Kuigi 3D-printimine toodab üsna üksikasjalikke mudeleid, mis näevad välja peaaegu identsed CAD-pildiga, ei ole mõõtmete täpsus ja tolerantsid täiesti identsed. Seda nimetatakse kahanemiseks, mis juhtub 3D-trükis, mida te tõenäoliselt isegi ei märka.

Mõtlesin, kui palju toimub 3D-trükkides kahanemine, mis on ideaalne küsimus neile, kes soovivad luua funktsionaalseid objekte, mis nõuavad rangeid tolerantse, nii et otsustasin selle välja selgitada ja seda teiega jagada.

Selles artiklis käsitleme, mis on kahanemine, kui palju teie 3D-trükised tõenäoliselt kahanevad ja mõned head kahanemise kompenseerimise võimalused.

Mis on kahanemine 3D-trükkimisel?

Kahanemine 3D-printimisel on lõpliku mudeli suuruse vähenemine, mis tuleneb temperatuurimuutustest sulatatud termoplastist ja jahutatud ekstrudeeritud materjalikihtidest.

Trükkimise ajal sulatab ekstruuder 3D-mudeli loomiseks printimisfilamenti ja materjal paisub selle protsessi käigus. Kui kihid hakkavad kohe pärast ekstrudeerimist jahtuma, põhjustab see materjali tiheduse suurenemist, kuid samas väheneb selle suurus.

Enamik inimesi ei saa sellest aru enne, kui neil on mudel, mis nõuab veidi suuremat mõõtmete täpsust.

Kahanemine ei ole probleemiks esteetiliste mudelite, nagu kunstiteosed, vaasid ja mänguasjad, printimisel. Kui hakkame liikuma objektide juurde, millel on kitsad tolerantsid, nagu telefonikarbid või esemeid ühendavad kinnitused, muutub kahanemine probleemiks, mida tuleb lahendada.

See esineb peaaegu igas 3D-printimisprotsessis, mis on tingitud temperatuuri kõikumisest. Kuid selle esinemise kiirus sõltub mõnest tegurist.

Need tegurid on kasutatav materjal, temperatuur, trükitehnoloogia ja vaigutrükiste kõvenemise aeg.

Kõigist neist teguritest on ehk kõige olulisem kahanemist mõjutav tegur kasutatav materjal.

Kasutatava materjali tüüp mõjutab seda, kui palju mudel kahaneb.

Trükkimistemperatuur ja jahutuskiirus on samuti olulised tegurid. Kahanemine võib tekkida, kui mudel trükitakse kõrgel temperatuuril või jahutatakse liiga kiiresti, mis tähendab, et kõrgema temperatuuriga plastid kahanevad tõenäolisemalt.

Kiire ebaühtlane jahtumine võib isegi põhjustada moondumist, mis võib mudelit kahjustada või printimise üldse hävitada. Enamik meist on kogenud seda moondumist, olgu see siis tingitud tõmbetuulest või lihtsalt väga külmast ruumist.

Midagi, mis aitas minu väändumise puhul, mida ma hiljuti kasutasin, on HAWKUNGi soojendusega voodisoojendusmati kasutamine minu Ender 3 all. See ei aita mitte ainult väändumist vähendada, vaid kiirendab ka kütteaega ja hoiab voodi temperatuuri ühtlasemana.

Lõpuks määrab ka kasutatava trükitehnoloogia tüüp mudelis esineva kahanemise ulatuse. Odavamaid tehnoloogiaid, nagu FDM, ei saa tavaliselt kasutada kõrgekvaliteediliste ja kitsaste tolerantsidega detailide valmistamiseks.

SLS- ja metallipritsimistehnoloogiad õigustavad oma kõrget hinda täpsete mudelite valmistamisega.

Õnneks on olemas palju viise, kuidas kahanemist arvesse võtta, mis võimaldab meil ilma suurema vaevata valmistada mõõtmete poolest täpseid osi, kuigi selleks on vaja teada õigeid tehnikaid.

