Производителност на 3D принтер с голям мащаб: скорост, размери и точност

Най-големият обем за изграждане на DOWELL (модел DL1824-16) е 1800 × 2400 × 1600 мм. Този модел има здрава рамка от алуминиев сплав с дебелина 80 см, високоскоростна печатна способност от 500 мм/с и високоточна автоматична система за нивелиране, което гарантира оптимален баланс между скорост, размер и точност.

Размерът, скоростта и точността обикновено се представят като три независими спецификации; обаче при 3D принтери за големи формати те споделят един и същ „бюджет“ — т.е. взаимно се ограничават. Подобряването на един аспект често изисква компромис по отношение на другите два.

Следващият раздел обяснява механиката на този „бюджет“ и дава насоки как да подредите по приоритет тези три метрики според вашите конкретни производствени изисквания.

Три спецификации, един бюджет

Noиндустриален 3D принтер поддържа и трите на пълна мощност. Позициониране с точност 0,02 мм, измерено при път от 300 мм, и същата точност при път от 2400 мм не представляват едно и също постижение, само с различни числови стойности.

Твърдостта, подвижната маса и хода нарастват заедно с обема, докато сечението на рамката и въртящият момент на мотора трябва да нарастват още по-бързо, за да се запази същият резултат. Това е трилемата в едно изречение: можеш да получиш всеки две от трите свойства, а третото става компромис. Съчетай голям обем с тесни допуски — и ще загубиш скорост. Съчетай скорост с тесни допуски — и обемът ще остане скромен. Ако обаче съчетаеш обем и скорост, точността става относително понятие.

Защо размерът удължава времето за печат по-бързо, отколкото расте обемът

Обемът на 3D принтера е това, което купувачът прочита от техническата спецификация. Филаментът е това, което машината нанася, и той нараства пропорционално на куба. Увеличи частта с половината — от обем 1200 мм до обем 1800 мм — и същата геометрия изисква 3,4 пъти повече филамент.

Скоростта на топене е свойство на нагревателната глава, а не на рамката. DOWELL DMplus серия достига максимум около 400 грама в час; машините DMpro, DL и DF побират по 1000; шнековият екструдер DP-A, който се захранва с гранули вместо с нишки, достига 4000–5000. Ако увеличите работното пространство, максималната скорост на отлагане остава непроменена.

Какво всъщност предлага една 3D принтерна система с голям формат? Не по-бързо второ измерение. Тя предлага производството на детайла като единична цялост. Пълноценно изпечатана черупка замества четири отделни сегмента, които трябва да бъдат съединени, подравнени и довършени — часове работа плюс шев там, където се получи.

Пътят на движение е таксата върху точността

Ъгловата грешка се преобразува в линейна грешка пропорционално на разстоянието. Една дъга-минута несъвпадение — недоловима при визуална проверка — отмества соплата с 0,47 мм при път на движение от 1600 мм и с 0,06 мм при път от 200 мм. Нищо в самата машина не се променя. Променя се само работното пространство.

Топлинното разширение следва същото правило. Стоманата се удължава приблизително с 12 микрометра на метър за всеки градус Целзий, така че рамка с дължина 1800 мм се отклонява приблизително с 0,065 мм при температурна промяна в работилницата от 3 градуса, докато рамка с дължина 300 мм се отклонява с 0,011 мм. Едно и също число е отпечатано в два технически документа, но само едно от тях остава вярно, след като работилницата се затопли.

Затова твърдението за 0,02 мм не означава нищо, докато не бъде посочено разстоянието и температурата. голям формат 3d принтер твърдение, което отговаря и на двете изисквания, описва производствен процес; твърдение, което не отговаря нито на едното, нито на другото, описва рекламен брошура.

Отклонението нараства с трета степен на разстоянието между опорите

Греда, подпърната от двете си краища, се огъва пропорционално на куба на неподдържаната дължина: ако разстоянието между опорите се удвои, провисването в средата става осем пъти по-голямо при същия напречен профил. Това е математическата основа за всяка дебела рамка в тази категория и причината 80-мм тежкотоварна рамка да се използва под серията DL.

