Какво влияе на размерната точност в индустриални 3D принтери

В производството, зъбно колело, което е с размери от частици от милиметър, може да доведе до спиране на производството или прототип на детайл с неправилно пробити отвори може да провали тестването. Най-важният аспект на успешното индустриално 3D печатане е високата размерна точност, т.е. секторът на успеха на 3D печата, който измерва степента, до която човек може предвидимо да произвежда части с нивото на точност, необходимо за първоначалния дигитален дизайн. Тази точност обаче не е автоматична, а е резултат от редица фактори, които трябва да бъдат овладени.

Стабилност и калибриране на хардуера: Физическата основа

Прецизност на системата за движение: Ключът към поддържането на прецизност се крие в механичното движение на принтера. Те изискват стъпкови двигатели с висока резолюция (обикновено с микростъпки), изработени по поръчка високоточни водещи винтове или линейни водачи и твърди рамки. Хлабината, вибрациите и несъответствието на осите X, Y и Z се превръщат в грешка на детайла. Наложително е тези системи да се калибрират редовно.

Термално управление: Функцията за постоянно контролирана топлина е от съществено значение. Това обхваща:

• Температура на дюзата: Лесен контрол за постигане на постоянен поток и вискозитет на материала.

• Температура на изграждащата камера/платформа: Особено критично при високоефективни материали (особено материали, склонни към деформация, като PEEK, PEKK, найлони). Хомогенната нагревателна среда намалява вътрешните напрежения и деформации от термични свивания на слоевете, докато се охлаждат.

• Контрол на охлаждането: Стратегическият контрол на охлаждането предотвратява появата на накъдряне на части и слепване на слоеве и не води до бързо и неравномерно свиване.

Софтуер и нарязване: Дигиталният преводач

Алгоритми за нарязване: Софтуерът, който преобразува 3D модела (STL, STEP) в команди за принтер (G-код), е силно ангажиран в процеса на нарязване. Сложните геометрии, надвесите, тънките стени могат да бъдат по-добре обработени, а траекторията на инструмента може да бъде оптимизирана, за да бъде точна, благодарение на сложните алгоритми.

Компенсация и настройка: С добър софтуер за нарязване е възможно да се въведат специфични за машината данни за компенсация:

• Компенсация на хоризонтално разширение/свиване: Добавя коригираната ширина на мънистата, леко екструдирани от дюзата, и леко коригира външните размери.

• Стискане на първия слой: От съществено значение, тъй като адхезията на леглото дава отлична отправна точка за действителното положение на началото на Z-размерението.

• Стратегии за поддържащи структури: Избраните топологии на поддържащите структури генерират интелигентни поддържащи структури, които ограничават контакта, което води до минимизиране на образуването на белези и загуба на размери на повърхността.

Поведение на материала: Разбиране на средата

Присъщо свиване/изкривяване: Практически всяко вещество се свива, докато се охлажда между разтопената и твърдата си форма. Полукристалните полимери (като много найлони, PEEK) се свиват значително повече от аморфните (като ABS, PC). Това се компенсира от факта, че индустриалните принтери имат фин контрол на температурата, но изборът на материал е важен според нуждите за размерна стабилност.

Чувствителност към влага: Голям брой инженерни полимери са хигроскопични. Поливането преди печат изсъхва в дюзата, създавайки празно пространство и предотвратявайки залепване със слоеве, грапава повърхност и несигурност в размерите. Стриктно изсушаване на материалите е изискване.

Консистентност на материала: Филаментите/праховете от индустриален клас с високо качество на материала са с еднакъв диаметър/размер на частиците и състав, така че потокът и свиването при обработката са предвидими.

Контрол на околната среда и последваща обработка: Финалните щрихи

Условия на околната среда: Всичко, което създава течение или големи температурни промени в помещението, като например директно изправяне срещу силен въздушен поток или огромна температурна промяна, може да доведе до неравномерно охлаждане и деформация. Принтерът има вътрешно управление на температурата, което се подпомага добре от стабилни условия на околната среда.

Ефекти от последващата обработка: Някои процеси на довършителни работи могат да променят крайните размери; В някои случаи има методи за довършителни работи (като например термична обработка, облекчаване на напрежението, химическо изглаждане или машинна обработка), които влияят на крайните размери. Тези възможни промени трябва да бъдат разбрани и взети предвид по време на етапа на проектиране и печат, когато приложението изисква строги толеранси.

Постигане на върхова прецизност: Симфония, а не солов акт

И няма готово решение за точност на размерите на индустриалния 3D печат. Синергията от мощен калибриран хардуер, усъвършенстван софтуер, който е съобразен с машината и материала, и задълбоченото разбиране на материала, както и способността за постоянно контролиране на околната среда, правят това да работи. С внимателно обмисляне на всеки от тези аспекти, производителите осъзнават пълния потенциал на индустриалното адитивно производство, печатайки обработваеми части, които могат да издържат дори на най-ограничителните изисквания за размери и да доведат до успех в реални приложения.