Въпреки че при 3D принтирането се получават доста подробни модели, които изглеждат почти идентични с CAD изображението, точността на размерите и допустимите отклонения не са напълно идентични. Това е нещо, наречено свиване, което се случва при 3D принтирането и което вероятно дори не забелязвате.

Замислих се колко точно се свива 3D печатът - идеален въпрос за тези, които искат да създават функционални обекти, изискващи строги допуски, затова реших да разбера и да го споделя с вас.

В тази статия ще разгледаме какво представлява свиването, с колко могат да се свият вашите 3D отпечатъци и каква е добрата компенсация за свиване.

Какво представлява свиването при 3D принтирането?

Свиването при 3D принтирането е намаляването на размера на крайния модел поради температурните промени от разтопения термопласт към охладените екструдирани слоеве материал.

По време на печатането екструдерът разтопява нишката за печат, за да създаде 3D модела, и материалът се разширява по време на този процес. След като слоевете започнат да се охлаждат веднага след екструдирането, това води до увеличаване на плътността на материала, но до намаляване на размера му.

Повечето хора няма да разберат, че това се случва, докато не създадат модел, който изисква малко по-голяма точност на размерите.

Свиването не е проблем при отпечатването на естетически модели като произведения на изкуството, вази и играчки. Когато започнем да преминаваме към обекти с малки допуски като калъф за телефон или стойка, свързваща обекти, свиването ще се превърне в проблем за решаване.

То се появява при почти всеки процес на 3D принтиране поради свързаните с него температурни колебания. Но скоростта, с която се появява, варира в зависимост от няколко фактора.

Тези фактори са използваният материал, температурата, технологията на печат и времето за втвърдяване на отпечатъците от смола.

От всички тези фактори може би най-важният фактор, който влияе върху свиването, е използваният материал.

Видът на използвания материал оказва влияние върху това колко ще се свие моделът.

Температурата на отпечатване и скоростта на охлаждане също са важни фактори. Свиване може да се получи, ако моделът се отпечатва при висока температура или се охлажда твърде бързо, което означава, че пластмасите с по-висока температура са по-склонни към свиване.

Бързото неравномерно охлаждане може дори да доведе до изкривяване, което може да повреди модела или напълно да унищожи отпечатъка. Повечето от нас са се сблъсквали с това изкривяване, независимо дали то идва от течение или просто от много студена стая.

Нещо, което помогна за моето изкривяване, което наскоро приложих, е използването на изолационна подложка за отопляемо легло HAWKUNG под моя Ender 3. Тя не само помага за изкривяването, но и ускорява времето за отопление и поддържането на по-постоянна температура на леглото.

И накрая, видът на използваната технология за печат също определя степента на свиване, установена в модела. По-евтините технологии като FDM обикновено не могат да се използват за изработване на висококачествени части със строги допуски.

Технологиите SLS и металоструйно леене оправдават високата си цена с производството на точни модели.

За щастие има много начини за отчитане на свиването, които ни позволяват да произвеждаме точни по размер части без особени затруднения, но трябва да познавате правилните техники.

Колко се свиват отпечатъците от ABS, PLA & PETG?

Както споменахме по-рано, степента на свиване зависи до голяма степен от вида на използвания материал. Тя е различна при различните материали. Нека разгледаме три от най-широко използваните материали за 3D печат и как те се справят със свиването:

PLA

PLA е органичен, биоразградим материал, който се използва и в FDM принтерите. Той е един от най-популярните материали, използвани в 3D принтирането, тъй като е лесен за принтиране и също така нетоксичен.

PLA страда от малко свиване, чувайки степен на свиване между 0,2%, до 3%, тъй като това е по-ниска температура термопластик.

PLA нишките не се нуждаят от високи температури, за да бъдат екструдирани, температурата на печат е около 190 ℃, което е по-малко от тази на ABS.

Свиването на PLA може да бъде намалено и чрез печат в затворена среда или просто чрез увеличаване на мащаба на модела, за да се компенсира свиването.

Това работи, защото намалява бързите промени в температурата и намалява физическото натоварване на модела.

Мисля, че тези проценти на свиване зависят от марката и производствения процес, а дори и от цвета на самата нишка. Някои хора са установили, че по-тъмните цветове са склонни да се свиват повече от по-светлите.

ABS

ABS е материал за печат на петролна основа, използван в FDM принтерите. Използва се широко поради високата си якост, устойчивост на топлина и гъвкавост. Може да се намери във всичко - от калъфи за телефони до лего.

ABS има наистина висока степен на свиване, така че ако ви трябват 3D отпечатъци с точни размери, бих се опитал да избегна използването ѝ. Виждал съм хора да коментират, че степента на свиване е от 0,8% до 8%.

