سبد خرید خالی است.
بازگشت به فروشگاه
مقایسه چاپ افست و دیجیتال؛ انتخاب بهترین روش چاپ
9 شهریور 1404
آنالیز تنش و تاب‌برداشتن در قطعات رزینی پس از پخت UV یکی از مهم‌ترین مراحل در بهینه‌سازی فرآیند چاپ سه‌بعدی رزینی است. با توجه به حساسیت بالای مواد رزینی به نور فرابنفش و نحوه واکنش آن‌ها در طی فرآیند کیورینگ نهایی، احتمال بروز اعوجاج، تنش‌های داخلی و تغییر شکل وجود دارد. این اعوجاج‌ها می‌توانند دقت ابعادی قطعه را کاهش داده و کاربرد آن را در صنایع پزشکی، مهندسی یا طراحی محصول تحت‌الشعاع قرار دهند.
شاید برای شما مفید باشد : پرینت سه بعدی
در این مقاله، ابتدا به بررسی عوامل مؤثر در ایجاد تنش‌های پس‌از‌پخت می‌پردازیم، سپس تکنیک‌های آنالیز این تنش‌ها را بررسی کرده و در نهایت راهکارهای مؤثری برای جلوگیری از تاب‌برداشتن و اعوجاج ارائه می‌کنیم.
تاب‌برداشتن قطعات رزینی نتیجه‌ای از چندین عامل فیزیکی، شیمیایی و فرآیندی است که در مرحله پخت نهایی یا Post-Curing ایجاد می‌شوند.
فرآیند پخت نهایی با نور UV باعث تکمیل شبکه پلیمری درون رزین می‌شود. اگر این فرآیند به‌صورت غیریکپارچه یا خیلی سریع انجام شود، توزیع تنش درون قطعه نامتعادل شده و منجر به تاب‌برداشتن خواهد شد.
نور شدید باعث افزایش ناگهانی دمای سطحی و انقباض غیریکنواخت در بخش‌های مختلف قطعه می‌شود.
پخت سریع یا ناقص موجب باقی‌ماندن بخش‌های ناپخته در قطعه شده که بعداً موجب تغییر شکل می‌گردد.
رزین‌های مختلف، رفتار متفاوتی در برابر نور UV دارند و انتخاب رزین نامناسب می‌تواند باعث تشدید تنش‌های داخلی شود.
رزین‌هایی با ویسکوزیته بالا معمولاً دارای نرخ پخت بالاتری هستند که موجب سفت‌شدن ناگهانی و در نتیجه اعوجاج می‌شود.
افزودنی‌هایی مانند نانوذرات، در صورت توزیع غیریکدست، تنش‌های متمرکز ایجاد کرده و تاب‌برداشتن را افزایش می‌دهند.
ساختار قطعه و هندسه آن به‌طور مستقیم در میزان تنش تأثیر دارد.
بخش‌هایی با ضخامت کم یا قطعات حجیم بیشتر در معرض خمش و اعوجاج قرار دارند.
ساپورت‌های ناکافی در مرحله چاپ، می‌توانند منجر به اعوجاج بعد از پخت شوند.
تحلیل علمی تنش‌ها در قطعات رزینی پخته‌شده می‌تواند از طریق ابزارهای مکانیکی و نرم‌افزاری صورت گیرد.
نرم‌افزارهایی مانند Autodesk Netfabb، ANSYS Additive و ChituBox Pro قابلیت پیش‌بینی نواحی پرتنش را پیش از چاپ دارند.
تحلیل لایه‌به‌لایه برای پیش‌بینی تنش حرارتی
شبیه‌سازی تاب‌برداشتن و تغییر شکل
مدل‌سازی رفتار گرمایی و مکانیکی مواد رزینی
پیش‌بینی میزان اعوجاج پس از پخت نهایی
برای اندازه‌گیری دقیق اعوجاج پس از پخت، می‌توان از ابزارهای مکانیکی و اپتیکی استفاده کرد.
کولیس دیجیتال برای اندازه‌گیری انحراف ابعادی
پروفایل‌سنج نوری برای تحلیل تغییر فرم سطحی
مقایسه مدل CAD با قطعه نهایی از طریق اسکن ۳ بعدی می‌تواند میزان دقیق اعوجاج را نشان دهد.
پس از تحلیل دلایل و روش‌های آنالیز تاب‌برداشتن، اکنون زمان آن رسیده است که راهکارهای کاربردی برای جلوگیری از این مشکلات را بررسی کنیم.
