چاپ SLS و نقش آن در فناوری رباتیک

تصور کنید که بتوانید یک مدل دیجیتال را با دقت یک صنعتگر و سرعت کامپیوتر به یک جسم فیزیکی تبدیل کنید، این اساساً کاری است که چاپ SLS انجام می دهد - این نوعی چاپ سه بعدی است که می تواند حتی پیچیده ترین طرح های رباتیک را به واقعیت تبدیل کند.

SLS با ذرات کوچک مواد در یک ساختار جامد با لیزر عمل می کند، این روش به طور فزاینده ای در زمینه رباتیک قابل مورد استفاده است و تطبیق پذیری و دوام بی نظیری را ارائه می دهد.

آشنایی با اصول پخت یا تف جوشی لیزری انتخابی (SLS یا Selective Laser Sintering)

SLS یک تکنیک تولید افزایشی (AM) است که از لیزر به عنوان منبع انرژی و گرما برای پخت مواد پودری (معمولاً نایلون یا پلی آمید) استفاده می کند و لیزر را به طور خودکار در نقاطی از فضا که توسط یک مدل سه بعدی تعریف شده است، هدف قرار می دهد و مواد با هم برای ایجاد یک ساختار جامد تزریق می شوند.

این شبیه به ذوب لیزری انتخابی است و این دو نمونه از یک مفهوم هستند اما در جزئیات فنی متفاوت هستند.

SLS (و همچنین سایر تکنیک های AM ذکر شده) یک فناوری نسبتاً جدید است که تاکنون عمدتاً برای نمونه سازی سریع و تولید قطعات کم حجم استفاده شده است و با بهبود تجاری سازی فناوری AM، نقش آن در تولید در حال گسترش است.

SLS توسط دکتر کارل دکارد و مشاور دانشگاهی دکتر جو بیمن در دانشگاه تگزاس در آستین در اواسط دهه 1980 و تحت حمایت DARPA توسعه و ثبت شد.

دکارد و بیمن در شرکت راه اندازی Desk Top Manufacturing Corp (DTM) شرکت داشتند که برای طراحی و ساخت ماشین های SLS تأسیس شد و در سال 2001، 3D Systems بزرگترین رقیب DTM Corp و فناوری SLS را خریداری کرد.

آخرین حق ثبت اختراع مربوط به فناوری SLS دکارد در 28 ژانویه 1997 صادر شد و در 28 ژانویه 2014 منقضی شد.

فرآیند مشابهی بدون تجاری سازی توسط R. F Houshholder در سال 1979 به ثبت رسید.

از آنجایی که SLS نیاز به استفاده از لیزرهای پرقدرت دارد، استفاده از آن در خانه اغلب بسیار گران است و احتمالاً بسیار خطرناک است.

هزینه های مرتبط و خطر بالقوه چاپ SLS به دلیل عدم وجود سیستم های لیزری تجاری با محفظه های ایمنی کلاس 1 به این معنی است که بازار خانگی چاپ SLS به اندازه بازار سایر فناوری های تولید افزودنی، مانند مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM)، بزرگ نیست.

فناوری

SLS یک فناوری لایه تولید افزودنی است که شامل استفاده از لیزر با قدرت بالا (به عنوان مثال، لیزر دی اکسید کربن) برای ذوب ذرات کوچک پودرهای پلاستیک، فلز، سرامیک یا شیشه به جرمی است که شکل سه بعدی دلخواه را دارد.

لیزر به طور انتخابی مواد پودری را با اسکن مقاطع عرضی ایجاد شده از یک توصیف دیجیتالی سه بعدی قطعه (به عنوان مثال از یک فایل CAD یا داده های اسکن) روی سطح یک بستر پودری جوش می دهد.

پس از اسکن هر مقطع، بستر پودری به ضخامت یک لایه پایین می‌آید، یک لایه جدید از مواد روی آن اعمال می‌شود و این روند تا تکمیل قطعه تکرار می‌شود.

در هسته خود چاپ SLS به طراحان اجازه می دهد تا قطعات قوی و آماده برای کار ایجاد کنند و برخلاف روش‌های قدیمی‌تر پرینت سه بعدی، SLS برای نگه داشتن یک شی در هنگام چاپ نیازی به پشتیبانی ندارد، این آزادی به سازندگان اجازه می‌دهد رویاپردازی کنند و شکل‌های پیچیده‌ای را بسازند که ساختن آنها با روش های ساخت معمولی غیرممکن یا بسیار پرهزینه است.

برای مثال ربات‌ها به اجزایی نیاز دارند که باید کاملاً با هم هماهنگ شوند، و چاپ SLS فقط ابزاری برای این کار است که به مهندسان کمک می‌کند سریع‌تر تکرار کنند و مرزهای ممکن را پیش ببرند.

فراتر از ذرات چاپ SLS از دقت بسیار بالایی برای ایجاد اشیاء لایه به لایه استفاده می کند و در نتیجه محصولاتی با وضوح بالا ایجاد می کند که شکل خود را در طول زمان حفظ می کنند.

این یک فناوری سنگ بنایی است که کاربردهای بی‌شماری را در زمینه‌های مختلف توانمند می‌سازد، که مهم‌ترین آنها حوزه پویا و پرتقاضای رباتیک است و هر لایه ساخته شده توسط فرآیند SLS استحکام و پیچیدگی های محصول نهایی را ترکیب می کند و هنر طراحی را با علم مهندسی ادغام می کند.

