Problemen met de hechting aan het bouwplatform in printers met groot volume

Grote 3D-printers bieden het potentieel om een ongekende capaciteit te ontgrendelen voor het produceren van grote prototypen, gereedschappen en afgeronde onderdelen binnen één printsessie. Maar een dergelijke schaal brengt onvermijdelijk aanhoudende hoofdpijnen met zich mee, waarbij de hechting van het bouwplateau vaak het draaipunt wordt tussen succes en uiterst kostbare en tijdrovende problemen. Ook de grootte van de onderdelen of printbedden stelt unieke uitdagingen, die op hun beurt ook eigen oplossingen vereisen.

Waarom schaal hechtingsproblemen vergroot:

1.Verhoogde thermische spanningen: Grotere prints bevatten tientallen keren meer materiaal. Wanneer dit type materiaal krimpt en afkoelt, ontstaan er grote interne spanningen. Dergelijke krachten concentreren zich in de eerste laag aan de interface met het plateau. Het koelverschil in een groot oppervlak is op een breder bed nog groter, wat leidt tot hogere vervormingskrachten die de randen omhoog trekken.

2.Verheffings- en vervormingsmomenten: Een groot, plat stuk is een lange hefboom. De geringste vervorming/optrekking aan een hoek is een enorm mechanisch voordeel, in de poging om de gehele print van het bed te krijgen. Een kleine lift is voldoende voor een kleine print, maar bij een grote print wordt dit vatbaar voor degradatie tot een catastrophale loskoppeling.

3.Oppervlakteoneffenheden: Het behalen van een perfecte, gelijkmatige platheid en vlak op top van een uitzonderlijk groot bouwoppervlak is gewoonweg moeilijker. Opvallend is dat verschillen in hoogte of bobbels of holtes die bij een klein bed geen probleem zouden zijn, bij een groot eerste laag die zich over de gehele oppervlakte uitstrekt, juist vervelend worden. Olieën, stofdeeltjes, enz. hebben ook meer oppervlakte om op neer te slaan.

4.Uitgebreide Printtijden: Grote prints nemen uren, zelfs dagen in beslag. Deze langere periode verlengt de tijd waarin thermische spanningen zich kunnen opbouwen en kunnen zij werken langs het hechtingsoppervlak. De aard van de omgeving, zoals tocht of temperatuurveranderingen in de ruimte, heeft ook een groter cumulatief effect gedurende de tijd.

5.Materiaalgedrag: Materialen die neigen tot krimpen en opkrullen (zoals ABS, nylon, zelfs een grote PETG print) doen dit op grotere schaal nog sterker. De ontstane krachten kunnen vrij gemakkelijk de normale hechtingstechnieken te boven gaan.

Strategieën voor het waarborgen van hechtingsgeslaagdheid bij grote schaal:

Het overwinnen van deze uitdagingen vereist een veelzijdige aanpak:

1.Zorgvuldige Bed Voorbereiding:

Schoonmaken is van groot belang: Reinig het bouwoppervlak direct voorafgaand aan elke aanzienlijke print met hoogwaardige isopropylalcohol (IPA >90%) of speciale reinigers. De vijand is vingerafdrukken.

Precisievlakmaken: Maak optimaal gebruik van het vlakmaakmechanisme van het printbed (handmatig of automatisch). Vlakmaken gebeurt waar mogelijk om oneffenheden in het oppervlak over het gehele bed in kaart te brengen en te compenseren. Controleer regelmatig opnieuw.

Oppervlaktekeuze: Kies op basis van je voorkeursmateriaal (bijvoorbeeld PLA/PETG = structuur-PEI, Nylon = garoliet, enz.) een bouwoppervlak dat goede hechting biedt. Maak het oppervlak glad en vrij van oneffenheden.

2.Optimaliseer instellingen eerste laag:

Vertraag: Print de eerste laag veel langzamer (bijvoorbeeld 15-30 mm/s). Hierdoor kan elke lijn exact worden geplaatst en vastgehecht vóór de volgende doorgang.

Iets samendrukken: De juiste nozzle-hoogte (Z-offset). De onderste laag moet iets worden samengedrukt om een maximaal contactoppervlak te garanderen, maar niet zo laag dat de nozzle over het oppervlak schraapt of verstopt.

Verhoog temperatuur: Stel de temperatuur van de nozzle en het printbed iets hoger tijdens het printen van de eerste laag dan voor de rest van het printproces. Dit verbetert de stroming en hechting van het materiaal.

3.Inzetten van robuuste hechtmiddelen:

Pandoeken: Een losse pandoek (5-15mm+) is in verschillende gevallen ook vereist. Hierdoor wordt het oppervlak dat met het bed moet hechten aanzienlijk vergroot en werkt dit als anker tegen de krachten die optreden door vervorming van de rand van het onderdeel.

Drijvers: In het geval van uiterst lastige materialen of geometrieën die zeer gevoelig zijn voor onherstelbare vervorming, kan een drijver de sterkste hechtondersteuning bieden en het model thermisch isoleren, maar dit verlengt de nabewerkingsduur en verbruikt meer materiaal.

Lijmen: Kwalitatief goede lijmen die als slurry zijn samengesteld en bestand zijn tegen hoge temperaturen (bijvoorbeeld speciaal voor ABS ontwikkelde slurries, op PVA gebaseerde lijmen of zelfs speciaal voor 3D-printen ontworpen haarsprays) werken uitstekend op grote oppervlakken. Breng gelijkmatig en dun aan.

4.Omgevingscontrole:

Gehuizen: Geef deze prints een flinke marge ten opzichte van ABS of Nylon, waarbij bijna alles zou profiteren van het gebruik van een behuizing. Het behuizen houdt een relatief hoge, constante omgevingstemperatuur aan alle zijden van de print, waardoor de afkoelsnelheid en temperatuurgradiënten afnemen, wat leidt tot verminderde vervorming. Tijdens het printen kunt u openingen in het behuizing maken, zodat er zo min mogelijk ventilatie is.

Tocht: Vermijd het plaatsen van de printer in de buurt van airconditioning-ventielen, ventilatoren, open ramen of deuren die ongelijkmatige afkoeling kunnen veroorzaken.

5. Modelontwerpoverwegingen:

Vermijd scherpe hoeken: Scherpe hoeken op grote vlakke oppervlakken zijn de 'hotspots' die vervorming van het oppervlak in goede doen. Het opdelen van de hoeken of het toevoegen van afrondingen aan de onderkant van het model helpt om de spanningen gelijkmatig over het model te verdelen.

Orientatie: Oriënteer het onderdeel, indien mogelijk, zodanig dat grote, volledig gesloten vlakke oppervlakken niet direct contact maken met het printbed. Dit kan soms worden opgelost door het model iets te kantelen.