پخت تدریجی با نور ملایم و در چند مرحله باعث توزیع یکنواخت انرژی در قطعه و کاهش تنش‌های ناگهانی می‌شود.
چرخاندن قطعه یا استفاده از سینی دوار در دستگاه UV باعث یکنواختی تابش نور و جلوگیری از تمرکز حرارت می‌شود.
رزین‌هایی که دارای انقباض حجمی کم پس از پخت هستند، گزینه‌های بهتری برای قطعات با دقت بالا محسوب می‌شوند.
انقباض کمتر از ۵ درصد
ویسکوزیته متوسط برای پخش یکنواخت
دارای افزودنی‌هایی برای افزایش مقاومت تنش پسماند
با در نظر گرفتن اصول مهندسی طراحی، می‌توان از ایجاد نواحی بحرانی تنش در مدل جلوگیری کرد.
پرهیز از دیواره‌های نازک و کشیده
طراحی ساپورت‌های یکنواخت و کافی
ایجاد fillet در لبه‌های تیز
| راهکار | تأثیر بر اعوجاج | توضیح عملکرد |
|---|---|---|
| پخت مرحله‌ای با نور ملایم | کاهش شدید تنش | پخش یکنواخت انرژی در قطعه |
| چرخاندن قطعه حین پخت | کاهش اعوجاج سطحی | جلوگیری از تمرکز حرارت در یک سمت |
| استفاده از رزین‌های کم‌انقباض | کاهش تغییر ابعاد کلی | کاهش انقباض در مرحله پخت نهایی |
| طراحی قطعه با دیواره ضخیم‌تر | جلوگیری از خمش لبه‌ها | افزایش پایداری در برابر تنش مکانیکی |
| پیش‌گرمایش قبل از پخت نهایی | کاهش شوک حرارتی | هم‌دما کردن قطعه برای پخت یکنواخت |
| نام رزین | میزان انقباض پس از پخت | مناسب برای قطعات دقیق | مقاومت در برابر تاب‌برداشتن |
|---|---|---|---|
| Standard UV Resin | زیاد (تا ۸٪) | کم | ضعیف |
| Engineering Tough Resin | متوسط (۵٪) | بالا | متوسط |
| Low-Warp Resin | کم (۳٪) | بسیار بالا | قوی |
| ABS-Like Resin | متوسط | متوسط | متوسط |
نصب اصولی دستگاه پخت نیز نقش مؤثری در جلوگیری از مشکلات اعوجاج دارد.
امکان تنظیم شدت نور باعث کنترل بهتر فرآیند پخت می‌شود.
جلوگیری از تجمع حرارت می‌تواند توزیع دما را بهبود داده و اعوجاج را کاهش دهد.
اگر قطعه در حین پخت کج یا مایل باشد، تاب‌برداشتن بیشتر رخ خواهد داد.
مهندسی معکوس می‌تواند راهکار مؤثری برای پیش‌بینی یا جبران تاب‌برداشتن احتمالی در قطعات رزینی باشد.
در برخی کاربردهای حساس، می‌توان مدل CAD را با در نظر گرفتن پیش‌اعوجاج طراحی کرد. این تکنیک با درک رفتار ماده در حین پخت باعث می‌شود قطعه نهایی پس از تاب خوردن به شکل مطلوب برسد.
اسکن قطعه آزمایشی چاپ‌شده
تحلیل نواحی منحرف‌شده
بازطراحی مدل با اعمال تصحیحات معکوس
نرم‌افزارهایی مثل Lychee Slicer یا ChituBox Pro دارای قابلیت تحلیل اعوجاج و تصحیح خودکار مدل هستند.
فعال‌سازی warp compensation
تنظیم تراکم ساپورت در نواحی حساس
کاهش لایه‌های ضخیم در مدل‌های نازک
تنظیمات در مرحله slicing نقش مهمی در شکل‌گیری تنش‌های پنهان دارد.
کاهش سرعت چاپ در نواحی با دیواره نازک موجب کاهش احتمال اعوجاج می‌شود.
این گزینه در نرم‌افزارهای SLA باعث کاهش لبه‌های تیز و در نتیجه کاهش تمرکز تنش می‌شود.
تنظیم مناسب زمان تابش برای هر لایه، پخت یکنواخت‌تری ایجاد می‌کند.
