Deși imprimarea 3D produce modele destul de detaliate care arată aproape identic cu imaginea CAD, precizia dimensională și toleranța nu sunt perfect identice. Acest lucru se numește contracție, care se întâmplă în imprimările 3D și pe care probabil că nici nu o observați.

M-am gândit la cât de mult se produce contracția în imprimările 3D, o întrebare ideală pentru cei care doresc să creeze obiecte funcționale care necesită toleranțe strânse, așa că am decis să aflu și să o împărtășesc cu voi.

În acest articol, vom explica ce este contracția, cât de mult este posibil ca imprimările 3D să se micșoreze, precum și câteva compensații bune pentru contracție.

Ce este contracția în imprimarea 3D?

Contracția în imprimarea 3D reprezintă reducerea dimensiunii modelului final datorită schimbărilor de temperatură de la termoplasticul topit la straturile de material extrudat răcit.

În timpul imprimării, extruderul topește filamentul de imprimare pentru a crea modelul 3D, iar materialul se extinde în timpul acestui proces. După ce straturile încep să se răcească imediat după ce au fost extrudate, materialul crește în densitate, dar se reduce în dimensiune.

Majoritatea oamenilor nu își vor da seama că acest lucru se întâmplă până când nu vor avea un model care necesită o precizie dimensională ceva mai mare.

Contracția nu este o problemă atunci când se imprimă modele estetice, cum ar fi opere de artă, vaze și jucării. Când începem să trecem la obiecte care au toleranțe strânse, cum ar fi o carcasă de telefon sau un suport care conectează obiecte între ele, contracția va deveni o problemă de rezolvat.

Aceasta apare în aproape toate procesele de imprimare 3D din cauza variațiilor de temperatură implicate, dar rata la care apare variază în funcție de câțiva factori.

Acești factori sunt materialul utilizat, temperatura, tehnologia de imprimare și timpul de întărire pentru imprimările din rășină.

Dintre toți acești factori, probabil că cel mai important factor care afectează contracția este materialul utilizat.

Tipul de material utilizat va influența cât de mult se va contracta modelul.

Temperatura de imprimare și vitezele de răcire sunt, de asemenea, factori importanți. Contracția poate apărea dacă modelul este imprimat la o temperatură ridicată sau răcit prea repede, ceea ce înseamnă că materialele plastice cu temperaturi mai ridicate sunt mai susceptibile de a se contracta.

Răcirea rapidă și neuniformă poate duce chiar la deformare, ceea ce poate deteriora modelul sau poate distruge cu totul imprimarea. Cei mai mulți dintre noi au experimentat această deformare, fie că provine din cauza unor curenți de aer sau pur și simplu a unei camere foarte reci.

Ceva care m-a ajutat la deformare și pe care l-am implementat recent este utilizarea unui covor de izolare a patului încălzit HAWKUNG sub Ender 3. Nu numai că ajută la deformare, dar accelerează și timpul de încălzire și menține o temperatură mai constantă a patului.

În cele din urmă, tipul de tehnologie de imprimare utilizat determină, de asemenea, gradul de contracție constatat în model. Tehnologiile mai ieftine, cum ar fi FDM, de obicei nu pot fi utilizate pentru a realiza piese de înaltă calitate cu toleranțe strânse.

Tehnologiile SLS și de jet de metal își justifică prețul ridicat prin faptul că produc modele precise.

Din fericire, există o mulțime de modalități de a ține cont de contracție, permițându-ne să producem piese cu dimensiuni exacte fără prea multe probleme, deși trebuie să cunoașteți tehnicile potrivite.

Cât de mult fac ABS, PLA & PETG Printuri Shrink?

După cum am menționat mai devreme, rata de contracție depinde în mare măsură de tipul de material utilizat. Aceasta variază de la un material la altul. Să analizăm trei dintre cele mai utilizate materiale de imprimare 3D și modul în care acestea rezistă la contracție:

PLA

PLA este un material organic, biodegradabil, utilizat și la imprimantele FDM, fiind unul dintre cele mai populare materiale utilizate în imprimarea 3D, deoarece este ușor de imprimat și, de asemenea, non-toxic.

PLA suferă de o contracție mică, înregistrând rate de contracție între 0,2% și 3%, deoarece este un termoplastic cu temperatură mai scăzută.

Filamentele PLA nu au nevoie de temperaturi ridicate pentru a fi extrudate, temperatura de imprimare este de aproximativ 190 ℃, care este mai mică decât cea a ABS-ului.

Contracția în PLA poate fi redusă, de asemenea, prin imprimarea într-un mediu închis sau prin simpla mărire a modelului pentru a compensa contracția.

Acest lucru funcționează deoarece reduce schimbările rapide de temperatură și reduce stresul fizic asupra modelului.

Cred că aceste rate de contracție depind de marcă și de procesul de fabricație și chiar de culoarea filamentului în sine. Unii oameni au constatat că culorile mai închise tind să se micșoreze mai mult decât culorile mai deschise.

ABS

ABS este un material de imprimare pe bază de petrol utilizat în imprimantele FDM. Este utilizat pe scară largă datorită rezistenței sale ridicate, rezistenței la căldură și versatilității. Poate fi găsit în orice, de la carcase de telefon la Lego.

ABS are o rată de contracție foarte mare, așa că, dacă aveți nevoie de imprimări 3D precise din punct de vedere dimensional, aș încerca să evit utilizarea acestuia. Am văzut oameni care au comentat despre rate de contracție de la 0,8% până la 8%.

