Що впливає на точність розмірів у промислових 3D-принтерах

У виробництві шестерня, яка відрізняється на частки міліметра, може зупинити виробництво, або прототипна деталь із неправильно виточеними отворами може скасувати випробування. Найважливішою стороною успішного промислового 3D-друку є висока точність розмірів, тобто та сфера 3D-друку, яка вимірює ступінь, у якій можна передбачувано виготовляти деталі з необхідною точністю, передбаченою оригінальним цифровим проектом. Проте ця точність не є автоматичною, а є результатом низки факторів, які необхідно опанувати.

Стабільність та калібрування апаратури: фізична основа

Точність системи руху: Ключем до досягнення високої точності є механічний рух друкувальної машини. Для цього використовуються крокові двигуни високої роздільної здатності (як правило, з мікрокрокуванням), спеціально виготовлені дуже точні гвинти або лінійні напрямні та жорсткі рами. Люфт, вібрація та невирівнювання осей X, Y і Z перетворюються на похибки деталі. Дуже важливо регулярно калібрувати ці системи.

Термокерування: Функція сталого контрольованого тепла є суттєвою. Це передбачає:

• Температура сопла: Простий контроль для досягнення стабільного потоку та в'язкості матеріалу.

• Температура камери/платформи побудови: Особливо важливо при роботі з високоякісними матеріалами (особливо схильними до деформації матеріалами, такими як PEEK, PEKK, нейлон). Однорідне нагрівання зменшує внутрішні напруження та спотворення завдяки тепловому стисненню шарів під час охолодження.

• Контроль охолодження: Стратегічний контроль охолодження усуває викривлення та відрив шарів, а також запобігає швидкому та нерівномірному зсіданню.

Програмне забезпечення та тривимірне розшарування: Цифровий перекладач

Алгоритми тривимірного розшарування: Програмне забезпечення, яке перетворює 3D-модель (STL, STEP) у команди для друку (G-код), глибоко вплетене в процес розшарування. Складні геометрії, звиси, тонкі стінки можуть бути краще оброблені, а траєкторія руху інструменту може бути оптимізована завдяки складним алгоритмам.

Компенсація та налаштування: За допомогою якісного програмного забезпечення для тривимірного розшарування можна вводити специфічні для машини дані компенсації:

• Компенсація горизонтального розширення/зсідання: Додає незначно збільшену ширину ниток, що витіснені соплом, і коригує зовнішні розміри.

• Стиснення першого шару: Є ключовим фактором, тому що адгезія до платформи забезпечує чудну точку відліку для реальної позиції початку координат по осі Z.

• Стратегії опорної структури: вибрані топології опорних структур генерують розумні опорні структури, які обмежують контакт, що призводить до мінімального рубця та втрати розміру поверхні.

Поведінка матеріалу: Розуміння середовища

Внутрішнє зсідання/вигинання: практично будь-яка речовина стискається при охолодженні між розплавленим і твердим станом. Напівкристалічні полімери (такі як багато нейлонів, PEEK) стискаються значно більше, ніж аморфні (такі як ABS, PC). Це компенсується тим, що промислові принтери мають точний контроль температури, але вибір матеріалу є важливим залежно від потреб у стабільності розмірів.

Чутливість до вологи: велика кількість інженерних полімерів гігроскопічна. Зволоження перед друкуванням випаровується в соплі, створюючи порожній простір, і шари не прилипають один до одного, шорстка поверхня та невизначеність розмірів. Суворе сушіння матеріалів є обов'язковим.

Стабільність матеріалу: Промислові нитки/порошки високоякісного матеріалу мають стабільний діаметр/розмір частинок і склад, щоб потік і усадка під час обробки були передбачуваними.

Контроль навколишнього середовища та остаточна обробка: Останні штрихи

Температурні умови: Будь-що, що створює сильний рух повітря або значні зміни температури в приміщенні, наприклад, безпосереднє розташування поруч із сильним потоком повітря або різкими перепадами температури, може призвести до нерівномірного охолодження та деформації. Внутрішня система термокерування принтера добре працює за стабільних умов навколишнього середовища.

Вплив остаточної обробки: Певні процеси остаточної обробки можуть змінювати кінцеві розміри; у деяких випадках існують методи обробки (наприклад, зняття залишкових напружень термічною обробкою, хімічне вирівнювання або механічна обробка), які впливають на кінцеві розміри. Ці можливі зміни необхідно враховувати на етапах проектування та друку, якщо застосування вимагає високої точності.

Досягнення максимальної точності: симфонія, а не сольна виступа

І не існує готового рішення для забезпечення розмірної точності промислового 3D-друку. Синергія добре відкаліброваного обладнання, передового програмного забезпечення, адаптованого до машини й матеріалу, глибокого розуміння матеріалу та здатність контролювати вплив навколишнього середовища невпинно забезпечують його ефективну роботу. Уважно враховуючи кожен із цих аспектів, виробники реалізують увесь потенціал промислового адитивного виробництва, друкуючи працездатні деталі, які можуть витримати навіть найсуворіші вимоги до розмірів і забезпечити успіх у реальних застосуваннях.