مقایسه SLS با روش‌های تولید سنتی در رباتیک

چاپ SLS به طور موثر تکنیک های تولید سنتی را به ویژه در عرصه رباتیک به چالش کشیده است، ربات ها به قطعاتی نیاز دارند که هم سبک و هم قوی باشند و SLS در تولید چنین اقلامی به راحتی مهارت دارد.

چرخ دنده‌ها، اتصالات و بدنه‌های سفارشی را می‌توان در کسری از زمان و هزینه با روش‌هایی مانند قالب‌گیری تزریقی یا ماشین‌کاری CNC ساخت، اما با SLS افزایش نوآوری و خلاقیت به عنوان طراحان و مهندسان می توانند بدون نگرانی در مورد محدودیت های تولید سنتی آزمایش کنند.

تاثیر SLS بر استحکام و دقت اجزای ربات

وقتی صحبت از رباتیک به میان می آید، قدرت و دقت قابل مذاکره نیست، چه یک بازوی رباتیک مورد استفاده در تولید باشد یا یک ربات خدماتی که به مشتریان کمک می کند، هر قسمت باید یکپارچه کار کند.

چاپ SLS در اینجا عالی است زیرا قطعاتی را ایجاد می کند که ذاتاً به دلیل روشی که فرآیند پخت یا تف جوشی لیزری مواد را به هم متصل می کند، قوی تر هستند و این روش نه تنها اجزای سخت تری را ایجاد می کند، بلکه سطح بالایی از جزئیات را نیز حفظ می کند، و تضمین می کند که هر قطعه دقیقاً همانطور که طراحی شده است، عمل می کند.

ربات‌های دنیای واقعی با فناوری SLS بهبود یافته‌اند

نمونه ای از یک ربات جستجو و نجات را در نظر بگیرید که در مناطق بسیار خطرناک بجای انسان مستقر شده است، دوام قطعات چاپ شده با SLS به این معنی است که می تواند در محیط های سخت و در عین حال برای انجام عملیات ظریف مقاومت کند.

یا اندام های مصنوعی سفارشی را در نظر بگیرید که با پرینت سه بعدی مطابق با مشخصات دقیق کاربرانشان باشد و راحتی و عملکرد را افزایش دهد، چاپ SLS تغییراتی را در دنیای واقعی ایجاد کرده است و تسلط کامل خود را بر نوآوری در رباتیک نشان می دهد.

ساده کردن مسیر از طراحی تا استقرار در رباتیک

نمونه سازی سریع یکی از مزایای عمده ای است که از پذیرش چاپ SLS ناشی می شود و طرحی که زمانی ماه ها طول می کشید تا از مفهومی به واقعیت تبدیل شود، اکنون می تواند در عرض چند روز در دستان شما باشد. این چرخش سریع فقط راحت نیست.

این امکان عیب یابی و اصلاح سریع را فراهم می کند و زمان توسعه را برای روبات ها به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. این سرعت بسیار ارزشمند است، به‌ویژه زمانی که محدودیت‌های کاری که روبات‌ها می‌توانند انجام دهند را کنار بگذاریم و پاسخ سریع به نیازهای صنایع مختلف را که به سرعت در حال رشد هستند، ممکن می‌سازد.

سفارشی سازی در بهترین حالت: لمس شخصی پرینت سه بعدی در رباتیک

هر فردی منحصر به فرد است، و همینطور دستیاران روباتیک او. چاپ SLS سفارشی سازی را به خط مقدم روباتیک می آورد و کسب‌وکارها می‌توانند ربات‌ها را برای کارهای خاص، مانند کمک به جراحی یا انجام کارهای پیچیده مونتاژ، طراحی کنند.

در آموزش، روبات‌ها را می‌توان برای تعامل با دانش‌آموزان به روش‌های شخصی‌سازی‌شده، متناسب با محیط‌های آموزشی متنوع طراحی کرد. این سطح از سفارشی سازی یک رویای دور نیست.

به لطف دقت و انعطاف‌پذیری فناوری‌های چاپ SLS، در حال حاضر امکان‌پذیر است.

یکی از جذاب‌ترین جنبه‌های چاپ SLS، پتانسیل آن برای یکسان کردن زمین بازی است، SLS با هزینه‌های تولید پایین‌تر و به حداقل رساندن ضایعات مواد، این امکان را برای بازیکنان کوچک‌تر فراهم می‌کند تا نوآوری‌های رباتیک خود را از زمین شروع کنند.

این بدان معناست که استارت آپ ها و موسسات آموزشی اکنون می توانند ربات ها را بدون برچسب قیمت سنگین توسعه دهند.

این یک تغییر بازی برای کشورها و جوامعی است که قبلاً نمی توانستند در انقلاب روباتیک شرکت کنند و ثابت می کند که راه حل های با فناوری پیشرفته می توانند هم در دسترس و هم عادلانه باشند.

حل چالش ها و پذیرش نوآوری در چاپ سه بعدی رباتیک

اگرچه چاپ SLS چشمگیر است، اما بدون چالش نیست. مواد مورد استفاده در SLS ممکن است گران باشد و این فرآیند نیاز به کنترل دقیق دارد، اما هر روز گام‌هایی برداشته می‌شود، در مورد آینده؟ به هوش مصنوعی فکر کنید.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.