Mặc dù in 3D tạo ra các mô hình khá chi tiết trông gần giống với hình ảnh CAD, nhưng độ chính xác về kích thước và dung sai không hoàn toàn giống nhau. Đây được gọi là hiện tượng co rút, xảy ra trong bản in 3D mà bạn có thể thậm chí không nhận thấy.

Tôi đã nghĩ về mức độ co rút xảy ra trong bản in 3D, một câu hỏi lý tưởng cho những ai muốn tạo các đối tượng chức năng mà yêu cầu dung sai chặt chẽ, vì vậy tôi quyết định tìm hiểu và chia sẻ nó với các bạn.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu độ co ngót là gì, bản in 3D của bạn có khả năng co ngót bao nhiêu và một số độ co tốt bồi thường để sử dụng.

Co rút trong in 3D là gì?

Co rút trong in 3D là sự giảm kích thước của mô hình cuối cùng do thay đổi nhiệt độ từ nhựa nhiệt nóng chảy , đến các lớp vật liệu đùn được làm mát.

Trong quá trình in, máy đùn làm nóng chảy sợi in để tạo mô hình 3D và vật liệu mở rộng trong quá trình này. Sau khi các lớp bắt đầu nguội đi ngay sau khi được ép đùn, điều này làm cho vật liệu tăng mật độ nhưng lại giảm kích thước.

Hầu hết mọi người sẽ không nhận ra rằng điều này đang xảy ra cho đến khi họ có một mô hình đòi hỏi nhiều hơn một chút độ chính xác về kích thước.

Co rút không phải là vấn đề khi in các mô hình thẩm mỹ như tác phẩm nghệ thuật, bình hoa và đồ chơi. Khi chúng ta bắt đầu di chuyển đến các đối tượng có dung sai chặt chẽ nhưvỏ điện thoại hoặc giá đỡ kết nối các đối tượng với nhau, hiện tượng co ngót sẽ trở thành một vấn đề cần giải quyết.

Nó xảy ra trong hầu hết mọi quy trình in 3D do có sự thay đổi nhiệt độ liên quan. Tuy nhiên, tốc độ xảy ra thay đổi tùy thuộc vào một vài yếu tố.

Những yếu tố này là vật liệu được sử dụng, nhiệt độ, công nghệ in và thời gian xử lý đối với bản in nhựa.

Trong số tất cả những yếu tố này có lẽ yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ co rút là vật liệu được sử dụng.

Loại vật liệu được sử dụng sẽ ảnh hưởng đến mức độ co rút của mô hình.

Nhiệt độ in và tốc độ làm mát cũng ảnh hưởng các yếu tố quan trọng. Hiện tượng co ngót có thể xảy ra nếu mô hình được in ở nhiệt độ cao hoặc làm mát quá nhanh, nghĩa là nhựa ở nhiệt độ cao hơn có nhiều khả năng bị co lại hơn.

Việc làm mát nhanh không đều thậm chí có thể dẫn đến cong vênh, có thể làm hỏng mô hình hoặc làm hỏng bản in hoàn toàn. Hầu hết chúng ta đều từng trải qua hiện tượng cong vênh này, cho dù nó đến từ gió lùa hay chỉ là do phòng quá lạnh.

Một thứ giúp tôi chống cong vênh mà tôi mới thực hiện gần đây là sử dụng Thảm cách nhiệt giường có sưởi HAWKUNG bên dưới Ender 3 của tôi. Không phải nó không chỉ giúp chống cong vênh mà còn tăng tốc thời gian làm nóng và giữ nhiệt độ giường ổn định hơn.

Cuối cùng, loại công nghệ in được sử dụng cũng quyết định mức độ co ngót được tìm thấy trong mô hình. công nghệ rẻ hơnnhư FDM thường không thể được sử dụng để tạo ra các bộ phận chất lượng cao với dung sai chặt chẽ.

Công nghệ phun tia kim loại và SLS biện minh cho mức giá cao của chúng bằng cách tạo ra các mô hình chính xác.

May mắn thay, có rất nhiều cách tính đến hiện tượng co ngót, cho phép chúng tôi sản xuất các bộ phận có kích thước chính xác mà không gặp quá nhiều rắc rối, mặc dù bạn cần biết các kỹ thuật phù hợp.

