Što utječe na dimenzionalnu tačnost u industrijskim 3D printerima

U proizvodnji, zupčanik koji je smanjen za djelić milimetra može zaustaviti proizvodnju ili prototipski dio s pogrešno izbušenim rupama može otežiti testiranje. Najvažniji aspekt vlasništva uspješnog industrijskog 3D tiskanja je visoka dimenzionalna točnost, tj. područje uspjeha 3D tiskanja koje mjeri u kojoj mjeri se može predvidivo proizvesti dijelove s potrebnim stupnjem točnosti koji je predviđen u originalnom digitalnom dizajnu. Međutim, ta točnost nije automatska, već rezultat niza čimbenika koje treba savladati.

Stabilnost i kalibracija hardvera: Fizička osnova

Preciznost sustava gibanja: Ključ za održavanje preciznosti nalazi se u mehaničkom gibanju pisača. Za njih su potrebni steper motori visoke rezolucije (najčešće s mikrokoracima), posebno proizvedeni vrlo točni vijci za vođenje ili linearna vodila te kruti okviri. Luft, vibracije i nepravilno poravnanje osi X, Y i Z pretvaraju se u greške dijela. Presudno je da se ovi sustavi redovito kalibriraju.

Upravljanje temperaturom: Značajka stabilnog i kontroliranog toplinskog režima je presudno. To uključuje:

• Temperatura mlaznice: Lako upravljanje radi postizanja kontinuiranog toka i viskoznosti materijala.

• Temperatura komore za izradu/dijela: Posebno kritično kod visokoperformantnih materijala (posebno materijala sklonih deformiranju, poput PEEK-a, PEKK-a, nilona). Homogeno zagrijano okruženje smanjuje unutarnja naprezanja i deformacije zbog toplinskog skupljanja slojeva tijekom hlađenja.

• Kontrola hlađenja: Strategijska kontrola hlađenja izbjegava deformaciju dijelova i odvajanje slojeva te ne uzrokuje brzo i nejednoliko skupljanje.

Softver i sekcijoniranje: Digitalni prevoditelj

Algoritmi sekcijoniranja: Softver koji prevodi 3D model (STL, STEP) u naredbe pisača (G-kod) duboko je uključen u proces sekcijoniranja. Kompleksne geometrije, prekvisi, tanke stijenke mogu se bolje obraditi, a putanje alata mogu se optimizirati za veću točnost zahvaljujući kompleksnim algoritmima.

Kompenciranje i podešavanje: Kvalitetan softver za sekcijoniranje omogućuje unos specifičnih podataka o kompenzaciji stroja:

• Kompenzacija horizontalnog širenja/skupljanja: Dodaje prilagođenu širinu traka koje su neznatno ekstrudirane kroz mlaznicu i prilagođava vanjske dimenzije.

• Spljoštenje prvog sloja: Presudno za prianjanje na bazu, jer daje izvrstan referentni položaj stvarne pozicije Z-dimenzije.

• Strategije strukturalne podrške: Odabrane topologije strukturalne podrške generiraju pametne strukture podrške koje ograničavaju kontakt, čime se minimizira ožiljavanje i gubitak dimenzija površine.

Ponašanje materijala: Razumijevanje sredstva

Ugrađeno skupljanje/krivljenje: Skoro svaka tvar se skuplja dok se hladi između rastopljenog i čvrstog stanja. Polukristalni polimeri (kao što su mnogi nyloni, PEEK) skupljaju se znatno više nego amorfni (kao što su ABS, PC). Ovo se kompenzira preciznom kontrolom temperature kod industrijskih pisača, ali odabir materijala je važan s obzirom na potrebe stabilnosti dimenzija.

Osetljivost na vlagu: Velik broj inženjerskih polimera hidroskopični su. Voda prije tiskanja isparava u mlaznici, stvarajući prazan prostor i niti slojevi se ne lijepe, površina postaje gruba i dimenzije nesigurne. Strogo sušenje materijala je obavezno.

Dosljednost materijala: Filamenti/pulveri industrijskog kvaliteta s visokim kvalitetom materijala dosljedni su u promjeru/veličini čestica i sastavu, tako da su tok i skupljanje tijekom obrade predvidivi.

Kontrola okoliša i naknadna obrada: Završni detalji

Ambijentalni uvjeti: Sve što stvara promaje ili velike promjene temperature u prostoriji, poput izravnog strujanja zraka ili naglih promjena temperature, može dovesti do nejednolikog hlađenja i izobličenja. Pisač ima unutarnje termalno upravljanje koje je dobro podržano stabilnim uvjetima okoliša.

Učinci naknadne obrade: Određeni procesi završne obrade mogu promijeniti konačne dimenzije; U nekim slučajevima postoje metode završne obrade (poput toplinske obrade za uklanjanje napetosti, kemijskog glađenja ili mehaničke obrade) koje utječu na konačne dimenzije. Te moguće promjene potrebno je razumjeti i uzeti ih u obzir tijekom faze dizajniranja i tiskanja, kada aplikacija zahtijeva uske tolerancije.

Postizanje vrhunske preciznosti: Simfonija, a ne solo nastup

Ne postoji univerzalno rješenje za dimenzionalnu točnost industrijskog 3D ispisivanja. Sinteza snažne, kalibrirane opreme, naprednog softvera prilagođenog stroju i materijalu, temeljitog razumijevanja materijala i sposobnosti kontrole okolnih uvjeta čini ovaj proces uspješnim. Pažljivim razmatranjem svakog od ovih aspekata, proizvođači ostvaruju puni potencijal industrijske aditivne proizvodnje, stvarajući funkcionalne dijelove koji mogu izdržati čak i najzahtjevnija dimenzionalna ograničenja i dovesti do uspjeha u stvarnim primjenama.