Kui palju ABS, PLA & amp; PETG prindid kahanevad?

Nagu me juba mainisime, sõltub kahanemise kiirus suuresti sellest, millist materjali kasutatakse. See on materjaliti erinev. Vaatleme kolme kõige enam kasutatavat 3D-trükimaterjali ja seda, kuidas need kahanemise suhtes vastu peavad:

PLA

PLA on orgaaniline, biolagunev materjal, mida kasutatakse ka FDM-printerites. See on üks populaarsemaid 3D-printimises kasutatavaid materjale, sest sellega on lihtne printida ja see on ka mittetoksiline.

PLA kannatab vähese kokkutõmbumise all, kuuldes kokkutõmbumise määrad vahemikus 0,2% kuni 3%, kuna tegemist on madalama temperatuuriga termoplastiga.

PLA-filamentide ekstrudeerimiseks ei ole vaja kõrgeid temperatuure, trükkimistemperatuur on umbes 190 ℃, mis on väiksem kui ABS-i puhul.

PLA kahanemist saab vähendada ka suletud keskkonnas trükkimisega või lihtsalt mudeli suurendamisega, et kompenseerida kahanemist.

See toimib, sest see vähendab neid kiireid temperatuurimuutusi ja vähendab mudelile avalduvat füüsilist koormust.

Ma arvan, et need kahanemismäärad sõltuvad margist ja tootmisprotsessist ning isegi filamendi enda värvusest. Mõned inimesed leidsid, et tumedamad värvid kipuvad rohkem kahanema kui heledamad värvid.

ABS

ABS on naftapõhine trükimaterjal, mida kasutatakse FDM-printerites. Seda kasutatakse laialdaselt selle suure tugevuse, kuumakindluse ja mitmekülgsuse tõttu. Seda võib leida kõigest alates telefonikastidest kuni Legodeni.

ABS-il on tõesti suur kahanemismäär, nii et kui teil on vaja mõõtmete poolest täpseid 3D-trükke, siis ma püüaksin vältida selle kasutamist. Olen näinud inimesi, kes on kommenteerinud kahanemismäärasid vahemikus 0,8% kuni 8%.

Ma olen kindel, et need on äärmuslikud juhtumid ja te suudaksite seda õige seadistusega vähendada, kuid see on hea näide, et illustreerida, kui halvaks võib kokkutõmbumine tegelikult muutuda.

Üks peamisi viise kahanemise vähendamiseks on printimine õigel kuumutatud vooditemperatuuril.

Õigesti kalibreeritud soojendusplaadi kasutamine aitab kaasa esimese kihi kleepumisele ja aitab ka vältida, et alumine kiht ei jahtuks liiga palju kiiremini kui ülejäänud printimine, et vältida väändumist.

Teine nipp kahanemise vähendamiseks on printida suletud kambris. See isoleerib 3D-trükki välisõhu voogudest, tagades, et see ei jahtuks ebaühtlaselt.

Suletud kamber hoiab trükkimise kuni trükkimise lõpetamiseni püsivalt peaaegu plastilise temperatuuri juures ja kõik lõigud saavad jahtuda sama kiiresti.

Suurepärane korpus, mida tuhanded inimesed on kasutanud ja nautinud, on Creality tulekindel & tolmukindel korpus Amazonist. See hoiab püsiva temperatuuri keskkonnas ja seda on väga lihtne paigaldada & hooldada.

Lisaks sellele tagab see suurema ohutuse tulekahjude suhtes, vähendab müra ja kaitseb tolmu kogunemise eest.

PETG

PETG on teine laialdaselt kasutatav 3D-printimise materjal tänu oma fenomenaalsetele omadustele. Selles on ühendatud ABS-i struktuuriline tugevus ja sitkus ning PLA lihtne printimine ja mürgisuse puudumine.

See muudab selle sobivaks kasutamiseks paljudes rakendustes, mis nõuavad suurt tugevust ja materjaliohutust.

