Nors 3D spausdinimu sukuriami gana detalūs modeliai, kurie atrodo beveik identiški CAD atvaizdui, matmenų tikslumas ir tolerancija nėra visiškai identiški. Tai vadinama susitraukimu, kuris 3D spausdintuvuose vyksta taip, kad tikriausiai net nepastebite.

Pagalvojau, kiek susitraukimo atsiranda 3D spausdintuvuose - tai idealus klausimas tiems, kurie nori kurti funkcinius objektus, kuriems reikia griežtų tolerancijų, todėl nusprendžiau tai išsiaiškinti ir pasidalyti su jumis.

Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra susitraukimas, kiek gali susitraukti jūsų 3D atspaudai ir kokią gerą susitraukimo kompensaciją naudoti.

Kas yra susitraukimas 3D spausdinime?

3D spausdinimo susitraukimas - tai galutinio modelio dydžio sumažėjimas dėl temperatūros pokyčių nuo išlydyto termoplasto iki atvėsusių išspaustų medžiagos sluoksnių.

Spausdinimo metu ekstruderis lydo spausdinimo giją, kad būtų sukurtas 3D modelis, ir šio proceso metu medžiaga plečiasi. Kai sluoksniai pradeda aušti iškart po ekstruzijos, dėl to padidėja medžiagos tankis, tačiau sumažėja jos dydis.

Dauguma žmonių nesupranta, kad tai vyksta, kol neparengia modelio, kuriam reikia šiek tiek didesnio matmenų tikslumo.

Spausdinant estetinius modelius, tokius kaip meno kūriniai, vazos ir žaislai, susitraukimas nėra problema. Kai pradedame spausdinti objektus, kuriems taikomi maži leistini nuokrypiai, pvz., telefono dėklą ar objektus jungiantį laikiklį, susitraukimas tampa problema, kurią reikia išspręsti.

Jis atsiranda beveik kiekvieno 3D spausdinimo proceso metu dėl temperatūros svyravimų. Tačiau jo atsiradimo greitis skiriasi priklausomai nuo kelių veiksnių.

Šie veiksniai - tai naudojama medžiaga, temperatūra, spausdinimo technologija ir dervos atspaudų kietėjimo laikas.

Iš visų šių veiksnių bene svarbiausias veiksnys, turintis įtakos susitraukimui, yra naudojama medžiaga.

Naudojamos medžiagos tipas turės įtakos tam, kiek modelis susitrauks.

Spausdinimo temperatūra ir aušinimo greitis taip pat yra svarbūs veiksniai. Spausdinant modelį aukštoje temperatūroje arba aušinant per greitai, gali atsirasti susitraukimų, t. y. aukštesnės temperatūros plastikai gali susitraukti.

Dėl greito netolygaus atvėsimo gali atsirasti deformacijų, kurios gali sugadinti modelį arba visiškai sugadinti atspaudą. Dauguma iš mūsų esame susidūrę su deformacijomis, nesvarbu, ar jos atsiranda dėl skersvėjų, ar tiesiog dėl labai šaltos patalpos.

Kažkas, kas padėjo mano deformacijoms, kurias neseniai įgyvendinau, yra "HAWKUNG" šildomos lovos izoliacijos kilimėlis po mano "Ender 3". Jis ne tik padeda kovoti su deformacijomis, bet ir pagreitina šildymo laiką bei palaiko pastovesnę lovos temperatūrą.

Galiausiai nuo naudojamos spausdinimo technologijos tipo taip pat priklauso modelyje nustatytas susitraukimo mastas. Pigesnės technologijos, pavyzdžiui, FDM, paprastai negali būti naudojamos aukštos kokybės detalėms su griežtomis tolerancijomis gaminti.

SLS ir metalo purškimo technologijos pateisina savo aukštą kainą, nes gamina tikslius modelius.

Laimei, yra daugybė būdų, kaip atsižvelgti į susitraukimą, todėl galime gaminti tikslių matmenų detales be didelių sunkumų, tačiau reikia išmanyti tinkamus metodus.

Kiek susitraukia ABS, PLA ir PETG atspaudai?

