریس کردن قطعات (چینش بسیار فشرده)

بازی کامپیوتری مکعب جورچین Tetris را اکثر افراد میشناسند (معکبها در اشکال گوناگون از بالا میریختند و شما مدتی زمان داشتید تا در بهترین حالت قرینگی، آنها را روی هم قرار دهید). اصطلاح تتریس در پرینت سه بعدی بستر پودری نیز همان مفهوم کلاسیک در گیمینگ را دارد: به دلیل عدم نیاز به ساختار ساپورتینگ، در SAF پارتهای قطعات (فایلهای چاپ) میتوانند بصورت تودرتو (در حالت کاملا فشرده – رویهم) در باکس ساخت چینش شوند (3D Nesting). بنابراین در یک فرایند پرینت، حداکثر سایز محفظه پودر استفاده میشود. در اصطلاح عامیانه، هنگام آماده‌سازی نرم‎‌‌افزاری میتوانید از پایین تا بالای جعبه ساخت، مدل سه بعدی قطعات را رویهم تلنبار کنید (در حالت پیش‌فرض این فرآیند اتوماتیک انجام میشود ولی امکان چینش دستی هم دارید).

• فرآیندی فقط پلیمری

پتانسیل گرمایی HAF برای استفاده با پودر فلزات بعید است، بنابراین SAF یک فرآیند فقط پلیمری خواهد بود بر خلاف سایر روشها مثل پودر پلیمری SLS (فیوژن لیزری) که جدیدا متریال فلزی آن بکمک فرآیند همجوشی سرد فلز تجاری شده یا روش SLA که به دهها ترکیب شیمیایی متفاوت متریال رزین دسترسی دارید.

• چالشهای طراحی مدل

نحوه طراحی مدل سه بعدی و سازگاری آن در پرینت saf الزامیست. طراح باید بهینه‌سازی و استاندارها را در دیزاین هندسی بخشهایی مثل لبه‌ها، ساختارهای کج، برآمدگی و … در نظر بگیرد. در حالت عادی ممکن است یک مدل سه بعدی براحتی با دستگاه ماشینکاری یا تزریق قالب قابل ساخت باشد ولی هنگام پرینت پلیمری SAF ساختار ریزش کرده یا شکستگی داشته باشد که بخاطر ناسازگاری طراحی مدل است. همچنین گاهی محصور شدن پودر در بخش داخلی قطعه (بعلت طراحی نادرست) وجود دارد بنابراین کاربران SAF در صورت نیاز باید “سوراخ های تخلیه” را در این قطعات ایجاد نمایند. برای مشاهده جزییات فنی، راهنمای طراحی بهینه قطعات بمنظور پرینت پلیمری SAF روی لینک زیر کلیک کنید:

SAF Design Guide.pdf

https://support.stratasys.com/SupportCenter/eLearning/Design-for-Additive-Manufacturing-Using-SAF-Technology/index.html#/

• هزینه بالا و ناشناخته بودن فناوری

تلاشهای گسترده‌ای توسط سازندگان چاپگرهای سه بعدی برای ترغیب مشاغل به استفاده از دستگاههایشان وجود دارد: روندی طولانی و خسته‌کننده زیرا کسب و کارهای محافظه‌کار صنعتی باید متقاعد شوند که نتایج تولید سنتی با رویکردهای فعلی را کنار بگذارند، یک یا چند پرینتر سه بعدی و تجهیزات جانبی آنرا بخرند. صنایع به سختی تغییر روند میدهند: چرا برای تولید همان چیز باید بیشتر هزینه کرد؟ SAF تکنولوژی بسیار جدیدیست و پالایش داده‌های فروش در بازار جهانی نشان میدهد که مشتریان بالقوه صنعت درباره این فناوری خیلی نشنیده‌اند یا فعلا تمایلی به آن ندارند. حتی، روشهای پیشکسوت پرینت سه بعدی که سالهاست قبل SAF تکمیل شده‌، توسط برخی مشاغل بالقوه ناشناخته مانده؛ چه برسد به تکنولوژی نوظهور SAF. بخاطر تازگی تجاری شدن و تک محصولی بودن SAF که فقط توسط کمپانی StrataSYS عرضه میگردد؛ فعلا تنوع هزینه‌ای مناسب و سازندگان متفاوتی در بازار آن وجود ندارد (البته اگر سایر روشهای مشابه مثل HSS و MJF شرکت HP را در نظر نگیریم). کمپانی Stratasys قیمت‌گذاری شفافی درباره سری محصول H350 بعنوان تنها پرینتر پودر پلیمری اعلام نکرده و باید کتبا با آنها مکاتبه کنید.