Мащабирайте това до позиция на каретката с точност до стотни от милиметър на повече от метър от нейните лагери и твърдостта трябва да идва отнякъде: стоманените профили добавят маса, масата добавя силата, необходима за движението ѝ, а тази сила се предава обратно върху рамката. Двигателите-спирали по същите оси задържат каретката в позиция при спиране, така че гравитацията няма глас между движенията.

Къде голяма машина печели скорост и къде не може да го направи

Две лоста определят колко бързо завършва голямата част: колко много може да разтопи горещият край и колко грубо може да бъде допуснато зърното. И двете са решения относно частта.

Пълноформатна обвивка, която ще бъде шлифована, боядисвана или залепена, рядко изисква фин слой, затова може да работи с диаметър на филамента 1,2 мм или 1,6 мм, или с диаметър за гранули 3,0 мм и да нанася дебел слой. Същевременно контактна повърхност на същата част не може да позволи това. Това е компромисът между скорост и точност в практиката: широкият диаметър е бърз и груб, а грубостта води до загуба на допуск върху всяка повърхност, която трябва да се съчетава с друга.

Точността на позиционирането е само един от трите входни параметъра за точност на този мащаб и често не е най-големият. Вторият е свиването: ABS и ASA се свиват при охлаждане с около 0,5–0,8 %, което е незабележимо при скоба с размер 20 mm, но решаващо при цялостна черупка, където отворите за болтове на разстояние 1500 mm един от друг се озовават до 12 mm далеч от местоположението, зададено във файловата структура. Третият параметър е самата нишка, която не може да възпроизведе детайл по-фин от собствената си ширина. Една високопrecизният 3D принтер нишка с ос 0,02 mm все пак ще пропусне точното съвпадане, ако тези два параметъра не бъдат контролирани.

Ранжиране на размера, скоростта и точността според работната част

Започнете там, където допускът не е проблем: цялостни черупки, шаблони и инструменти. При тях е приемлива по-широка допустима грешка по всички три параметъра, а най-широкото отверстие е налично, така че обемът и капацитетът за топене определят машината. Добавете рамка, устойчива на деформация, и списъкът е завършен — високата точност не е определящият фактор тук.

Фиксатурите, шаблоните и съединителните съоръжения обръщат това положение. Критерият е взаимозаменяемостта — десетата част трябва да се побира в първата — а закрепващите елементи трябва да съвпадат, затова контролът в затворен цикъл и точността на позициониране, посочена за определено разстояние, имат по-висок приоритет от допълнителния работен обем. Естественото им място е умерен размер на изработването, а не най-големият в цеха.

Детайлните части, произведени на партии, изискват противоположни характеристики: фин отвор, умерен работен обем и първенство на скоростта. Фините отвори и големите работни обеми се противопоставят един на друг — всяка остра детайлна черта стеснява присадката, а всеки тънък слой удължава процеса. Детайлните части се изработват на по-малката машина; пълноформатните части — на по-голямата.

Само еднократното производство на средни по размер изделия изисква баланс: среден работен обем, средна температура на топене и допусък, посочен в милиметри, а не в стотни.

Крайната точка

Една и съща машина не може едновременно да е силна по всички три параметъра: една и съща рамка, маса и ход определят цената. Една голяма 3D принтерска машина купува част като една цялостна единица и таксуване на часовете за това — плюс допусъчна лента, която се разширява с всеки метър път.

Нашата работилница заема 12 000 м² и сме посветили повече от 12 години на изграждането на тези машини; 220+ техници подпомагат 9600+ сътрудничащи клиенти — достатъчно дълго, за да знаем кой от трите варианта всъщност е необходим за дадена задача.

Изпратете ни частта, нейните критични размери и количеството — нашите инженери ще ви върнат модела и допусъчната лента, които биха предложили.