Kaip minėjome anksčiau, susitraukimo greitis labai priklauso nuo naudojamos medžiagos rūšies. Jis skiriasi priklausomai nuo medžiagos. Apžvelkime tris plačiausiai naudojamas 3D spausdinimo medžiagas ir kaip jos laikosi susitraukimo metu:

PLA

PLA yra organinė, biologiškai skaidi medžiaga, taip pat naudojama FDM spausdintuvuose. Tai viena populiariausių 3D spausdinimui naudojamų medžiagų, nes su ja lengva spausdinti, be to, ji netoksiška.

PLA kenčia nuo nedidelio susitraukimo, klausos susitraukimo rodikliai nuo 0,2 %, iki 3 %, nes tai žemesnės temperatūros termoplastikas.

PLA gijoms nereikia aukštos temperatūros, kad būtų išspaustos, spausdinimo temperatūra yra apie 190 ℃, kuri yra mažesnė nei ABS.

PLA susitraukimą taip pat galima sumažinti spausdinant uždaroje aplinkoje arba paprasčiausiai padidinant modelį, kad būtų kompensuotas susitraukimas.

Tai veikia, nes sumažėja staigūs temperatūros pokyčiai ir sumažėja fizinis krūvis modeliui.

Manau, kad šie susitraukimo rodikliai priklauso nuo prekės ženklo, gamybos proceso ir net pačios gijos spalvos. Kai kurie žmonės pastebėjo, kad tamsesnės spalvos yra linkusios susitraukti labiau nei šviesesnės.

ABS

ABS yra naftos pagrindu pagaminta spausdinimo medžiaga, naudojama FDM spausdintuvuose. Ji plačiai naudojama dėl didelio stiprumo, atsparumo karščiui ir universalumo. Ją galima rasti įvairiose gaminiuose - nuo telefonų dėklų iki lego kaladėlių.

ABS susitraukimo koeficientas yra tikrai didelis, todėl jei jums reikia tikslių matmenų 3D spaudinių, stengčiausi jo nenaudoti. Mačiau žmonių komentarus, kad susitraukimo koeficientas yra nuo 0,8 % iki 8 %.

Esu tikras, kad tai kraštutiniai atvejai, ir jūs galėtumėte tai sumažinti naudodami tinkamą sąranką, tačiau tai geras pavyzdys, iliustruojantis, kaip smarkiai gali susitraukti.

Vienas iš pagrindinių susitraukimo mažinimo būdų - spausdinti esant tinkamai įkaitinto pagrindo temperatūrai.

Tinkamai sukalibruoto šildomo pagrindo naudojimas padeda užtikrinti pirmojo sluoksnio sukibimą, taip pat padeda išvengti, kad apatinis sluoksnis atvėstų per daug greičiau nei likusi spausdinimo dalis, kad būtų išvengta deformacijų.

Dar vienas patarimas, kaip sumažinti susitraukimą, - spausdinti uždaroje kameroje. Taip 3D spausdinimo įrenginys izoliuojamas nuo išorinių oro srovių, kad nebūtų netolygiai aušinamas.

Uždaroje kameroje atspaudas išlaiko pastovią beveik plastiko temperatūrą, kol spausdinimas bus baigtas, o visos sekcijos gali atvėsti tuo pačiu greičiu.

Puikus korpusas, kurį naudojo ir naudojasi tūkstančiai žmonių, yra "Creality" ugniai ir dulkėms atsparus korpusas iš "Amazon". Jame palaikoma pastovi temperatūros aplinka, jį labai lengva įrengti ir prižiūrėti.

Be to, jis užtikrina didesnį saugumą gaisro atveju, mažina garso skleidimą ir apsaugo nuo dulkių kaupimosi.

PETG

PETG yra dar viena plačiai naudojama 3D spausdinimo medžiaga dėl savo fenomenalių savybių. Joje dera ABS struktūrinis stiprumas ir tvirtumas su PLA spausdinimo paprastumu ir netoksiškumu.

Dėl to jį galima naudoti daugelyje sričių, kuriose reikia didelio stiprumo ir medžiagų saugos.