کاربردهای صنعتی پرینت پلیمری SAF

” از محدودیتهای تولید معمولی پلاستیکی خلاص شوید. ساخت محصولات با SAF از زمان طولانی، هزینه ماشینکاری و ابزارهای واسطه قالب‌گیری جلوگیری می‌کند. “

طبق آخرین برآوردها، تقاضا برای قطعات پلاستیکی در صنایع متعدد هیچ نشانی از کند شدن را بروز نداده است. پس از رکود جزئی در سال 2020 به دلیل همه‌گیری کرونا در سراسر جهان، رشد سالانه 8 ٪ بود و سال 2023 گردش مالی به 1.2 تریلیون دلار رسید. یکی از زنجیره‌های فنی قوی برای تأمین این میزان تقاضا، چاپ سه بعدی پلیمری است. راهی منسجم برای شرکتهای خودروسازی، سازندگان کالاهای تجاری و تولیدکنندگان متوسط محصولات مصرفی تا قطعات خاص پلاستیکی را در شرایطی که سایر فناوریها مانند قالبسازی بهینه نیستند، تهیه کنند. برای حجم تولید کمتر از صد هزار عدد، saf در بسیاری موارد بهترین راه‌حل است.

• فناوری SAF برای نمونه‌سازی سریع گروهی

از ظرفیت ساخت فناوری SAF برای پروتوتایپینگ گروهی (تکرارهای چندگانه همزمان) استفاده کنید.

• فناوری SAF برای ابزارهای مفصلی بازویی

با چاپ سه بعدی قطعات صنعتی مرکب (از قبل مونتاژ شده) فناوری SAF ، وزن و هزینه ابزارهای رباتیک بازویی را کاهش دهید.

• فناوری SAF برای قطعات پیشرفته عملکردی

قطعات متحرک مانند لولا، چرخ دنده، کلیپ، اتصالات حفاظت الکتریکی، پوششهای مقاومت در برابر ضربه، محفظه‌های بادوام و کاورها.

• قالبها و قطعات تحمل بار قوی

براکتها، ابزارهای قالب، اجزای دستگاه، جیگها، آداپتورها، مانیفولدها.

دستگاههای SAF H350 شرکت Stratasys هزاران پارت شریان‌بندی پزشکی (tourniquet part) را برای نجات جان سربازان اوکراینی در تهاجم اخیر روسیه تولید کردند که سبب کاهش تلفات ناشی از جنگ شده است.

مواد (پودرهای) پرینت سه بعدی SAF

متریال پلیمرهای مبتنی بر پودر SAF، خواص مورد نیاز تولید قطعات پلاستیکی مقاوم، دارای مجاری، با جذب رطوبت کم و پایداری حرارتی را ارائه میدهند. مواد پودری پرینتر H350 شرکت استراتاسیس شامل پودر PA11 و PA12 میباشد که مقاومت در برابر ضربه، رطوب و پایداری حرارتی صنعتی ارائه میدهد.

PA11-SAF-material-data-sheet.pdf | PA12-SAF-material-data-sheet.pdf

• پودر پلی‌آمید PA11

نایلون پلی‌آمید 11، از ترکیبات شیمیایی ارگانیک (منشاء گیاهی) استخراج شده است؛ درنتیجه سازگار با محیط زیست بوده و دارای کاربردهای زیست پزشکی نیز هست. اگرچه PA12 بعنوان ماده اصلی پروتوتایپینگ جا افتاده اما در تولید انبوه سنتی (قطعات استفاده نهایی)، PA11 به دلیل انعطاف‌پذیری، دفع ضربه بالاتر (مقاومت به داکتیل) و مقاومت چربی بهتر، کاربرد گسترده‌تری داشته و برای طیف وسیعتری از اهداف صنعتی مناسب میباشد. PA11 امکان چینش بسیار متراکم قطعات (Nest) را در سکوی ساخت فراهم مینماید.

