स्टीरियोलिथोग्राफी

स्टीरियोलिथोग्राफी (एसएलए या एसएल; जिसे वैट फोटोपॉलीमराइजेशन के रूप में भी जाना जाता है, ऑप्टिकल फैब्रिकेशन, फोटो-सॉलिडिफिकेशन, या रेजिन प्रिंटिंग) त्रि-आयामी प्रिंटिग विधि का एक रूप है, जिसका उपयोग प्रकाश रसायन का उपयोग करके परत दर परत फैशन में पैमाना मॉडल, प्रोटोटाइप,  प्रारूप और उत्पादन भागों को बनाने के लिए किया जाता है। प्रक्रियाएं जिसके द्वारा प्रकाश रासायनिक मोनोमर्स और  ओलिगोमर्स को पार करने का कारण बनता है। - बहुलक बनाने के लिए एक साथ संयोजन करें। वे बहुलक तब त्रि-आयामी ठोस का शरीर बनाते हैं। 1970 के दशक के समय इस क्षेत्र में अनुसंधान किया गया था, लेकिन यह शब्द 1984 में चक हल द्वारा रखा गया था जब उन्होंने इस प्रक्रिया पर पेटेंट के लिए आवेदन किया था, जिसे 1986 में प्रदान किया गया था। स्टीरियोलिथोग्राफी का उपयोग विकास, चिकित्सा मॉडल और कंप्यूटर हार्डवेयर के साथ-साथ कई अन्य अनुप्रयोगों में उत्पादों के लिए प्रोटोटाइप बनाने के लिए किया जा सकता है। जबकि स्टीरियोलिथोग्राफी तेज है और लगभग किसी भी डिजाइन का उत्पादन कर सकती है, यह महंगा हो सकता है।

इतिहास
स्टीरियोलिथोग्राफी या एसएलए प्रिंटिंग एक प्रारंभिक और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली 3D प्रिंटिंग विधि है। 1980 के दशक की प्रारंभ में, जापानी शोधकर्ता हिदेओ कोडमा ने पहली बार फोटोसेंसिटिव पॉलिमर को ठीक करने के लिए पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करके स्टीरियोलिथोग्राफी के लिए आधुनिक स्तरित दृष्टिकोण का आविष्कार किया था। 1984 में, चक हल ने अपना पेटेंट अंकित करने से ठीक पहले, एलेन ले महौते, ओलिवर व्हाइट और जीन क्लाउड आंद्रे ने स्टीरियोलिथोग्राफी प्रक्रिया के लिए पेटेंट अंकित किया था। फ्रांसीसी अन्वेषकों के पेटेंट आवेदन को फ्रेंच जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी (अब अल्काटेल-अल्सथोम) और सीआईएलएएस (द लेजर कंसोर्टियम) द्वारा छोड़ दिया गया था। ले मेहौते का मानना ​​है कि परित्याग फ्रांस में नवाचार के साथ एक समस्या को दर्शाता है।

शब्द "स्टीरियोलिथोग्राफी" (ग्रीक: स्टीरियो-सॉलिड और लिथोग्राफी) 1984 में चक हल द्वारा रखा गया था जब उन्होंने इस प्रक्रिया के लिए अपना पेटेंट अंकित किया था। हल ने स्टीरियोलिथोग्राफी को त्रि-आयामी ऑब्जेक्ट बनाने की एक विधि के रूप में एक वस्तु की पतली परतों को क्रमिक रूप से प्रिंट करके पराबैंगनी प्रकाश द्वारा इलाज योग्य माध्यम का उपयोग करके, नीचे की परत से शीर्ष परत तक प्रारंभ किया था। हल के पेटेंट ने तरल प्रकाश बहुलक से भरे वैट की सतह पर केंद्रित पराबैंगनी प्रकाश की एक केंद्रित किरण का वर्णन किया था। बीम को तरल फोटोपॉलीमर की सतह पर केंद्रित किया जाता है, क्रॉस-लिंक (पॉलिमर में इंटरमॉलिक्युलर बॉन्ड की पीढ़ी) के माध्यम से वांछित त्रि-आयामी ऑब्जेक्ट की प्रत्येक परत का निर्माण किया जाता है। इसका आविष्कार इंजीनियरों को अधिक समय प्रभावी तरीके से अपने डिजाइनों के प्रोटोटाइप बनाने की अनुमति देने के इरादे से किया गया था। 1986 में पेटेंट दिए जाने के बाद, हल ने इसे व्यावसायीकरण करने के लिए दुनिया की पहली त्रि-आयामी प्रिंटिंग कंपनी, त्रि-आयामी प्रणाली की सह-स्थापना किया था।

