Suuremahulise 3D-printeri jõudlus: kiirus, suurus ja täpsus

DOWELLi suurima ehitustöömahtuga mudeli (mudel DL1824-16) mõõtmed on 1800 × 2400 × 1600 mm. See mudel on varustatud tugeva 80 cm paksuse alumiiniumi sulamiraamiga, kõrgkiirusliku trükkimisvõimega 500 mm/s ja kõrge täpsusega automaatse tasandusüsteemiga, tagades optimaalse tasakaalu kiiruse, suuruse ja täpsuse vahel.

Suurus, kiirus ja täpsus esitatakse tavaliselt kolmena eraldiseisvana spetsifikatsioonina; siiski suurformaadilistes 3D-trükkijates kuuluvad nad samale "eelarvele" – st need on üksteisega vastastikuselt piiravad ressursid. Ühe aspekti parandamine nõuab sageli kahe teise kompromissilist lahendust.

Järgnevas jaotises selgitatakse seda "eelarvet" ning antakse juhiseid selle kohta, kuidas neid kolme näitajat prioriteedida teie konkreetsete tootmistööde nõudmiste põhjal.

Kolm spetsifikatsiooni, üks eelarve

Noindustriaalne 3D printer hoiab kõiki kolme täies jõus. 0,02 mm positsioneerimistäpsus 300 mm liikumisul ja sama täpsus 2400 mm liikumisul ei ole sama saavutus, millel on lihtsalt erinevad numbrid.

Kõvadus, liikuv mass ja sõiduulatus kasvavad koos mahutavaga, samas kui raami ristlõike ja mootoripöördemomendi tuleb kiiremini suurendada, et säilitada sama tulemus. See on trilemma ühes lauses: mistahes kahte saab osta, kolmas muutub kompromissiks. Suur mahutav ja täpne tolerants – siis loobutakse kiirusest. Kiirus ja täpne tolerants – siis jääb mahutav mõõdukaks. Mahutav ja kiirus koos – siis muutub täpsus suhteliseks mõisteks.

Miks suurus suurendab printimisaegu kiiremini kui mahutav kasvab

3D-printeri ehitustoom ruum on see, mida ostja lugemiselt tehnilisest andmestikust välja leiab. Filament on see, mida masin paigaldab, ja see skaalub kuubis. Suurenda detaili suurust poole võrra – 1200 mm mahutavalt 1800 mm mahutavale – ja sama geomeetria nõuab 3,4 korda rohkem filamenti.

Sulatamise kiirus on soojendusotsa omadus, mitte raami omadus. DOWELL DMplus seeria jõuab umbes 400 grammi tunnis; DMpro, DL ja DF masinad mahutavad 1000; DP-A keerdsurvesti, millele antakse toitena granuleid mitte niidi kujul, jõuab 4000–5000-ni. Suurendades tööruumi, jääb setendamise ülemmäär endiselt samale tasemele.

Mida suureformaadiline 3D-printer tegelikult pakub? Mitte kiiremat sekundit. See pakub osa ühes tükis. Täissuuruses kest, mis trükitakse ühe korraga, asendab nelja segmendi, mille tuleb kokku ühendada, joondada ja lõpetada – tunde tööd ning õmblus igal juhul, kus see tekib.

Liikumiskaugus on täpsuse maks.

Nurga viga muutub lineaarseks veaks kauguse suhtes. Üks kaareminut misjoondumisest – mis on nägemisega tuvastamatu – nihutab suudet 0,47 mm võrra 1600 mm liikumisel ja 0,06 mm võrra 200 mm liikumisel. Masinaga ei muutunud midagi. Muutus toimus tööruumis.

Soojuslik laienemine järgib sama reeglit. Teras pikeneb umbes 12 mikromeetrit meetri kohta iga kraadi Celsiuse kohta, seega liigub 1800 mm pikkune raam umbes 0,065 mm kolmekraadise töökoha temperatuurikõikumise korral, samas kui 300 mm pikkune raam liigub 0,011 mm. Üks ja sama arv on trükitud kahe spetsifikatsioonilehele, kuid pärast töökoha soojenemist kehtib see ainult ühel neist.

Seepärast tähendab 0,02 mm väide midagi alles siis, kui sellele lisatakse ka kaugus ja temperatuur. A suur formaat 3d printer mis vastab mõlemale küsimusele, kirjeldab konstruktsiooni; see, mis ei vasta ühelegi neist, kirjeldab brošüüri.

Deformatsioon kasvab vahekauguse kuubis

Kahe ottest toetatud puuska vajub läbi toetusteta pikkuse kuubis: kui vahekaugust kahekordistada, vajub keskkoht sama ristlõike korral kaheksakordse kauguse võrra. See on aritmeetika, mis seisab selles klassis kõigi paksude raamide taga, ning see on ka põhjus, miks DL-seeria all asub 80 mm suur tugevusraam.