• پودر پلی‌آمید PA12

نایلون 12 برای برنامه‌هایی که استحکام یک ویژگی مهم است، سفتی بیشتری نسبت به PA11 ارائه می‌دهد. یک پلیمر همه کاره برای فناوریهای بستر پودر. PA12 اجازه می‌دهد تا وضوح تصویر، استحکام و دقت ابعادی پس از ساخت در بالاترین استاندارد باشد پس برای نیازهای خاص مانند کانکتورها مناسب باشد.

مطلب مرتبط: انواع متریال نایلون بر اساس فناوری چاپ سه بعدی

چاپگر سه بعدی SAF قابل خرید در بازار جهانی

بطور منطقی چون فناوری SAF به تازگی توسط کمپانی Stratasys اختراع و تجاری شده، فعلا فقط سری دستگاه H350 این شرکت در بازار کشورهای پیشرفته فروخته میشود. H350 SAF با استفاده از ظرفیت چاپ مناسب و نرم‌افزار آماده‌سازی آفلاین یا آنلاین ابری، به شما امکان می‌دهد کنترل خود را بر روی تولید قطعات پلاستیکی کامل کنید.

چاپگر H350 از چندین ویژگی استفاده مینماید تا سایر فواید سیستمهای رقیب پودری را درهم ترکیب و میزان مواد مصرفی و هزینه‌های عملیاتی را کاهش ‌دهد که در نهایت باعث بهبود روند تولید هر پارت میشود. دستگاه H350، فناوری پرینت سه بعدی پلیمری را به سطح جدیدی ارتقاء داده است و بهترین عملکرد در کلاس خودش را برای تولید مقیاس‌پذیر ارائه می‌دهد.

SAF H350 3DPrinter.pdf

برای مشاهده تور مجازی پرینتر SAF H350 شرکت StrataSYS، به لینک زیر بروید:

support.stratasys.com/SupportCenter/eLearning/A-Virtual-Tour-of-H350-3D-Printer-Sites/story.html

دانلود مجموعه نرم‌افزارها:

support.stratasys.com/en/resources/software-download

برای مشاهده آموزشهای اپراتوری پایه پرینتر SAF H350 روی لینک زیر کلیک کنید:

H350 Basic Operator Training

 

آپشن‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری دستگاه SAF H350 :

قطعات با حجم بالا را با دقت و تکرارپذیری خوب تولید کنید. چاپگر سه بعدی Stratasys H350 میتواند جزئیات هندسی استثنایی و صافی سطح قابل رقابت با ترزیق پلاستیک ارائه کند.

• Nest – چینش هوشمند متراکم قطعات در باکس ساخت.
• Send – ارسال هوشمند فایلها به فرآیند پرینت.
• Print – تکنولوژی SAF با پردازش کامپیوتری بسیار دقیق دمایی سبب حداکثر ثبات و پایداری کیفی قطعات میشود.
• Monitor – نظارت بر همه چاپگرهای موجود در شبکه با برنامه GrabCAD Print Server.
• Data retrieval – بازیابی داده‌های پرینت بمنظور کنترل کیفیت و تأیید تولید.
• Build removal – مدیریت هوشمند خنک‌شدن باکس قطعات پس از اتمام پرینت.
• Breakout / powder retrieval – مدیریت هوشمند جداسازی قطعات از باکس ساخت (بادزنی – پودرزدایی) و بازیابی پودر خام مصرف نشده برای استفاده مجدد بعدی.
• Dosing – بازیابی پودر ناقص فرآیند فعلی پرینت، پاک‌سازی و امکان مخلوط‌سازی با پودر تازه فرآیند بعدی (صرفه‌جویی در مصرف مواد).
• Powder refill – پر کردن مکانیزه مخزن از پودر فرآیند Dosing (بعنوان مثال، نسبت 70:30 پودر بازیافتی و پودر تازه).
• Depowdering / bead blasting – مدیریت مکانیزه تجهیزات پولیشینگ و تمیزکاری سطح قطعات پرینت.