ऑटोमोटिव उद्योग में स्टीरियोलिथोग्राफी की सफलता ने त्रि-आयामी प्रिंटिंग को उद्योग का दर्जा हासिल करने की अनुमति दी और प्रौद्योगिकी अध्ययन के कई क्षेत्रों में नवीन उपयोगों की खोज जारी रखे हुए है। स्टीरियोलिथोग्राफी प्रक्रियाओं के गणितीय मॉडल बनाने और त्रि-आयामी प्रिंटिंग का उपयोग करके प्रस्तावित वस्तु का निर्माण किया जा सकता है या नहीं यह निर्धारित करने के लिए एल्गोरिदम डिजाइन करने का प्रयास किया गया है।

प्रौद्योगिकी
स्टीरियोलिथोग्राफी एक योगात्मक निर्माण प्रक्रिया है, जो अपने सबसे सामान्य रूप में, एक पराबैंगनी (यूवी) लेजर को फोटोपॉलिमर राल के एक वैट पर केंद्रित करके काम करती है। कंप्यूटर एडेड मैन्युफैक्चरिंग या कंप्यूटर एडेड डिजाइन (सीएएम/सीएडी) सॉफ्टवेयर की सहायता से, यूवी लेजर का उपयोग फोटोपॉलिमर वैट की सतह पर पूर्व-प्रोग्राम्ड डिज़ाइन या आकृति बनाने के लिए किया जाता है। फोटोपॉलिमर पराबैंगनी प्रकाश के प्रति संवेदनशील होते हैं, इसलिए राल फोटोकेमिकली जम जाता है और वांछित त्रि-आयामी ऑब्जेक्ट की एक परत बनाता है। फिर, बिल्ड प्लेटफॉर्म एक परत को कम करता है और एक ब्लेड राल के साथ टैंक के शीर्ष पर फिर से चढ़ता है। यह प्रक्रिया डिज़ाइन की प्रत्येक परत के लिए तब तक दोहराई जाती है जब तक कि 3D ऑब्जेक्ट पूरा नहीं हो जाता। पूर्ण भागों को उनकी सतहों से गीली राल को साफ करने के लिए विलायक से धोना चाहिए।

एक पारदर्शी तल के साथ एक वैट का उपयोग करके और वैट के नीचे के माध्यम से ऊपर की ओर यूवी या गहरे-नीले पोलीमराइजेशन लेजर को केंद्रित करके वस्तुओं को नीचे से प्रिंट करना भी संभव है। एक इन्वर्टेड स्टीरियोलिथोग्राफी मशीन राल से भरे वैट के तल को स्पर्श करने के लिए बिल्ड प्लेटफॉर्म को नीचे करके एक प्रिंट प्रारंभ करती है, फिर एक परत की ऊंचाई को ऊपर की ओर ले जाती है। यूवी लेजर फिर पारदर्शी वैट तल के माध्यम से वांछित भाग की सबसे निचली परत लिखता है। फिर वैट को हिलाया जाता है, कठोर फोटोपॉलिमर से दूर वात के तल को फ्लेक्सिंग और छील कर दिया जाता है; कठोर सामग्री वैट के नीचे से अलग हो जाती है और बढ़ते बिल्ड प्लेटफॉर्म से जुड़ी रहती है, और आंशिक रूप से निर्मित हिस्से के किनारों से नया तरल फोटोपॉलिमर बहता है। यूवी लेजर फिर दूसरी-से-नीचे की परत लिखता है और प्रक्रिया को दोहराता है। इस बॉटम-अप मोड का एक लाभ यह है कि बिल्ड वॉल्यूम वैट से बहुत बड़ा हो सकता है, और बिल्ड वैट के निचले हिस्से को लगातार फोटोपॉलीमर से भरा रखने के लिए केवल पर्याप्त फोटोपॉलीमर की आवश्यकता होती है। यह दृष्टिकोण डेस्कटॉप एसएलए प्रिंटर के लिए विशिष्ट है, जबकि औद्योगिक प्रणालियों में राइट-साइड-अप दृष्टिकोण अधिक सामान्य है।

स्टीरियोलिथोग्राफी में सहायक संरचनाओं के उपयोग की आवश्यकता होती है जो गुरुत्वाकर्षण के कारण विक्षेपण (अभियांत्रिकी) को रोकने के लिए एलेवेटर प्लेटफॉर्म से जुड़ी होती हैं, राल से भरे ब्लेड से पार्श्व दबाव का विरोध करती हैं, या बॉटम अप प्रिंटिंग के वैट रॉकिंग के समय नव निर्मित अनुभागों को बनाए रखती हैं। समर्थन सामान्यतः सीएडी मॉडल की तैयारी के समय स्वचालित रूप से बनाए जाते हैं और इन्हें मैन्युअल रूप से भी बनाया जा सकता है। किसी भी स्थिति में, छपाई के बाद समर्थन को मैन्युअल रूप से हटाया जाना चाहिए।