Sunt sigur că acestea sunt cazuri extreme și că ați putea reduce acest lucru cu o configurație adecvată, dar este un spectacol bun pentru a ilustra cât de gravă poate fi contracția.

Una dintre principalele modalități de a reduce contracția este imprimarea la temperaturi corecte ale patului încălzit.

Utilizarea unui pat încălzit corect calibrat ajută la aderența primului strat și, de asemenea, ajută la prevenirea răcirii stratului inferior mult mai rapid decât restul imprimării pentru a evita deformarea.

Un alt sfat pentru a reduce contracția este să imprimați într-o cameră închisă. Acest lucru izolează imprimarea 3D de curenții de aer din exterior, asigurându-se că nu se răcește neuniform.

Camera închisă menține imprimarea la o temperatură constantă, apropiată de cea a plasticului, până la finalizarea imprimării, iar toate secțiunile se pot răci în același ritm.

O incintă excelentă pe care mii de oameni au folosit-o și s-au bucurat de ea este Creality Fireproof & Dustproof Enclosure de pe Amazon. Menține un mediu cu temperatură constantă și este foarte ușor de instalat & întreținut.

În plus, oferă mai multă siguranță în ceea ce privește incendiile, reduce emisiile sonore și protejează împotriva acumulării de praf.

PETG

PETG este un alt material de imprimare 3D utilizat pe scară largă datorită proprietăților sale fenomenale. Acesta combină rezistența structurală și duritatea ABS-ului cu ușurința de imprimare și lipsa de toxicitate a PLA-ului.

Acest lucru îl face potrivit pentru utilizarea în multe aplicații care necesită o rezistență ridicată și siguranță a materialelor.

Cu o rată de contracție de 0,8%, filamentele PETG au cea mai mică rată de contracție. Modelele 3D realizate cu PETG sunt relativ stabile din punct de vedere dimensional în comparație cu altele. Acest lucru le face ideale pentru realizarea de printuri funcționale care trebuie să se conformeze unor toleranțe oarecum stricte.

Pentru a compensa sau a reduce contracția în cazul imprimării PETG, modelul poate fi mărit cu un factor de 0,8% înainte de imprimare.

Cum să obțineți compensarea corectă a contracției în imprimarea 3D

După cum am văzut mai sus, contracția poate fi redusă în mai multe moduri, dar rămâne faptul că, indiferent de cât de mult se face, contracția nu poate fi eliminată. De aceea, este o bună practică să încercați să țineți cont de contracție atunci când pregătiți modelul pentru imprimare.

Obținerea unei compensări corecte a contracției ajută la luarea în considerare a reducerii dimensiunii modelelor. Unele programe de tipărire vin cu presetări care fac acest lucru în mod automat, dar, de cele mai multe ori, acest lucru trebuie făcut manual.

Calcularea tipului de compensare a contracției care trebuie aplicată depinde de trei lucruri: materialul utilizat, temperatura de imprimare și geometria modelului.

Toți acești factori combinați vă vor da o idee despre cât de mult se așteaptă ca imprimarea să se micșoreze și cum să compensați acest lucru.

Obținerea contracției corecte poate fi, de asemenea, un proces iterativ, cunoscut și sub numele de încercare și eroare. Rata de contracție poate varia chiar și între diferite mărci ale aceluiași tip de material.

Așadar, o modalitate excelentă de a măsura și de a cuantifica contracția este de a imprima mai întâi un model de test și de a măsura contracția. Datele obținute pot fi apoi folosite pentru a crea o compensare a ratei de contracție corectă din punct de vedere matematic.

O modalitate excelentă de a măsura contracția este utilizarea acestui obiect de calcul al contracției de pe Thingiverse. Un utilizator l-a descris ca fiind "unul dintre cele mai bune instrumente de calibrare generală din zonă". Mulți alți utilizatori îi mulțumesc creatorului acestui model CAD.

Pașii sunt următorii:

• Imprimați piesa de test folosind filamentul ales și setările de tăiere pe care intenționați să le utilizați.
• Măsurați și introduceți în foaia de calcul (a mea este partajată la //docs.google.com/spreadsheets/d/14Nqzy8B2T4-O4q95d4unt6nQt4gQbnZm_qMQ-7PzV_I/edit?usp=sharing).
• Actualizarea setărilor slicerului

Vrei să folosești acea foaie Google și să faci o nouă copie pe care să o poți edita tu însuți din nou. Vei găsi instrucțiunile pe pagina Thingiverse pentru mai multe detalii.

Dacă doriți o compensare foarte precisă, puteți efectua iterația de două ori, dar producătorul spune că o singură iterație a fost suficientă pentru a obține o toleranță de 100um (0,01 mm) pe o piesă de 150 mm.

Un utilizator a spus că pur și simplu își redimensionează modelele la 101% și că funcționează destul de bine pentru el. Acesta este un mod foarte simplu de a privi lucrurile, dar poate fi de succes pentru rezultate rapide.

De asemenea, puteți utiliza o setare numită expansiune orizontală, care ajustează dimensiunea imprimărilor 3D în dimensiunea X/Y, pentru a compensa modificările de dimensiune pe măsură ce modelul se răcește și se micșorează.

Dacă creați singur modelele, puteți ajusta toleranțele pe modelul însuși și, cu mai multă practică, veți începe să ghiciți toleranțele corecte pentru proiectul dvs. specific.