مشخصات فنی Stratasys SAF H350

Effective build size (xyz) 315 x 208 x 293 mm (12.40 x 8.18 x 11.53 in)

Effective build volume    Effective build volume 19.2 l (5.07 gallon)

Layer thickness 100 μ (0.004 in)

Time to a full build           11.62 hrs.

Requirements    400VAC, 3P+N, PE, 50-60 Hz, 16A

Consumption     3.25 kw, 5 kw (peak), 0.15 kw (Idle)

Temperature      20-25˚ C (68-77 deg F)

Humidity              [40-55]% RH

Extraction rate  300 m3/h (294 CFM)

Printer Package  1900 x 940 x 1730 mm (74.8 x 37.0 x 68.1 in)

Printer crate       2156 x 1196 x 2100 mm (84.9 x 47.1 x 82.7 in)

Printer  weight 825 kg (1819 lb)

Crated printer    950 kg (2094 lb)

Network requirements   RJ45 Ethernet connection 35MBit

Network with DHCP server and internet access

Supported software workflow     Materialise Magics, Siemens NX and PTC Creo

GrabCAD Print Server

Safety   EN ISO 12100:2010

Electromagnetic               DIRECTIVE 2014/30/EU

Environmental   REACH, RoHS, WEEE, Modern Slavery Act, CoA, CoC (and from 2021,

Conflict Minerals regulation), TSCA

Powder (material)     PA11  PA12

Fluid      Stratasys High Absorption Fluid HAF ™

Warranty            1 year limited warranty (warranty include print heads and consumables)

Service  Service plans include print heads and consumables

 

سؤالات متداول فناوری SAF

 

• پرینت سه بعدی پلیمری SAF چیست؟

فیوژن جذب انتخابی SAF پودر پلیمرهایی مثل نایلون صنعتی (پلی‌آمید) را بصورت لایه‌‌ای فیوز می‌کند تا یک قطعه ساخته گردد. در مقایسه با سایر تکنیکها، این روش میتواند چاپهای پیچیده‌تر، صافتر و بادوامتری را در زمان کمتری تولید نماید. مواد مورد استفاده در این فرآیند برای دقت و دوام طولانی بهینه شده است. SAF نوعی فرآیند بستر پودر و بایندرجتنیگ گرمایی است. SAF از مایع جذب مادون قرمز برای کمک به فیوز پودر پلیمر استفاده می‌کند. این مایع بصورت انتخابی در جایی قرار می‌گیرد که برای ایجاد هندسه در هر لایه معین مورد نیاز است. هنگامیکه مایع در معرض لامپهای مادون قرمز قرار گیرد بعلت دمای بالاتر، ذرات را بهم پیوند میدهد. SAF با استفاده از سرهای چاپ قابل اعتماد شرکت XAAR و سیستم مدیریت پودر نوآورانه BigWave، جایگزین جدیدی برای سایر تکنیکهای پرینت سه بعدی پودری PBF ارائه داده است.

• آیا قطعات SAF قوی هستند؟

مواد نایلونی که با استفاده از چاپگرهای فیوژنی SAF ساخته شده‌اند، بطور معمول دارای خواص مکانیکی بسیار قویتر و بادوامتری نسبت به سایر روشها مثل SLS یا SLA هستند. با توجه به بکارگیری ماده پلی‌آمید و دمای زیاد ذوب هنگام پیوند ذرات در قطعات حاصل از SAF، احتمال آسیب‌پذیری کمتری در مواجهه با آب، نور خورشید، گرما و سایر خطرات دارند.

• چاپ سه بعدی SAF چقدر دقیق است؟

چاپگر SAF شرکت Stratasys بنام H350 با آپشن وضوح بالایی ساخته شده که سبب به حداقل رساندن نقص و زبری سطح قطعات میشود (مشابه کیفیت تزریق پلاستیک). این امر بخاطر سخت‌افزار قدرتمند دستگاه و مواد مورد استفاده در این فرآیند است. چاپگر با استفاده از دوربین – حسگرهای بسیار پیشرفته و بر اساس تکنولوژی AI (هوش مصنوعی) چندین پردازش همزمان را بمنظور اطمینان از چاپ باکیفیت اعمال مینماید. پودر مصرفی نیز اختصاصا برای این روش بهینه شده‌اند.