سوالات متداول درباره آنالیز تنش و تاب‌برداشتن در رزین‌ها
آیا تمام رزین‌ها دچار تاب‌برداشتن می‌شوند؟
خیر، برخی رزین‌های مهندسی مانند Low-Warp Resin یا Tough Resin دارای فرمولاسیونی هستند که در برابر تنش و تاب‌برداشتن مقاومت بیشتری دارند.
چرا تاب‌برداشتن فقط پس از پخت UV دیده می‌شود؟
در مرحله چاپ، قطعه هنوز انعطاف‌پذیر است. اما پس از تابش نور UV و سخت شدن ناگهانی، تنش‌های باقی‌مانده آزاد می‌شوند و منجر به اعوجاج می‌گردند.
چگونه می‌توان تاب‌برداشتن یک قطعه را پس از چاپ اصلاح کرد؟
در بسیاری موارد، امکان حرارت‌دهی مجدد و استفاده از قالب جهت بازسازی شکل قطعه وجود دارد. اما در برخی مدل‌ها بهتر است بازطراحی صورت گیرد.
تفاوت بین تاب‌برداشتن و انقباض حجمی چیست؟
تاب‌برداشتن معمولاً به علت توزیع غیریکدست تنش در قطعه رخ می‌دهد، در حالی که انقباض حجمی پدیده‌ای یکنواخت و طبیعی در بسیاری از رزین‌هاست.
آنالیز تنش و تاب‌برداشتن در قطعات رزینی پس از پخت UV نقش مهمی در موفقیت فرآیند پرینت سه‌بعدی با دقت بالا دارد. اعوجاج‌هایی که پس از پخت نهایی ظاهر می‌شوند، نه تنها کیفیت نهایی قطعه را تحت‌تأثیر قرار می‌دهند، بلکه می‌توانند عملکرد و کاربرد صنعتی آن را نیز مختل کنند.
برای پیشگیری از این مشکلات، توجه به انتخاب رزین مناسب، طراحی دقیق، تنظیمات نرم‌افزاری بهینه و استفاده از دستگاه‌های UV کنترل‌شده کاملاً ضروری است.
در پروژه‌های صنعتی، جایی که تلرانس‌ها و دقت ابعادی اهمیت بالایی دارند، توجه به نکات پیشرفته زیر توصیه می‌شود:
محیط با رطوبت بالا یا دمای ناپایدار باعث تغییر رفتار پلیمریزاسیون رزین می‌شود. استفاده از اتاق چاپ با کنترل دما می‌تواند کیفیت خروجی را بالا ببرد.
در موارد حساس، استفاده از قالب‌های مخصوص برای نگه‌داشتن فرم قطعه هنگام پخت توصیه می‌شود. این روش در تولید قطعات دقیق مهندسی کاربرد زیادی دارد.
استفاده از ابزارهایی مانند پروفایل‌سنج‌ها، میکرومتر و اسکن سه‌بعدی برای بررسی دقت نهایی قطعه بعد از پخت الزامی است.
| مورد مهم | توصیه حرفه‌ای |
|---|---|
| انتخاب رزین مناسب | استفاده از رزین‌هایی با انقباض پایین و رفتار کنترل‌شده در برابر UV |
| کنترل فرآیند پخت | استفاده از دستگاه پخت UV با قابلیت تنظیم شدت و زمان |
| بهینه‌سازی طراحی و ساپورت‌گذاری | اعمال ضخامت یکنواخت، حذف لبه‌های تیز و طراحی ساپورت در نواحی حساس |
| پیش‌بینی اعوجاج با نرم‌افزار | استفاده از قابلیت پیش‌بینی تاب‌برداشتن در نرم‌افزارهایی مثل Netfabb و ChituBox |
| اجرای کنترل کیفیت پس از تولید | بررسی قطعات با ابزارهای دقیق مانند اسکنر ۳بعدی یا کولیس دیجیتال |
اگر در زمینه تولید قطعات رزینی دقیق فعالیت می‌کنید، حتماً یک سیستم مدیریت کیفیت شامل مراحل پیش‌بینی، جلوگیری و اصلاح اعوجاج تعریف کنید. این موضوع نه تنها باعث افزایش کیفیت و دوام قطعات می‌شود، بلکه باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های تولید و کاهش ضایعات خواهد شد.
شاید برای شما مفید باشد : پرینت سه بعدی رزینی
همچنین توصیه می‌شود از ترکیب ابزارهای نرم‌افزاری تحلیلی با آزمون‌های آزمایشگاهی برای کنترل هرچه بهتر رفتار قطعات پس از پخت استفاده کنید.
