สิ่งที่มีผลต่อความเที่ยงตรงด้านมิติในเครื่องพิมพ์ 3 มิติสำหรับอุตสาหกรรม

ในการผลิต หากเฟืองมีความคลาดเคลื่อนเพียงเศษส่วนของมิลลิเมตร อาจทำให้การผลิตต้องหยุดชะงักลง หรือชิ้นส่วนต้นแบบที่เจาะรูผิดพลาดอาจทำให้การทดสอบต้องล้มเหลว ด้านที่สำคัญที่สุดในการมีเครื่องพิมพ์ 3 มิติสำหรับอุตสาหกรรมที่ประสบความสำเร็จคือความแม่นยำสูงตามมิติ กล่าวคือ ด้านความสำเร็จของการพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งวัดระดับที่สามารถผลิตชิ้นส่วนให้มีความแม่นยำตามที่แบบดิจิทัลต้นฉบับกำหนดไว้ได้อย่างเชื่อถือได้ อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำนี้ไม่ได้เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ แต่เป็นผลจากการควบคุมปัจจัยต่าง ๆ ที่ต้องได้รับการจัดการอย่างเชี่ยวชาญ

เสถียรภาพและการปรับเทียบฮาร์ดแวร์: ฐานทางกายภาพ

ความแม่นยำของระบบการเคลื่อนที่: หัวใจสำคัญของการรักษาความแม่นยำอยู่ที่การเคลื่อนที่เชิงกลของเครื่องพิมพ์ ซึ่งต้องใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ความละเอียดสูง (โดยทั่วไปจะเป็นแบบไมโครสเต็ป) ลูกสกรูนำทางหรือรางเลื่อนที่ผลิตขึ้นเป็นพิเศษเพื่อความแม่นยำสูง รวมถึงโครงสร้างที่แข็งแรง มั่นคง การเคลื่อนที่กลับทิศ (Backlash) การสั่นสะเทือน และการไม่ตรงแนวของแกน X, Y และ Z จะถูกแปลงเป็นข้อผิดพลาดของชิ้นงาน ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องปรับเทียบระบบเหล่านี้อย่างสม่ำเสมอ

การจัดการอุณหภูมิ: คุณสมบัติของความร้อนที่ควบคุมได้อย่างเสถียรเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งครอบคลุมถึง:

• อุณหภูมิของหัวฉีด (Nozzle): การควบคุมที่ง่ายเพื่อให้ได้การไหลและระดับความหนืดของวัสดุที่คงที่

• อุณหภูมิของห้องสร้างชิ้นงาน/แพลตฟอร์ม: มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อใช้วัสดุประสิทธิภาพสูง (โดยเฉพาะวัสดุที่มีแนวโน้มบิดงอได้ง่าย เช่น PEEK, PEKK, ไนลอน) สภาพแวดล้อมที่ให้ความร้อนอย่างสม่ำเสมอจะช่วยลดแรงดึงภายในและความเสียรูปที่เกิดจากการหดตัวจากความร้อนของแต่ละชั้นขณะเย็นตัว

• การควบคุมการเย็น: การควบคุมการเย็นอย่างมีกลยุทธ์จะช่วยป้องกันไม่ให้ชิ้นงานบิดงอและชั้นงานยึดติดกัน และไม่ทำให้เกิดการหดตัวอย่างรวดเร็วและไม่สม่ำเสมอ

ซอฟต์แวร์และการแบ่งชั้น: ตัวแปลดิจิทัล

อัลกอริทึมการแบ่งชั้น: ซอฟต์แวร์ที่แปลงแบบจำลอง 3 มิติ (STL, STEP) ให้เป็นคำสั่งสำหรับเครื่องพิมพ์ (G-code) มีบทบาทสำคัญในกระบวนการแบ่งชั้น ด้วยอัลกอริทึมที่ซับซ้อน ทำให้สามารถจัดการกับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน มุมยื่น ผนังบางๆ ได้ดีขึ้น และสามารถปรับแต่งเส้นทางการทำงานของเครื่องมือให้แม่นยำมากยิ่งขึ้น

การชดเชยและการปรับจูน: ด้วยซอฟต์แวร์การแบ่งชั้นที่ดี สามารถป้อนข้อมูลการชดเชยเฉพาะของเครื่องจักรเข้าไปได้

• การชดเชยการขยาย/การหดตัวในแนวระดับ: เพิ่มความกว้างที่ปรับแล้วของเส้นวัสดุที่ถูกอัดออกมาจากหัวฉีดเล็กน้อย และปรับขนาดภายนอกให้แม่นยำมากขึ้น