ABS, PLA & Bản in PETG Co lại?

Giống như chúng tôi đã đề cập trước đó, tốc độ co rút phụ thuộc rất nhiều vào loại vật liệu được sử dụng. Nó thay đổi từ vật liệu này sang vật liệu khác. Hãy cùng xem xét ba trong số các vật liệu in 3D được sử dụng rộng rãi nhất và cách chúng chống co rút:

PLA

PLA là một vật liệu hữu cơ, có thể phân hủy sinh học cũng được sử dụng trong máy in FDM. Đây là một trong những vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong in 3D vì nó dễ in và cũng không độc hại.

PLA ít bị co ngót, tỷ lệ co ngót được cho là từ 0,2% đến tối đa 3% vì đây là nhựa nhiệt dẻo ở nhiệt độ thấp hơn.

Sợi PLA không cần nhiệt độ cao để ép đùn, nhiệt độ in khoảng 190℃, nhỏ hơn so với ABS.

Sự co ngót trong PLA cũng có thể được giảm bớt bằng cách in trong môi trường khép kín hoặc chỉ đơn giản là tăng kích thước mô hình để bù cho sự co ngót.

Điều này hiệu quả vì nó làm giảm những thay đổi nhanh chóng về nhiệt độ và giảm áp lực vật lý lên bề mặtkiểu máy.

Tôi nghĩ tỷ lệ co rút này phụ thuộc vào thương hiệu và quy trình sản xuất, thậm chí cả màu sắc của chính dây tóc. Một số người nhận thấy rằng các màu tối hơn có xu hướng co lại nhiều hơn các màu sáng hơn.

ABS

ABS là vật liệu in làm từ dầu mỏ được sử dụng trong máy in FDM. Nó được sử dụng rộng rãi vì độ bền cao, khả năng chịu nhiệt và tính linh hoạt của nó. Có thể tìm thấy chất này trong mọi thứ, từ vỏ điện thoại đến Lego.

ABS có tỷ lệ co rút rất cao, vì vậy nếu bạn cần bản in 3D chính xác về kích thước, tôi sẽ cố gắng tránh sử dụng nó. Tôi đã thấy mọi người nhận xét về tỷ lệ hao hụt từ 0,8% đến 8%.

Tôi chắc rằng đây là những trường hợp cực đoan và bạn có thể giảm tỷ lệ đó bằng cách thiết lập phù hợp , nhưng đây là một chương trình hay để minh họa mức độ co ngót nghiêm trọng thực sự có thể xảy ra như thế nào.

Một trong những cách chính để giảm hiện tượng co ngót là in ở nhiệt độ giường được gia nhiệt phù hợp.

Sử dụng máy in được hiệu chỉnh chính xác giường được làm nóng giúp bám dính lớp đầu tiên và cũng giúp ngăn lớp dưới cùng nguội nhanh hơn nhiều so với phần còn lại của bản in để tránh cong vênh.

Một mẹo khác để giảm co ngót là in trong một buồng kín. Điều này cách ly bản in 3D với các luồng không khí bên ngoài để đảm bảo bản in không bị nguội đi không đều.

Buồng kín giữ bản in ở nhiệt độ ổn định gần bằng nhựa cho đến khi quá trình in hoàn tất và tất cả các phần có thể nguội đivới tỷ lệ tương tự.

Một sản phẩm vỏ bọc tuyệt vời mà hàng nghìn người đã sử dụng và yêu thích là Creality Fireproof & Vỏ chống bụi từ Amazon. Nó giữ môi trường nhiệt độ ổn định và rất dễ cài đặt & duy trì.

Ngoài ra, nó còn mang lại sự an toàn hơn về hỏa hoạn, giảm phát ra âm thanh và bảo vệ khỏi bụi tích tụ.

PETG

PETG là một vật liệu in 3D khác được sử dụng rộng rãi do các đặc tính phi thường của nó. Nó kết hợp độ bền cấu trúc và độ dẻo dai của ABS với tính dễ in và không độc hại của PLA.

Điều này làm cho nó phù hợp để sử dụng trong nhiều ứng dụng đòi hỏi độ bền cao và an toàn vật liệu

Ở mức 0,8%, sợi PETG có tỷ lệ co rút thấp nhất. Các mô hình 3D được tạo bằng PETG tương đối ổn định về kích thước khi so sánh với các mô hình khác. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng để tạo các bản in chức năng phải tuân thủ các dung sai hơi nghiêm ngặt.