स्टीरियोलिथोग्राफी के अन्य रूप एलसीडी मास्किंग या डीएलपी प्रोजेक्टर का उपयोग करके प्रत्येक परत का निर्माण करते हैं।



सामग्री
एसएलए प्रिंटिंग के लिए उपयोग की जाने वाली तरल सामग्री को सामान्यतः रेजिन कहा जाता है और थर्मोसेट पॉलिमर हैं। रेजिन की एक विस्तृत विविधता व्यावसायिक रूप से उपलब्ध है और उदाहरण के लिए विभिन्न रचनाओं का परीक्षण करने के लिए होममेड रेजिन का उपयोग करना भी संभव है। सामग्री गुण सूत्रीकरण विन्यास के अनुसार भिन्न होते हैं: सामग्री नरम या कठोर हो सकती है, कांच और सिरेमिक जैसी माध्यमिक सामग्री से भरी हुई हो सकती है, या उच्च ताप विक्षेपण तापमान या प्रभाव प्रतिरोध जैसे यांत्रिक गुणों से युक्त हो सकती है। नवीन में, कुछ अध्ययनों ने "संधारणीय" रेजिन के उत्पादन के लिए हरे या पुन: प्रयोज्य सामग्रियों की संभावना का परीक्षण किया है। रेजिन को निम्नलिखित श्रेणियों में वर्गीकृत करना संभव है:
 * सामान्य प्रोटोटाइप के लिए मानक रेजिन
 * इंजीनियरिंग रेजिन, विशिष्ट यांत्रिक और थर्मल गुणों के लिए
 * बायोकम्पैटिबिलिटी सर्टिफिकेशन के लिए डेंटल और मेडिकल रेजिन
 * कास्टेबल रेजिन, बर्नआउट के बाद शून्य राख-सामग्री के लिए
 * बायोमटेरियल रेजिन, सिंथेटिक पॉलिमर जैसे पॉलीथीन ग्लाइकॉल, या जैविक पॉलिमर जैसे जेलाटीन,  डेक्सट्रान , या हाईऐल्युरोनिक एसिड के जलीय घोल के रूप में तैयार किया गया था।

मेडिकल मॉडलिंग


कंप्यूटर स्कैन से प्राप्त डाटासेट के आधार पर रोगी के विभिन्न शारीरिक क्षेत्रों के त्रुटिहीन 3डी मॉडल बनाने के लिए, 1990 के दशक से चिकित्सा में स्टीरियोलिथोग्राफिक मॉडल का उपयोग किया गया है। मेडिकल मॉडलिंग में पहले एक परिकलित टोमोग्राफी, एमआरआई, या अन्य स्कैन प्राप्त करना सम्मिलित है। इस डेटा में मानव शरीर रचना के क्रॉस सेक्शनल चित्रों की एक श्रृंखला सम्मिलित है। इन छवियों में विभिन्न ऊतक ग्रे के विभिन्न स्तरों के रूप में दिखाई देते हैं। ग्रे मूल्यों की एक श्रृंखला का चयन विशिष्ट ऊतकों को अलग करने में सक्षम बनाता है। रुचि के क्षेत्र का चयन किया जाता है और उस ग्रे वैल्यू रेंज के भीतर लक्ष्य बिंदु से जुड़े सभी पिक्सेल चुने जाते हैं। यह एक विशिष्ट अंग का चयन करने में सक्षम बनाता है। इस प्रक्रिया को विभाजन कहा जाता है। खंडित डेटा को तब स्टीरियोलिथोग्राफी के लिए उपयुक्त प्रारूप में अनुवादित किया जा सकता है। जबकि स्टीरियोलिथोग्राफी सामान्य रूप से त्रुटिहीन होती है, एक मेडिकल मॉडल की शुद्धता कई कारकों पर निर्भर करती है, विशेष रूप से ऑपरेटर सही विधि से विभाजन का प्रदर्शन करता है। स्टीरियोलिथोग्राफी का उपयोग करके चिकित्सा मॉडल बनाते समय संभावित त्रुटियां संभव हैं लेकिन इन्हें अभ्यास और अच्छी तरह प्रशिक्षित ऑपरेटरों से टाला जा सकता है। स्टीरियोलिथोग्राफ़िक मॉडल का उपयोग निदान, प्रीऑपरेटिव प्लानिंग और इम्प्लांट डिज़ाइन और निर्माण में सहायता के रूप में किया जाता है। इसमें ऑस्टियोटॉमी की योजना बनाना और पूर्वाभ्यास करना सम्मिलित हो सकता है, उदाहरण के लिए। सर्जन योजना सर्जरी में सहायता के लिए मॉडल का उपयोग करते हैं लेकिन प्रोस्थेटिस्ट और टेक्नोलॉजिस्ट कस्टम-फिटिंग इम्प्लांट के डिजाइन और निर्माण में सहायता के रूप में भी मॉडल का उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, स्टीरियोलिथोग्राफी के माध्यम से बनाए गए मेडिकल मॉडल का उपयोग क्रैनियोप्लास्टी प्लेटों के निर्माण में सहायता के लिए किया जा सकता है।

