Prestaties van 3D-printer op grote schaal: snelheid, afmetingen en nauwkeurigheid

Het grootste bouwvolume van DOWELL (model DL1824-16) bedraagt 1.800 × 2.400 × 1.600 mm. Dit model beschikt over een robuust aluminiumlegeren frame met een dikte van 80 cm, een hoge printsnelheid van 500 mm/s en een nauwkeurig automatisch nivelleringsysteem, wat een optimale balans garandeert tussen snelheid, afmeting en precisie.

Afmeting, snelheid en nauwkeurigheid worden doorgaans gepresenteerd als drie onafhankelijke specificaties; echter, in grootformaat 3D-printers , delen zij dezelfde "begroting" — wat betekent dat zij onderling beperkende middelen zijn. Het verbeteren van één aspect vereist vaak een compromis op de andere twee.

De volgende paragraaf legt de werking van deze "begroting" uit en geeft richtlijnen voor het prioriteren van deze drie kenmerken op basis van uw specifieke productievereisten.

Drie specificaties, één begroting

Noindustriële 3D-printer houdt alle drie op volledige sterkte vast. Een positioneringsnauwkeurigheid van 0,02 mm gemeten over een verplaatsing van 300 mm en dezelfde waarde gehandhaafd over een verplaatsing van 2.400 mm zijn niet hetzelfde prestatiebewijs met andere cijfers.

Stijfheid, bewegende massa en reisafstand nemen allemaal toe met de omvang, terwijl de frameprofielafmetingen en motorkoppel sneller moeten toenemen om hetzelfde resultaat te behouden. Dat is de driehoekige dilemma in één zin: twee van deze drie factoren kunnen worden gekocht, waardoor de derde het compromis wordt. Koppel een grote omvang aan strakke toleranties, en snelheid is wat je opgeeft. Koppel snelheid aan strakke toleranties, en de omvang blijft bescheiden. Samen nemen omvang en snelheid echter nauwkeurigheid tot een relatieve term.

Waarom afmeting de printtijd sneller vermenigvuldigt dan de omvang toeneemt

Het bouwvolume van de 3D-printer is wat een koper van een specificatieblad afleest. Filament is wat de machine aanbrengt, en dat schaalt met de derde macht. Vergroot een onderdeel met de helft — van de 1.200 mm omvang naar de 1.800 mm omvang — en dezelfde geometrie vereist 3,4 keer zoveel filament.

Smeltsnelheid is een eigenschap van de hotend, niet van het frame. De DOWELL DMplus-serie bereikt een maximum van ongeveer 400 gram per uur; de DMpro-, DL- en DF-machines hebben een capaciteit van 1.000 gram; de DP-A-schroefextruder, die wordt gevoed met pellets in plaats van staaf, bereikt 4.000–5.000 gram. Vergroot het bouwvolume, en het maximale depositiepercentage blijft ongewijzigd.

Wat levert een 3D-printer met groot formaat dan eigenlijk op? Niet een snellere seconde. Wel een onderdeel in één stuk. Een volledig formaat behuizing, in één enkele printcyclus afgedrukt, vervangt vier segmenten die moeten worden samengevoegd, uitgelijnd en afgewerkt — uren werk, plus een naad op elke aansluiting.

Reisafstand is de belasting op nauwkeurigheid

Hoekfouten vertalen zich in lineaire fouten, evenredig aan de afstand. Één boogminuut misuitlijning — onzichtbaar bij visuele inspectie — verplaatst de nozzle met 0,47 mm over een reisafstand van 1.600 mm, en met 0,06 mm over 200 mm. Er is niets aan de machine veranderd. Alleen het bouwvolume.

Thermische uitzetting volgt dezelfde regel. Staal rekt ongeveer 12 micrometer per meter uit per graad Celsius, dus een frame van 1800 mm verschuift ongeveer 0,065 mm bij een temperatuurschommeling van drie graden in de werkplaats, terwijl een frame van 300 mm slechts 0,011 mm verschuift. Een enkel cijfer staat op twee specificatiebladen, maar na opwarming van de werkplaats is slechts één ervan nog geldig.

Daarom betekent een bewering van 0,02 mm niets, tenzij deze wordt geleverd met een afstand én een temperatuur. Een groot formaat 3d printer die beide beantwoordt, beschrijft een constructie; een die geen van beide beantwoordt, beschrijft een brochure.

Verbuiging neemt toe met de derde macht van de overspanning

Een balk die aan beide uiteinden wordt ondersteund, buigt door met de derde macht van de niet-ondersteunde lengte: verdubbel de overspanning en het midden zakt acht keer zo ver bij dezelfde doorsnede. Dat is de rekenkundige basis achter elk dik frame in deze klasse, en de reden waarom een 80 mm zwaarlastframe onder de DL-serie is geplaatst.

