روش Selective Laser Sintering ، روشی آسان و بسیار سریع است که در آن برای ذوب ذرات کوچک پلاستیک، فلز یا پودرهای سرامیکی و تبدیل آنها به جسم سه‌بعدی مورد نظر از یک پرتو لیزری تقویت‌شده استفاده می‌شود. این روش که قبلاً به‌طور گسترده‌ای در طراحی و مدل‌سازی استفاده شده‌است، یک روش مدل‌سازی سریع و مؤثر با قیمت مناسب است که تشخیص سریعی از ایده‌های نوین طراحی را ارائه می‌کند.
شبیه‌سازی اجزای میکروسکوپ نیروی اتمی با چاپگرهای سه‌بعدی
فراگیرترین جنبه عملی اصل کاوشگر روبشی ، میکروسکوپ نیروی اتمی است که یکی
از بهترین ابزارها برای تصویربرداری، اندازه‌گیری و دستکاری ماده در مقیاس
نانو است.
قسمت اصلی AFM، یک پایه حاوی یک کاوشگر میکرومقیاس با یک نوک تیز است که در
روبش سطح نمونه استفاده می‌شود. جنس این پایه معمولاً از سیلیکون یا نیترید
سیلیکون بوده و شعاع انحنای کاوشگر متصل به آن در مقیاس نانومتر است.
وقتی که کاوشگر در مجاورت سطح نمونه قرار می‌گیرد نیروهای بین کاوشگر و
نمونه بر اساس قانون هوک، منجر به ایجاد انحنایی در پایه می‌شوند.
یک دیود نوری چندبخشی از طریق یک پرتو لیزری که روی سطح پایه منعکس می‌شود،
میزان انحراف را اندازه‌گیری می‌کند. با توجه به وجود زمینه‌های
امیدوارکننده بسیار در فناوری نانو و زیست‌فیزیک ـ که می‌توانند با استفاده
ازAFM آزمایش شوند(نظیر طیف‌سنجی نیرو بر رویDNA، پروتئین ماهیچه‌ای تیتین
، پلیمرها یا ساختارهای پیچیده‌تر مثل باکتری‌های تاژک‌دار ، تصویربرداری
سه‌بعدی و …) ـ دسترسی به این دستگاه به‌خصوص برای گروه‌های جدید و
دانشمندان جوانی که با محدودیت مالی مواجه هستند، بسیار ضروری است.
قیمت اینAFMها به بیش از یک‌صد هزار دلار می‌رسد. تا به امروز، جنس نوک
اینAFMها از مواد فلزی بوده که از طریق فرایند فرزکاری معمولی ساخته می‌شدند
که طراحی آنها را محدود کرده، باعث بالا رفتن قیمت دستگاه می‌شد. پ‍ژوهشگران
آلمانی نشان دادند که مدل‌سازی سریع می‌تواند سریع‌تر و کم‌هزینه‌تر از روش‌های
متداول باشد.
پروفسور Hermann E. Gaub توضیح می‌دهد:” ما از یک روش سریع به نامSelective
Laser Sintering ، به‌عنوان روشی آسان و بسیار سریع برای تولید اجزایی در
کاربردهای عملی استفاده کردیم.
این روش که قبلاً به‌طور گسترده‌ای در طراحی و مدل‌سازی استفاده شده‌است،
یک روش مدل‌سازی سریع و مؤثر با قیمت مناسب است که تشخیص سریعی از ایده‌های
نوین طراحی را ارائه می‌کند.”
روش SLS، یک روش تولید سریعی است که در آن برای ذوب ذرات کوچک پلاستیک، فلز
یا پودرهای سرامیکی و تبدیل آنها به جسم سه‌بعدی مورد نظر از یک پرتو لیزری
تقویت‌شده استفاده می‌شود.
Robert Lugmaier ، یکی از همکاران نویسنده مقاله، می‌گوید:” ما برای
ارزیابی کارایی یک AFM مدل‌سازی‌شده، یکی از نوک‌های آلومینیومیAFM را با
روشSLS در پلاستیک شبیه‌سازی کردیم. برای مقایسه مقادیر اختلال و انحراف
نوک تولیدشده تحت شرایط یکسان، از اجزای نوری و الکترونیکی یکسانی استفاده
شد. دیود لیزری، سیستم محرک فشار و شناساگر نوری مورد استفاده در نوک
آلومینیومی AFM، برای نوک پلاستیکی شبیه‌سازی‌شده نیز یکسان بودند
در نهایت صحت اندازه‌گیری نیرو در فرایند طیف‌سنجی نیروی اتمی، با اختلال
گرمایی پایه محدود می‌شود. مد های تشدید‌شده دستگاه یا اختلال الکترونیکی
می‌تواند حساسیت را بدتر کند. ما کارایی نوک AFM پلاستیکی را با یک نسخه از
نوک آلومینیومی مقایسه کردیم.
برای این کار، هر دو نوک را برای طیف‌سنجی نیرویی یک تک‌مولکولی آزمایش
کردیم و دریافتیم که تفاوت ناچیزی در نسبت سیگنال به نویز در انحراف گرمایی
وجود دارد.
AFM شبیه‌سازی‌شده به‌علت پایین‌تر بودن ضریب انبساط پلاستیک کاربرد بیشتری
دارد. بسیار واضح است که نوک پلاستیکی به‌دلیل نداشتن تحمل در برابر فشار
مکانیکی دستگاه و مقاومت در برابر حلال، نسبت به نوک فلزی ماندگاری زیادی
ندارد؛ اما این نوک باعث کاهش مؤثر قیمت می‌شود و تشخیص سریعی از ایده‌های
نوین طراحی را فراهم می‌کند و به ما اجازه می‌دهد تا دامنه وسیعی از گزینه‌های
مفهومی جدید را ارزیابی و آزمایش کنیم.”
اعضای این گروه هم‌اکنون برای مطالعات تک‌مولکولی در هر یک از آزمایشگاه‌های
خود، از نوک AFM طراحی‌شده با پرتو لیزری استفاده می‌کنند.