2019 में, चावल विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने जर्नल साइंस (जर्नल) में एक लेख प्रकाशित किया, जिसमें जैविक अनुसंधान अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली स्टीरियोलिथोग्राफी के लिए सॉफ्ट हाइड्रोजेल सामग्री प्रस्तुत की गई।

प्रोटोटाइप
स्टीरियोलिथोग्राफी का उपयोग अधिकांश प्रोटोटाइप भागों के लिए किया जाता है। अपेक्षाकृत कम कीमत के लिए, स्टीरियोलिथोग्राफी अनियमित आकार के भी त्रुटिहीन प्रोटोटाइप का उत्पादन कर सकती है। व्यवसाय उन प्रोटोटाइप का उपयोग अपने उत्पाद के डिजाइन का आकलन करने या अंतिम उत्पाद के प्रचार के रूप में कर सकते हैं।

लाभ
स्टीरियोलिथोग्राफी के फायदों में से एक इसकी गति है; कार्यात्मक भागों को एक दिन के भीतर निर्मित किया जा सकता है। किसी एक भाग को बनाने में लगने वाला समय डिजाइन की जटिलता और आकार पर निर्भर करता है। छपाई का समय घंटों से लेकर एक दिन से अधिक तक कहीं भी रह सकता है। स्टीरियोलिथोग्राफी से बने प्रोटोटाइप और डिजाइन मशीनिंग के लिए अधिक शक्तिशाली हैं और अंतः क्षेपण ढलाई  या विभिन्न धातु कास्टिंग प्रक्रियाओं के लिए मास्टर प्रारूप बनाने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।

हानि
यद्यपि स्टीरियोलिथोग्राफी का उपयोग वस्तुतः किसी भी सिंथेटिक डिजाइन का निर्माण करने के लिए किया जा सकता है, यह अधिकांश महंगा होता है, चूंकि कीमत कम हो रही है। चूंकि 2012 से, त्रि-आयामी प्रिंटिंग में जनहित ने कई उपभोक्ता एसएलए मशीनों के डिजाइन को प्रेरित किया है, जिसकी लागत अधिक कम हो सकती है।

2016 की प्रारंभ में, उच्च रिज़ॉल्यूशन, उच्च कंट्रास्ट एलसीडी पैनल का उपयोग करके एसएलए और डीएलपी विधियों के प्रतिस्थापन ने कीमतों को नीचे ला दिया है US$200। परतें पूरी तरह से बनाई गई हैं क्योंकि पूरी परत एलसीडी स्क्रीन पर प्रदर्शित होती है और यूवी एल ई डी का उपयोग करके प्रकाशित होती है जो नीचे होती है। .01 मिमी के संकल्प प्राप्य हैं। एक और हानि यह है कि फोटोपॉलिमर चिपचिपे, गंदे होते हैं और उन्हें सावधानी से संभालने की आवश्यकता होती है। नव निर्मित भागों को धोने, आगे ठीक करने और सुखाने की आवश्यकता होती है। इन सभी प्रक्रियाओं के पर्यावरणीय प्रभाव को समझने के लिए अधिक अध्ययन की आवश्यकता है, लेकिन सामान्य तौर पर एसएलए प्रौद्योगिकियों ने राल के किसी भी बायोडिग्रेडेबल या कंपोस्टेबल रूपों का निर्माण नहीं किया है, जबकि अन्य 3-डी प्रिंटिंग विधियां कुछ कंपोस्टेबल पाली लैक्टिक अम्ल विकल्प प्रदान करती हैं।

यह भी देखें

 * फ्यूज्ड फिलामेंट फैब्रिकेशन (एफएफएफ या एफडीएम)
 * चयनात्मक लेजर सिंटरिंग (एसएलएस)
 * थर्मोफ़ॉर्मिंग

स्रोत

 * कल्पकजियान, सेरोप, और स्टीवन आर. श्मिट (2006)। विनिर्माण इंजीनियरिंग और प्रौद्योगिकी, 5वां संस्करण। च। 20. अपर सैडल रिवर, एनजे: पियर्सन प्रेंटिस हॉल। पीपी। 586–587।

बाहरी संबंध

 * Rapid Prototyping and स्टीरियोलिथोग्राफी animation – Animation demonstrates स्टीरियोलिथोग्राफी and the actions of an SL machine