Schal dit op naar een positie van de loopwagen met een nauwkeurigheid van honderdsten van een millimeter op meer dan een meter afstand van de lagers, en de stijfheid moet ergens vandaan komen: staalprofielen voegen massa toe, massa voegt de kracht toe om die te verplaatsen, en die kracht werkt weer terug op het frame. Remmotoren op dezelfde assen houden de positie vast zodra de loopwagen stopt, zodat zwaartekracht geen rol speelt tussen bewegingen door.

Waar een grote machine snelheid wint, en waar niet

Twee factoren bepalen hoe snel een groot onderdeel wordt afgewerkt: hoeveel het nozzle-head kan smelten, en hoe grof de spuitdraad mag zijn. Beide zijn beslissingen over het onderdeel zelf.

Een volledig formaat behuizing die zal worden geschuurd, geschilderd of gelijmd, heeft zelden een fijne oppervlakstructuur nodig, dus kan deze met een spoeldiameter van 1,2 mm of 1,6 mm, of met de korrelvormige 3,0 mm-diameter werken en een dikke laag aanbrengen. Een aansluitvlak op datzelfde onderdeel kan dat echter niet. Dat is de praktische afweging tussen snelheid en nauwkeurigheid: een brede spoeldiameter levert snelle, grove resultaten, en grof betekent een tolerantiekostenpost voor elk oppervlak dat tegen een ander oppervlak moet passen.

De positioneringsnauwkeurigheid is slechts één van drie nauwkeurigheidsfactoren op deze schaal, en vaak is het niet de grootste. De krimp is de tweede: ABS en ASA krimpen ongeveer 0,5–0,8% bij afkoeling, wat onzichtbaar is bij een 20 mm houder, maar doorslaggevend bij een volledig formaat shell waarbij boutgaten op 1500 mm afstand tot wel 12 mm van de positie in het bestand terechtkunnen komen. De derde is de spuitdraad zelf, die geen detail fijner dan zijn eigen breedte kan weergeven. Een hoog precisie 3d printer met een as van 0,02 mm mist nog steeds een passende pasvorm als deze twee factoren niet worden beheerd.

Rangschikking van grootte, snelheid en nauwkeurigheid per werkstuk

Begin waar tolerantie geen probleem is: volledig formaat shells, patronen en gereedschap. Een ruime marge is op alle drie aanvaardbaar en de breedste boring is beschikbaar, dus de omvang en het smeltpotentieel bepalen de machine. Voeg een frame toe dat weerstand biedt tegen doorbuiging en de lijst is compleet — hoge nauwkeurigheid is hier niet de doorslaggevende factor.

Montagehulpmiddelen, malen en samenstellingsonderdelen draaien dat om. Uitwisselbaarheid is de maatstaf — het tiende onderdeel moet passen op het eerste — en de bevestigingsmiddelen moeten uitlijnen, dus besturing met terugkoppeling en een positioneringsnauwkeurigheid die over een afstand is gespecificeerd, zijn belangrijker dan een grotere bouwruimte. Hun natuurlijke toepassingsgebied is een matige bouwgrootte, niet de grootste op de vloer.

Geproduceerde detailonderdelen in partijen trekken de andere kant op: een fijne boring, een bescheiden bouwruimte en snelheid als hoogste prioriteit. Fijne boringen en grote bouwruimten staan tegenover elkaar — elk scherp profiel verkleint de spuitbaan en elke dunne laag verlengt de bewerkingsduur. Details horen op de kleinere machine; volledig-grote onderdelen op de grotere.

Alleen unieke productie in middelgrote oplages vraagt om evenwicht: een middelgrote bouwruimte, het midden van het smeltbereik en een tolerantieband die in millimeters — niet in honderdsten — wordt opgegeven.

De conclusie

Eén machine kan niet tegelijk sterk zijn op alle drie de kenmerken: hetzelfde frame, dezelfde massa en dezelfde reisafstand bepalen de kosten. Een grote 3D-printer koopt een onderdeel in één stuk en berekent uren daarvoor — plus een tolerantieband die breder wordt met elke meter afgelegde afstand.

Onze werkplaats beslaat 12.000 m² en we hebben meer dan 12 jaar besteed aan het bouwen van deze machines; 220+ technici ondersteunen 9.600+ samenwerkende klanten — lang genoeg om te weten welk van de drie een bepaalde klus daadwerkelijk nodig heeft.

Stuur ons het onderdeel, de kritieke afmetingen en de hoeveelheid — onze engineers sturen u vervolgens het model en de tolerantieband terug die zij zouden offreren.