• فرآیند SAF چقدر سریع است؟

پرینتر سه بعدی SAF H350 شرکت Stratasys دارای دوربین کنترل حرارتی با دقت 300.000 پیکسل (30 فریم در ثانیه) است که توسط الگوریتم هوش مصنوعی BigWave پردازش میشود؛ در نتیجه تا 100 برابر تراکم پیکسلی بهتری در هدجوهرافشان خود نسبت به سایر روشهای پرینت بستر پودر InkJet فراهم می‌کند و امکان پردازش پرسرعت هر لایه فراهم شده است. در این روش، چاپ سه بعدی تک قطعه‌ای در اندازه معمولی و با وضوح بالا، تقریباً چهار ساعت طول میکشد. زمان و سرعت پرینت در SAF بر اساس اندازه مدل، تعداد مدلها و رزولوشن مورد نظر متفاوت خواهد بود ولی در هر حال نسبت به سایر روشها مثل SLS لیزری بسیار سریعتر و با کیفیت سطح بهتری همراه است.

• فناوری SAF با سایر چاپگرهای فیوژن بستر پودر چه تفاوتی دارد؟

تفاوت اصلی SAF شامل فرایندی است که پودر پلیمری بوسیله آن توزیع، گرم و ذوب میشود. فناوری SAF سطح بالایی از جزئیات قسمت را ارائه داده که فقط به یک مایع جذب گرما نیاز دارد. مدیریت پودر پیشرفته BigWave Technology، بهترین شرایط را برای پوشاندن کل لایه بعدی، حتی در هنگام چاپ مناطق بزرگ یا نازک مقطع داشته و ناهمترازی لایه پودر را کاهش میدهد.

جمع‌بندی:

SAF کاربردهای بسیار خوبی در فضای تولید قطعات پلیمری فراهم مینماید. توانایی آن در بازتکرار گروهی قطعات سبب شده فقط منحصر به حوزه صنایع سنگین مثل هوافضا، خودروسازی، انرژی نباشد و مشاغل متوسط نیز از آن برای ساخت سریالی قطعات بدون دغدغه پیچیدگی هندسی یا پروسه طولانی ساخت بجای روش ترزیق قالب بهره ببرند. واضح میباشد که شرکت Stratasys بطور مستقیم تولید صنعتی حوزه پلاستیک را با فناوری SAF خودش هدف قرار داده است. آنها حدود ده سال را صرف توسعه این فناوری (با همکاری مشترک XAAR) کرده‌اند. شکی نیست که SAF و دو تکنیک مشابه آن یعنی HSS و MJF سرانجام سبب تحول در دنیای تولید صنعتی خواهند شد؛ با این حال، بنظر می‌رسد مسیر رسیدن به این هدف، طولانی و کند خواهد بود؛ چون بازار و مشاغل جهانی هنوز با این تکنولوژی‌های نوظهور همگام نشده‌‌اند.

منابع

• stratasys.com/en/resources/blog/the-story-of-saf
• stratasys.com/en/resources/whitepapers/h-series-production-parts-solution-brief
• stratasys.com/en/materials/materials-catalog/saf-materials/pa11
• stratasys.com/en/materials/materials-catalog/saf-materials/pa12
• stratasys.com/en/3d-printers/printer-catalog/saf/h350
• stratasys.com/en/guide-to-3d-printing/technologies-and-materials/saf-technology
• support.stratasys.com/en/Welcome/Training/H350
• fabbaloo.com/news/thoughts-on-stratasys-saf-production-3d-printing-process
• sys-uk.com/3d-printers/saf
• javelin-tech.com/3d/manufacture/saf-technology
• javelin-tech.com/3d/stratasys-3d-printer/stratasys-h350
• proto3000.com/service/3d-printing-services/technologies/saf-technology
• stratasys.com/en/stratasysdirect/technologies/3d-printing/saf