PETG-filamentidel on 0,8 % madalaim kahanemismäär. PETG-ga valmistatud 3D-mudelid on teistega võrreldes suhteliselt mõõdustabiilsed. See muudab need ideaalseks funktsionaalsete väljatrükkide valmistamiseks, mis peavad vastama mõnevõrra rangetele tolerantsidele.

PETG-trükiste kahanemise kompenseerimiseks või vähendamiseks võib mudelit enne trükkimist suurendada 0,8% võrra.

Kuidas saada õige kahanemiskompensatsioon 3D-trükkimisel

Nagu eespool nägime, saab kahanemist vähendada mitmel viisil. Kuid tõsiasi on, et ükskõik kui palju ka ei tehta, kahanemist ei saa kõrvaldada. Seepärast on hea tava püüda kahanemist arvesse võtta, kui mudelit trükkimiseks ette valmistatakse.

Õige kahanemiskompensatsiooni määramine aitab arvestada mudelite suuruse vähenemist. Mõnes trükitarkvaras on olemas eelseadistused, mis teevad seda automaatselt, kuid enamasti tuleb seda teha käsitsi.

Rakendatava kahanemiskompensatsiooni arvutamine sõltub kolmest asjaolust: kasutatavast materjalist, trükkimistemperatuurist ja mudeli geomeetriast.

Kõik need tegurid koos annavad aimu, kui palju trükis eeldatavasti kahaneb ja kuidas seda kompenseerida.

Õige kokkutõmbumise määramine võib olla ka iteratiivne protsess, mida nimetatakse ka lihtsaks proovimiseks ja eksimuseks. Kokkutõmbumise määr võib isegi erineda sama tüüpi materjali eri kaubamärkide puhul.

Seega on suurepärane viis kahanemise mõõtmiseks ja kvantifitseerimiseks kõigepealt trükkida katsemudel ja mõõta kahanemist. Saadud andmeid saab seejärel kasutada matemaatiliselt põhjendatud kahanemiskompensatsiooni loomiseks.

Suurepärane viis kahanemise mõõtmiseks on kasutada seda Thingiverse'i kahanemise arvutamise objekti. Üks kasutaja kirjeldas seda kui "Üks parimaid üldisi kalibreerimisvahendeid". Paljud teised kasutajad jagavad oma tänu selle CAD-mudeli tegijale.

Sammud on järgmised:

• Trükkige testdetail, kasutades valitud filamenti ja lõikeseadmeid, mida kavatsete kasutada.
• Mõõtke ja sisestage tabelisse (minu oma on jagatud aadressil //docs.google.com/spreadsheets/d/14Nqzy8B2T4-O4q95d4unt6nQt4gQbnZm_qMQ-7PzV_I/edit?usp=sharing).
• Värskenda viilutaja seadeid

Sa tahad kasutada seda Google Sheet'i ja teha uue koopia, mida saad ise värskelt redigeerida. Täpsemad juhised leiad Thingiverse'i lehelt.

Kui soovite väga täpset kompensatsiooni, võite tegelikult iteratsiooni kaks korda läbi viia, kuid tootja sõnul piisab vaid ühest iteratsioonist, et saavutada 150 mm pikkuse detaili puhul 100um (0,01 mm) tolerants.

Üks kasutaja ütles, et ta lihtsalt skaleerib oma mudelid 101%-le ja see töötab tema jaoks päris hästi. See on väga lihtne viis asju vaadata, kuid see võib olla kiire tulemuse saavutamiseks edukas.

Võite kasutada ka seadistust nimega horisontaalne laiendamine, mis kohandab teie 3D-trükiste suurust X/Y-mõõtmes, et kompenseerida mudeli jahtumise ja kahanemise käigus toimuvaid suuruse muutusi.

Kui te loote mudelid ise, saate tolerantse kohandada mudelil endal ja suurema harjutamisega hakkate oskama arvata õigeid tolerantse oma konkreetse konstruktsiooni kohta.