• การอัดแน่นชั้นแรก: มีความสำคัญมาก เนื่องจากช่วยให้ฐานยึดติดแน่น ซึ่งเป็นจุดอ้างอิงที่ดีสำหรับตำแหน่งจริงของจุดกำเนิดในแกน Z

• กลยุทธ์โครงสร้างรองรับ: ท็อปโลยีโครงสร้างรองรับที่เลือกไว้ จะสร้างโครงสร้างรองรับอัจฉริยะที่จำกัดการสัมผัส ทำให้รอยแผลเป็นและขนาดพื้นผิวที่เสียไปมีน้อยที่สุด

พฤติกรรมของวัสดุ: การเข้าใจตัวกลาง

การหดตัว/บิดงอโดยธรรมชาติ: เกือบทุกสารจะหดตัวเมื่อเย็นลงระหว่างสถานะหลอมเหลวและสถานะของแข็ง โพลิเมอร์กึ่งผลึก (เช่น ไนลอนหลายชนิด, PEEK) จะหดตัวมากกว่าโพลิเมอร์อะมอร์ฟัส (เช่น ABS, PC) อย่างชัดเจน ซึ่งปัญหานี้จะถูกชดเชยด้วยเครื่องพิมพ์อุตสาหกรรมที่ควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ แต่การเลือกวัสดุให้เหมาะสมกับความต้องการด้านความเสถียรของขนาดก็มีความสำคัญมาก

ความไวต่อความชื้น: โพลิเมอร์วิศวกรรมจำนวนมากดูดซับความชื้นได้ดี การให้น้ำก่อนการพิมพ์จะทำให้ความชื้นแห้งไปที่หัวฉีด ทำให้เกิดช่องว่าง ชั้นวัสดุไม่ยึดติดกัน พื้นผิวขรุขระ และขนาดไม่แน่นอน การอบแห้งวัสดุอย่างเข้มงวดจึงเป็นสิ่งจำเป็น

ความสม่ำเสมอของวัสดุ: เส้นใย/ผงเกรดอุตสาหกรรมที่มีคุณภาพสูงมีความสม่ำเสมอในเส้นผ่านศูนย์กลาง/ขนาดอนุภาคและองค์ประกอบ ทำให้การไหลและการหดตัวขณะแปรรูปสามารถคาดการณ์ได้

การควบคุมสิ่งแวดล้อมและการทำผิวหลังพิมพ์: สัมผัสสุดท้าย

สภาพแวดล้อม: สิ่งใดก็ตามที่ก่อให้เกิดลมพัดหรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมากภายในห้อง เช่น การตั้งเครื่องเผชิญหน้ากับลมแรง หรืออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงมาก อาจทำให้การเย็นตัวไม่สม่ำเสมอและเกิดการบิดงอ ตัวเครื่องพิมพ์มีระบบจัดการอุณหภูมิภายในที่ทำงานได้ดีเมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่เสถียร

ผลของการทำผิวหลังพิมพ์: ขั้นตอนการทำผิวบางอย่างอาจเปลี่ยนแปลงมิติสุดท้ายได้; ในบางกรณี มีวิธีการทำผิว (เช่น การผ่อนคลายความเครียดด้วยความร้อน, การทำให้ผิวเรียบด้วยสารเคมี หรือการกลึง) ที่ส่งผลต่อมิติสุดท้าย ซึ่งการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นเหล่านี้จำเป็นต้องเข้าใจและคำนึงถึงตั้งแต่ขั้นตอนออกแบบและการพิมพ์ เมื่อการใช้งานต้องการความแม่นยำสูง

การบรรลุความแม่นยำสูงสุด: การประสานเสียง ไม่ใช่การแสดงเดี่ยว

และไม่มีทางแก้ไขแบบครบวงจรสำหรับความแม่นยำด้านมิติของการพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรม เนื่องจากความสำเร็จเกิดจากความร่วมมือของฮาร์ดแวร์ที่ได้รับการปรับเทียบอย่างแม่นยำ ซอฟต์แวร์ขั้นสูงที่ถูกออกแบบมาเฉพาะสำหรับเครื่องจักรและวัสดุที่ใช้ ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับวัสดุ และความสามารถในการควบคุมสภาพแวดล้อมอย่างมีประสิทธิภาพ โดยเมื่อให้ความสำคัญกับทุกปัจจัยข้างต้นอย่างรอบคอบ ผู้ผลิตจะสามารถใช้ศักยภาพของระบบการผลิตแบบเติมวัสดุในอุตสาหกรรมได้อย่างเต็มที่ พิมพ์ชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริง ซึ่งสามารถทนต่อข้อกำหนดด้านมิติที่เข้มงวดที่สุด และนำไปสู่ความสำเร็จในการใช้งานจริง