Để bù hoặc giảm co ngót trong các bản in PETG, mô hình có thể được tăng tỷ lệ lên 0,8% trước khi in.

Làm thế nào để có được mức bù co ngót phù hợp trong in 3D

Như chúng ta đã thấy ở trên, có thể giảm hiện tượng co ngót theo nhiều cách. Tuy nhiên, thực tế là cho dù có làm bao nhiêu đi chăng nữa thì cũng không thể loại bỏ được tình trạng co ngót. Đó là lý do tại sao bạn nên thử tính đến hiện tượng co ngót khi chuẩn bị mô hình để in.

Hiểu đúngbù co ngót giúp tính đến việc giảm kích thước của các mô hình. Một số phần mềm in đi kèm với các cài đặt trước tự động thực hiện việc này cho bạn, nhưng hầu hết thời gian, việc này phải được thực hiện thủ công.

Việc tính toán loại bù co ngót được áp dụng phụ thuộc vào ba yếu tố: vật liệu được sử dụng , nhiệt độ in và hình dạng của mô hình.

Tất cả những yếu tố này kết hợp lại sẽ cho biết mức độ co lại của bản in dự kiến ​​và cách bù đắp cho điều đó.

Nhận co rút bên phải cũng có thể là một quá trình lặp đi lặp lại, còn được gọi là thử và sai đơn giản. Tỷ lệ co ngót thậm chí có thể khác nhau giữa các nhãn hiệu khác nhau của cùng một loại vật liệu.

Vì vậy, một cách tuyệt vời để đo lường và định lượng độ co ngót là trước tiên hãy in một mô hình thử nghiệm và đo độ co ngót. Sau đó, dữ liệu bạn nhận được có thể được sử dụng để tạo bù tỷ lệ co rút hợp lý về mặt toán học.

Một cách tuyệt vời để đo lường tỷ lệ co ngót là sử dụng Đối tượng tính toán tỷ lệ co ngót này từ Thingiverse. Một người dùng đã mô tả nó là “Một trong những công cụ hiệu chuẩn chung tốt nhất hiện nay”. Nhiều người dùng khác chia sẻ lời cảm ơn của họ với nhà sản xuất mô hình CAD này.

Các bước thực hiện như sau:

• In phần kiểm tra bằng dây tóc bạn chọn và cài đặt máy cắt mà bạn dự định để sử dụng.
• Đo lường và nhập liệu vào bảng tính (của tôi được chia sẻtại //docs.google.com/spreadsheets/d/14Nqzy8B2T4-O4q95d4unt6nQt4gQbnZm_qMQ-7PzV_I/edit?usp=sharing).
• Cập nhật cài đặt bộ chia

Bạn muốn sử dụng Google đó Trang tính và tạo một bản sao mới mà bạn có thể tự chỉnh sửa từ bản mới. Bạn sẽ tìm thấy hướng dẫn trên trang Thingiverse để biết thêm chi tiết.

Nếu muốn mức bù thực sự chính xác, bạn thực sự có thể chạy lặp lại hai lần, nhưng nhà sản xuất nói rằng chỉ cần một lần lặp lại là đủ để đưa họ vào vòng dung sai 100um (0,01mm) trên một phần 150mm.

Một người dùng cho biết anh ấy chỉ cần chia tỷ lệ mô hình của mình thành 101% và nó hoạt động khá tốt với anh ấy. Đây là một cách thực sự đơn giản để xem xét mọi thứ nhưng có thể thành công khi cho kết quả nhanh chóng.

Bạn cũng có thể sử dụng cài đặt gọi là mở rộng theo chiều ngang để điều chỉnh kích thước bản in 3D của bạn theo X/Y kích thước, để bù cho những thay đổi về kích thước khi mô hình nguội đi và co lại.

Nếu đang tự tạo mô hình, bạn có thể điều chỉnh dung sai trên chính mô hình đó và nếu thực hành nhiều hơn, bạn sẽ bắt đầu thành thạo có thể đoán dung sai chính xác cho mỗi thiết kế cụ thể của bạn.