Сигурен съм, че това са екстремни случаи и ще можете да намалите това с правилната настройка, но това е добра демонстрация, която показва колко лошо може да стане свиването.

Един от основните начини за намаляване на свиването е да се печата при подходящи температури на нагрятото легло.

Използването на правилно калибрирано нагряващо се легло помага за залепването на първия слой и също така помага да се предотврати охлаждането на долния слой твърде бързо в сравнение с останалата част от отпечатъка, за да се избегне изкривяване.

Друг съвет за намаляване на свиването е да печатате в затворена камера. Така 3D печатът се изолира от външни въздушни течения, за да не се охлажда неравномерно.

Затворената камера поддържа стабилна температура, близка до тази на пластмасата, до приключване на печата, като всички секции могат да се охлаждат с еднаква скорост.

Чудесен корпус, който хиляди хора са използвали и ползвали, е огнеупорният и прахоустойчив корпус Creality от Amazon. Той поддържа постоянна температурна среда и е много лесен за инсталиране и поддръжка.

Освен това тя осигурява по-голяма безопасност при пожар, намалява звуковите емисии и предпазва от натрупване на прах.

PETG

PETG е друг широко използван материал за 3D принтиране поради феноменалните си свойства. Той съчетава структурната здравина и издръжливост на ABS с лекотата на принтиране и липсата на токсичност на PLA.

Това го прави подходящ за използване в много приложения, изискващи висока якост и безопасност на материала.

Нишките от PETG са с най-ниска степен на свиване - 0,8%. 3D моделите, изработени с PETG, са сравнително стабилни по отношение на размерите в сравнение с други. Това ги прави идеални за изработване на функционални отпечатъци, които трябва да отговарят на малко по-строги допуски.

За да се компенсира или намали свиването при печат на PETG, моделът може да се увеличи с коефициент 0,8 % преди печат.

Как да постигнем правилната компенсация на свиването при 3D печат

Както видяхме по-горе, свиването може да бъде намалено по няколко начина. Но остава фактът, че колкото и да се прави, свиването не може да бъде елиминирано. Ето защо е добра практика да се опитате да отчетете свиването, когато подготвяте модела за печат.

Правилната компенсация на свиването помага да се отчете намаляването на размера на моделите. Някои софтуери за печат разполагат с предварителни настройки, които автоматично правят това за вас, но в повечето случаи това трябва да се направи ръчно.

Изчисляването на вида компенсация на свиването, която трябва да се приложи, зависи от три неща - използвания материал, температурата на печат и геометрията на модела.

Комбинацията от всички тези фактори ще даде представа за това колко се очаква да се свие печатът и как да се компенсира това.

Постигането на правилното свиване може да бъде итеративен процес, известен още като проба и грешка. Степента на свиване може дори да варира при различните марки от един и същи вид материал.

Затова един чудесен начин за измерване и количествено определяне на свиването е първо да отпечатате тестов модел и да измерите свиването. Получените данни могат да се използват за създаване на математически обоснована компенсация на степента на свиване.

Чудесен начин за измерване на свиването е използването на този обект за изчисляване на свиването от Thingiverse. Един потребител го описва като "Един от най-добрите общи инструменти за калибриране". Много други потребители споделят благодарностите си със създателя на този CAD модел.

Стъпките са следните:

• Отпечатайте тестовия детайл, като използвате избраната от вас нишка и настройките на режещия инструмент, които възнамерявате да използвате.
• Измерете и въведете данните в електронната таблица (моята е споделена на адрес //docs.google.com/spreadsheets/d/14Nqzy8B2T4-O4q95d4unt6nQt4gQbnZm_qMQ-7PzV_I/edit?usp=sharing).
• Актуализиране на настройките на слайсера

Искате да използвате този лист на Google и да направите ново копие, което можете да редактирате сами отначало. Инструкциите ще намерите на страницата на Thingiverse за повече подробности.

Ако искате наистина точна компенсация, всъщност можете да изпълните итерацията два пъти, но производителят твърди, че само една итерация е достатъчна, за да се постигне толеранс от 100um (0,01 mm) за 150-милиметров детайл.

Един потребител каза, че просто мащабира моделите си до 101% и това работи доста добре за него. Това е наистина прост начин на разглеждане на нещата, но може да бъде успешен за бързи резултати.

Можете също така да използвате настройката, наречена хоризонтално разширение, която регулира размера на вашите 3D отпечатъци в измеренията X/Y, за да компенсира промените в размера при охлаждане и свиване на модела.

Ако създавате моделите сами, можете да коригирате допустимите отклонения в самия модел и с повече практика ще можете да отгатнете правилните допустими отклонения за вашия конкретен дизайн.