في هذه المقالة ، سنلقي نظرة على الأسباب الأكثر شيوعًا لتغيير الأبعاد النهائية للمنتجات المصنعة المطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد. ستكون هذه المقالة مفيدة للمصممين والمخترعين لفهم كيفية تصميم نماذج ثلاثية الأبعاد للطباعة ثلاثية الأبعاد.

أولاً ، دعنا نقدم بعض المصطلحات. جميع الانحرافات التي تنشأ في العملية التكنولوجية للطباعة ثلاثية الأبعاد والتقنيات ذات الصلة ، سوف نسميها "خطأ". دعنا نفكر في أنواع الأخطاء ونتعمق في كل منها.

  1. خطأ في عرض البثق.
  2. تقريب نصف القطر حسب ارتفاع الطبقة.
  3. دقة تحديد موقع آلة بثق الطابعة ثلاثية الأبعاد.
  4. يدق بالقصور الذاتي.
  5. الانكماش غير المنضبط للمادة.
  6. خطأ الطبقة الأولى.
  7. المسامية.
  8. دقة المطابقة بعد طباعة الأجزاء ، انهيار.
  9. أماكن فصل المادة الداعمة.
  10. خشونة جدار رقيق.

خطأ في عرض البثق.

يأتي إعداد نموذج ثلاثي الأبعاد للطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء ما يسمى بـ G-code. G-code هو رمز كمبيوتر يحدد حركة جميع المحركات الكهربائية للطابعة ثلاثية الأبعاد. تشمل هذه المحركات تلك المسؤولة عن تحريك الطارد (رأس الطباعة ثلاثية الأبعاد للطابعة ثلاثية الأبعاد). يتم تحديد حركات وحركات الطارد من خلال المسار الذي يحدده الخط. استعدادًا للطباعة ثلاثية الأبعاد ، تم تقسيم النموذج على طول المحور Z إلى طبقات بسبب ارتفاع الطبقة المحدد. مسار الطارد مبني على أساس أبعاد هذه الطبقات ، وفي حالة محيط الطبقة ، فإنه يصف السطح الخارجي للنموذج ، متوسطًا على طول المحور Z. بدوره ، يكرر الطارد المسار المحدد في G-code ، أي مركز الفوهة. في النهاية ، عند تصميم النماذج ، من الضروري مراعاة حقيقة أن الفوهة نفسها لها قطر ثقب يتم من خلاله بثق البلاستيك. بعبارات بسيطة ، يتم إضافة نصف قطر الفوهة إلى حجم النموذج ثلاثي الأبعاد. عند اختيار طابعة ثلاثية الأبعاد ، من حيث خطأ عرض البثق ، ستكون دقة الجزء أعلى في طابعة ذات قطر فوهة أصغر. وعند تصميم نماذج ثلاثية الأبعاد للطباعة ثلاثية الأبعاد ، من الضروري وضع هامش لتوسيع النموذج. أريد أن أشير إلى أنه في تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى التي تستخدم الليزر أو جهاز الإضاءة ، يعتمد عرض خط المحيط الخارجي على التركيز ، أي على سمك الحزمة. كقاعدة عامة ، يمكن توضيح هذه المعلمات مع الشركة المصنعة للطابعة ثلاثية الأبعاد أو مع المتخصصين. Studia3D.

دعونا نرى كيف يعمل هذا في مثال نموذج ثلاثي الأبعاد به ثقب.

يوضح الشكل نموذجًا ثلاثي الأبعاد ، وتصورًا لرمز G المُعد ومسار مركز فوهة الطارد للطبقة السابعة من الطباعة ثلاثية الأبعاد. حدد محيط الثقوب وضع العرض الفعلي للقذف على المسار (مظلل باللون الأخضر الفاتح).