PETG gijų susitraukimo koeficientas yra mažiausias - 0,8 %. 3D modelių, pagamintų naudojant PETG, matmenys, palyginti su kitais, yra gana stabilūs. Dėl to jie idealiai tinka funkciniams atspaudams, kurie turi atitikti šiek tiek griežtesnius leistinus nuokrypius, gaminti.

Norint kompensuoti arba sumažinti susitraukimą PETG spaudiniuose, prieš spausdinant modelį galima padidinti 0,8 %.

Kaip gauti tinkamą susitraukimo kompensaciją 3D spausdinime

Kaip matėme pirmiau, susitraukimą galima sumažinti keliais būdais. Tačiau faktas lieka faktu, kad, kad ir kiek daug būtų daroma, susitraukimo neįmanoma pašalinti. Todėl rengiant modelį spausdinimui reikia stengtis atsižvelgti į susitraukimą.

Tinkamas susitraukimo kompensavimas padeda atsižvelgti į modelių dydžio sumažėjimą. Kai kuriose spausdinimo programose yra iš anksto nustatyti nustatymai, kurie tai atlieka automatiškai, tačiau dažniausiai tai reikia atlikti rankiniu būdu.

Apskaičiuoti, kokią susitraukimo kompensaciją reikia taikyti, priklauso nuo trijų dalykų: naudojamos medžiagos, spausdinimo temperatūros ir modelio geometrijos.

Sudėjus visus šiuos veiksnius, bus galima nustatyti, kiek turėtų susitraukti atspaudas ir kaip tai kompensuoti.

Tinkamo susitraukimo nustatymas taip pat gali būti kartotinis procesas, kitaip vadinamas paprasčiausiu bandymu ir klaida. Skirtingų prekės ženklų tos pačios rūšies medžiagų susitraukimo greitis gali skirtis.

Taigi puikus būdas išmatuoti ir kiekybiškai įvertinti susitraukimą - pirmiausia atspausdinti bandomąjį modelį ir išmatuoti susitraukimą. Gautus duomenis galima panaudoti matematiškai pagrįstai susitraukimo normos kompensacijai sukurti.

Puikus būdas išmatuoti susitraukimą - naudoti šį susitraukimo skaičiavimo objektą iš "Thingiverse". Vienas naudotojas jį apibūdino taip: "Vienas geriausių bendrųjų kalibravimo įrankių". Daugelis kitų naudotojų dalijasi padėka su šio CAD modelio kūrėju.

Atliekami šie veiksmai:

• Spausdinkite bandomąją dalį naudodami pasirinktą giją ir pjaustyklės nustatymus, kuriuos ketinate naudoti.
• Išmatuokite ir įveskite duomenis į skaičiuoklę (mano duomenimis dalijamasi adresu //docs.google.com/spreadsheets/d/14Nqzy8B2T4-O4q95d4unt6nQt4gQbnZm_qMQ-7PzV_I/edit?usp=sharing).
• Atnaujinti pjaustyklės nustatymus

Norite naudoti tą "Google" lapą ir sukurti naują kopiją, kurią galėsite redaguoti patys iš naujo. Išsamesnių instrukcijų rasite "Thingiverse" puslapyje.

Jei norite tikrai tikslios kompensacijos, galite atlikti iteraciją du kartus, tačiau gamintojas teigia, kad pakako tik vienos iteracijos, kad 150 mm ilgio detalės paklaida būtų 100 mm (0,01 mm).

Vienas naudotojas teigė, kad jis tiesiog keičia savo modelių mastelį iki 101 % ir tai jam gana gerai veikia. Tai tikrai paprastas būdas, tačiau jis gali būti sėkmingas siekiant greitų rezultatų.

Taip pat galite naudoti nustatymą, vadinamą horizontaliuoju išplėtimu, kuris koreguoja 3D spaudinių dydį X/Y matmenimis, kad kompensuotų dydžio pokyčius modeliui atvėsus ir susitraukus.

Jei modelius kuriate patys, tolerancijas galite koreguoti pačiame modelyje, o įgiję daugiau praktikos galėsite atspėti, kokios tolerancijos yra tinkamos jūsų konkrečiam modeliui.