Skaala see kandepostiitsiooniks, mis on saavutatav kümnendkümnendmilimeetrit täpsemalt kui ühe meetri kaugusel oma toetustest, ja jäikus peab tulema kustagilt: terasprofili kasutamine suurendab massi, mass suurendab liikumiseks vajalikku jõudu ning see jõud mõjub tagasi raamile. Samadel telgedel asuvad pidurdusmootorid hoiavad kandepostiitsiooni, kui see peatub, nii et gravitatsioonil pole liikumiste vahel mingit sõna.

Suur masin kiireneb seal, kus see suudab kiirendada, ja seal, kus seda ei õnnestu.

Kahe käsitsa abil määratakse, kui kiiresti suur detail valmistub: kui palju soojendusotsa suudab sulatada ja kui paks võib olla pruunimine. Mõlemad on otsused, mis puudutavad detaili.

Täisformaadilist koorikut, mida hiljem lihvitakse, värvitakse või kleepitakse, ei vajata sageli peenelt pinnalt, seega saab kasutada 1,2 mm või 1,6 mm läbimõõduga niidiavaid või 3,0 mm granulaatavaid ning paigutada sügava kihi. Sama detaili ühenduspind seda ei võimalda. See onki kiiruse ja täpsuse vaheline kompromiss praktikas: lai ava on kiire ja ebapiisavalt täpne, ning ebapiisav täpsus tähendab tolerantsikulutusi igal pinnal, mis peab kokku sobima teise pinnaga.

Asendustäpsus on ainult üks kolmest täpsusparameetrist selles skaalas ja sageli ei ole see suurim. Teine on kokkutõmbumine: ABS ja ASA materjalid kokkutõmbuvad jahutumisel umbes 0,5–0,8 protsenti, mis on nähtamatu 20 mm suuruse kinnitusplaatide puhul, kuid otsustav täieliku suurusega korpuse puhul, kus 1500 mm kaugusel olevad kruviaukud võivad asuda kuni 12 mm kaugusel failis määratud kohast. Kolmas on põhjuste põhjustaja ise, millel ei ole võimalik eristada detaili, mis on peenem kui selle laius. A kõrge täpsusega 3D printer 0,02 mm teljega seade ei saa ikkagi sobida, kui neid kahte parameetrit ei juhitakse.

Suuruse, kiiruse ja täpsuse järgi töödeldava detaili klassifitseerimine

Alustage kohast, kus tolerants pole probleem: täieliku suurusega korpused, mallid ja tööriistad. Kõigil kolmel parameetril on lubatud suur vahemik ja saadaval on laimaim läbimõõt, seega määravad masina valiku mahutavus ja sulatamisvõimsus. Lisa raam, mis vastub deformatsioonile, ja nimekiri on täielik – täpne tolerants pole siin otsustav tegur.

Kinnitused, juhitud ja ühenduskoostud pööravad selle ümber. Vahetuvus on kriteerium — kümnenda detaili peab sobima esimesse — ja kinnituskohtade peab kokku sobima, seega on suletud süsteemi juhtimine ja täpsusnäitaja määratud kaugusel olulisem kui täiendav konstruktsioonitahvel. Nende loomulik koht on mõõdukas ehitusmaht, mitte suurim tootmisruumis.

Partiide kaupa valmistatavad detailid tõmbavad teistpidi: täpne auk, mõõdukas konstruktsioonitahvel ja kiirus esikohal. Täpsed augud ja suured konstruktsioonitahvlid on vastuolus — iga teravnurkne element kitsendab kihti ja iga õhuke kiht pikendab tööd. Detailide valmistamiseks sobib väiksem masin; täissuurustes osades kasutatakse suurt masinat.

Ainult ühekordse keskmise tootmise puhul on vaja tasakaalu: keskmise suurusega konstruktsioonitahvel, sulamisvahemiku keskmine osa ja tolerantsriba, mida väljendatakse millimeetrites, mitte sajandikes.

Lõppkokkuvõte

Üks masin ei saa korraga olla tugev kõigis kolmes aspektis: sama raam, mass ja liikumisvahemaa kujutavad endast kulutegurit. A suurte ulatuste 3D-printer ostab osa ühes tükis ja arvutab selle eest tunnid – pluss tolerantsiriba, mis laieneb iga kilomeetri kaupa reisi pikkuses.

Meie töökoda hõlmab 12 000 m² ja me oleme kulutanud rohkem kui 12 aastat nende masinatega töötamisele; 220+ tehnikut toetab 9600+ koostööpartnerit – piisavalt pikk aeg, et teada, millist kolmest antud töö tegelikult vajab.

Saadage meile osa, selle kriitilised mõõtmed ja kogus – meie insenerid tagastavad teile mudeli ja soovitud tolerantsiriba.