كما ترى ، قطر الثقب أصغر. كم الثمن؟ على نصف قطر الفوهة على جانب واحد + نصف قطر الفوهة على الجانب الآخر. أي عند تصميم الثقب ، أحتاج إلى وضع فجوة مساوية لعرض الفوهة. إنه نفس الشيء مع جميع السيارات الأخرى. كلما كان حجم الفوهة أصغر ، كلما كان الجزء أقرب إلى الحجم الاسمي. في الوقت نفسه ، ستكلف الطباعة باستخدام فوهة ذات قطر أصغر تكلفة أكبر. هذا بسبب الأداء. يخرج المزيد من البلاستيك من خلال فوهة أكبر لكل وحدة زمنية ، مما يؤثر على سرعة الطباعة. يؤثر وقت تشغيل الطابعة ، وكذلك كمية المواد ، على تكلفة استلام المنتج.

تقريب نصف القطر حسب ارتفاع الطبقة.

يؤثر ارتفاع الطبقة المحدد بشكل مباشر على دقة الطباعة ثلاثية الأبعاد. يظهر هذا بوضوح على نصف القطر في الأقسام الرأسية للنموذج. ضع في اعتبارك التفاصيل من الفقرة السابقة ، وضعها على الحافة في كاميرا الطابعة ثلاثية الأبعاد.

كما ترى في الشكل ، تعتمد جودة الثقب على ارتفاع الطبقة المحدد. كلما انخفض ارتفاع الطبقة ، كان الجزء أفضل. في هذه الحالة ، يجدر النظر في وقت الطباعة ثلاثية الأبعاد. تؤدي زيادة ارتفاع الطبقة إلى تقليل وقت الطباعة عن طريق تقليل الطول الإجمالي للمسار الموصوف بواسطة الطارد. وفقًا لذلك ، يتم تقليل سعر الجزء ، لأن يؤثر وقت تشغيل الطابعة ثلاثية الأبعاد بشكل مباشر على تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

دقة تحديد موقع آلة بثق الطابعة ثلاثية الأبعاد.

تحدد هذه المعلمة دقة التكرار بواسطة مركز فوهة الطارد للمسار المحدد في G-code. بمعنى آخر ، تحدد هذه المعلمة أقصى انحراف ممكن لمركز فوهة الطارد عن المسار أثناء الطباعة. يتم تحديد هذه المعلمة من قبل الشركة المصنعة للطابعة ثلاثية الأبعاد لطراز طابعة معين. ولكن تجدر الإشارة إلى أن هذه المعلمة تتوافق مع سرعة الطباعة ثلاثية الأبعاد الموصى بها من الشركة المصنعة. بدورهم الخبراء Studia3D عند إعداد رمز G ، يتم تقليل تأثير هذه المعلمة إلى الحد الأدنى ، ولكن لا يتم التخلص منها تمامًا. بالإضافة إلى السرعة ، تتأثر هذه المعلمة بصلابة الطابعة ثلاثية الأبعاد ونظام محرك الطارد.

يدق بالقصور الذاتي.

كحالة خاصة من دقة تحديد المواقع ، نفرد النبضات بالقصور الذاتي التي تحدث أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد كعنصر منفصل. تتأثر هذه المعلمة بنفس المواقف التي تم وصفها في الفقرة السابقة ، ومع ذلك ، يتم تقليل هذا الخطأ بطريقة مختلفة. يمكن فهم ذلك من خلال فحص اللحظة التي يحدث فيها تأثير هذا الخطأ على جودة الطباعة - تغيير حاد في اتجاه متجه حركة الطارد. عندما تقوم المحركات الكهربائية مع نظام القيادة بتغيير اتجاه المسار فجأة ، يستمر رأس الطباعة ، الذي يتمتع ببعض الوزن المميز ، في التحرك في الاتجاه السابق بسبب القصور الذاتي. ونتيجة لذلك ، تنشأ تذبذبات ديناميكية مبطنة ، مما يعكس السطح بشكل سلبي. يتم تقليل تأثير هذا الخطأ بطريقتين. وذلك بتقليل سرعة طباعة المحيط الخارجي الذي نستخدمه عند طباعة جميع الموديلات دون استثناء ووضعه في مرحلة تحضير G-code. يتم وضع الطريقة الثانية عند تصميم النموذج: إذا أمكن ، من الضروري إضافة زملاء إلى النموذج على حواف حادة الزاوية ، والتي عند وضع الجزء على منصة الطابعة ثلاثية الأبعاد ، في أقسام موازية للمستوى XY ، تعطي زوايا حادة في المحيط. كما تبين الممارسة ، يعتبر الاقتران 3 مم كافياً. أظهر بالقدوة.

