Udfordringer med byggepladehæftning i store volumenprintere

Store 3D-printere har potentiale til at frigive en uset mulighed for at producere store prototyper, værktøjer og færdige komponenter inden for en enkelt printsession. Men en sådan skalering rejser uundgåeligt mange udfordringer, og pladens vedhæftning bliver ofte et afgørende punkt mellem succes og omfattende, kostbare og tidskrævende problemer. Størrelsen på komponenterne eller printpladerne skaber også unikke udfordringer, som kræver egne løsninger.

Hvorfor størrelse forstørre vedhæftningsproblemer:

1. Øget termisk spænding: Større prints indeholder titusinder gange mere materiale. Når dette materiale krymper og køler ned, opstår store indre spændinger. Sådanne kræfter koncentreres typisk i første lag og skaber belastning på grænsefladen til pladen. Forskellen i afkøling over et stort område er større på en bred plade, hvilket fører til højere kraft i deformationen og trækker kanterne opad.

2.Løftevirkning og Vridningsmomenter: Et stort, fladt stykke er en lang kraftarm. Den mindste krumning/løft i et hjørne udgør en massiv mekanisk fordel, som gør det muligt hele printet at løfte sig fra pladen. Et lille løft kan være tilstrækkeligt i et lille print, men i et stort print bliver det mere udsat for at udvikle sig til en katastrofal afhængning.

3.Overfladeimperfektioner: At opnå en perfekt, jævn fladhed og plan over en ekstraordinært stor byggeplade er ganske enkelt mere vanskeligt. Bemærkelsesværdigt vil højdeforskelle, bakker eller hulder, som ikke ville have været et problem på en lille plade, blive til alvorlige problemer for det store første lag, der spænder over hele området. Olie, støv osv. har også mere overflade at sætte sig på.

4. Forlænget udskrivningstid: Store udskrifter tager timer, endda dage. Denne forlængede periode giver termiske spændinger tid til at akkumulere og kan virke langs adhæsionsgrænsefladen. Naturen i miljøet, såsom træk eller ændringer i temperaturen i lokalet, påvirker også med en større kumulativ effekt over tid.

5. Materialeadfærd: Materialer, der har tilbøjelighed til at krympe og krølle (såsom ABS, Nylon, og endda store PETG-udskrifter), gør dette endnu mere i stor målestok. De producerede kræfter kan ret nemt overvinde almindelige adhæsionsteknikker.

Strategier for at sikre vellykket adhæsion i stor målestok:

Overcoming these challenges requires a multi-faceted approach:

1. Omhyggelig pladeforberedelse:

Rengøring er afgørende: Umiddelbart før hver større udskrivning, skal byggeoverfladen rengøres med højren isopropylalkohol (IPA >90 %) eller specialrensere. Fingeraftryk er fjenden.

Præcisionsudligning: Udnyt printebænkens udligningsmekanisme (manuel eller automatisk) optimalt. Udligning udføres, hvor det er muligt, for at kortlægge og kompensere for uregelmæssigheder på overfladen over hele printebænken. Kontroller og juster regelmæssigt.

Overfladevalg: Vælg byggeoverflader, der giver god vedhæftning, i henhold til dit foretrukne materiale (f.eks. PLA/PETG = struktureret PEI, Nylon = garolit osv.). Gør overfladen glat og uden skader.

2. Optimer indstillinger for første lag:

Sænk farten: Print det første lag meget langsomt (f.eks. 15-30 mm/s). Dette giver mulighed for, at hver linje placeres nøjagtigt og sætter sig, før næste pas gennemføres.

Let komprimering: Den korrekte dysehøjde (Z-offset). Det nederste lag skal være let komprimeret for at sikre maksimal kontaktareal, men ikke så lavt, at dysen skraber eller blokerer.

Forhøj temperatur: Indstil en let forhøjet temperatur på dysetemperaturen og printebænktemperaturen under udskrivning af det første lag i forhold til resten af udskriften. Dette forbedrer materialestrømning og sammenbinding.

3.Anvendelse af robuste tilhæftningsmidler:

Kanter: Løse kanter (5-15 mm+) er også nødvendige i flere tilfælde. Det øger markant det område, der skal sætte sig fast til underlaget, og virker som en ankermodvægt mod de kræfter, der forsøger at skæve dele i kanten af emnet.

Flåder: I tilfælde med ekstremt vanskelige materialer eller geometrier, der sandsynligvis vil skæve så meget, at det ikke kan repareres, kan en flåde give den stærkeste tilhæftningsstøtte og termisk isolering af modellen, men det øger efterbehandlingstiden og forbruger mere materiale.

Lem: Højkvalitets lim, som er formuleret som slæm og er egnet til høje temperaturer (dvs. særligt formulerede ABS-slæmme, PVA-baserede lim eller endda en hårtspray, der specifikt er udviklet til 3D-printning), virker fremragende på store arealer. Ligeså tynd og jævn påføring.

4.Miljøkontrol:

Kabinetter: Giv disse udskrifter en stor margin mod ABS eller Nylon, hvor næsten alt ville drage fordel af at bruge et kabinet. Det opretholder en relativt høj, konstant omgivende temperatur på alle sider af udskriften, hvilket reducerer afkølingshastigheder og temperaturgradienter, der ellers medfører kraftig deformation. Sørg under udskriften for at lade åbninger i kabinettet være så få som muligt.

Træk: Undgå at placere printeren i nærheden af aircondition-udluftningsventiler, ventilatorer, åbne vinduer eller døre, hvor der kan opstå ujævn afkøling pga. lufttræk.

5. Modeldesign-overvejelser:

Undgå skarpe kanter: Skarpe kanter på store flade overflader er de mest udsatte områder, som får overfladen til at deformere. Opdeling af kanterne eller indarbejdning af afrundinger i modellens bund hjælper med at sprede spændingerne jævnt ud over modellen.

Orientering: Orienter komponenten, hvor det er muligt, så store helt flade og lukkede overflader undgår direkte kontakt med printbunden. Dette kan afhjælpes ved at placere modellen skråt.