كما ترى في الشكل ، من خلال تقريب الزاوية (عن طريق إدخال شريحة على الوجه) ، قللنا تأثير هذا الخطأ.

الانكماش غير المنضبط للمادة.

هذه المعلمة لها تأثيرها ، كقاعدة عامة ، في حالة الطباعة ثلاثية الأبعاد للكائنات الكبيرة. كبير - يعني هذا أكثر من 3٪ من الحد الأقصى لحجم كاميرا الطابعة ثلاثية الأبعاد على طول أي من محاور الإحداثيات. غالبًا ما يتجلى هذا الخطأ في التصاق الطبقة البينية وانخفاض الأبعاد في المستويات الموازية لـ XY.

كشفت ملاحظاتنا عن انكماش تقريبي لبعض المواد الأكثر شيوعًا فيما يتعلق بأبعاد المقطع العرضي على طول المحاور المتوازية.

ABS: بنسبة XY ≈ 5٪ ؛ بنسبة Z ≈ 1٪

جيش التحرير الشعبى الصينى: بنسبة XY ≈ 2٪ ؛ بنسبة Z ≈ 0,5٪

البولي بروبلين: بنسبة XY ≈ 7٪ ؛ بنسبة Z ≈ 10٪

خطأ الطبقة الأولى.

يعتبر برنامج إعداد G-code أن النظام الأساسي للطابعة ثلاثية الأبعاد متوازي تمامًا مع المستوى XY ، ومع ذلك ، من الناحية العملية ، فإن معايرة النظام الأساسي لها أيضًا خطأ خاص بها. في Studia3D معيار الاختلاف في سماكة الطبقة الأولى هو:

Δ = 0.1 مم مع ارتفاع طبقة 0,2 مم

Δ = 0.05 مم مع ارتفاع طبقة يصل إلى 0,2 مم

المسامية.

عادة ما تتم مناقشة المسامية في حالة الطباعة ثلاثية الأبعاد فقط في حالة نسبة تعبئة البلاطات الداخلية ما يصل الى 100٪. ومع ذلك ، عند الطباعة بتعبئة 100٪ ، فإن المسامية لا تذهب إلى أي مكان.

يمكن ملاحظة ذلك بوضوح عند فحص المكان الذي تكسر فيه قطعة العمل من خلال المجهر تحديد خصائص القوة.

دقة المطابقة بعد طباعة الأجزاء ، انهيار.

إذا لم يتم تضمين النموذج في منطقة الطباعة بالطابعة ثلاثية الأبعاد ، فسيتم تقسيمه إلى مكونات. في أفضل الأحوال ، يتم توفير الأخاديد للتجميع الأكثر دقة. يجب أن يكون مفهوما أن تجميع النموذج من المكونات يؤثر أيضًا على دقة التصميم العام. هذه الدقة صعبة التقييم. نقبل الانحرافات عن النموذج المحدد بترتيب + - 3٪. لإصلاح المفصل ، لا نستخدم الغراء أبدًا تقريبًا ، لكننا نستخدمه محلول كيميائي خاص... في النهاية ، الأجزاء لا تلتصق ببعضها البعض ، ولكنها ملحومة ، ليس فقط بالذوبان الحراري للمادة ، ولكن بالذوبان الكيميائي. أما عن قوة الالتصاق: فهي أعلى من قوة الالتصاق بين الطبقات. بعبارات بسيطة ، إذا قمت بإلقاء مثل هذا الجزء على الحائط ، فسوف ينكسر ، ولكن ليس في المفاصل بشكل أساسي.

أماكن فصل المادة الداعمة.

يشير هذا العنصر إلى الدعامات التي يمكن إزالتها ميكانيكيًا. نظرًا لأن مادة الدعم ومواد الجزء الرئيسي تتكون من نفس المادة ، يتم لحامها معًا تحت تأثير درجة الحرارة. تمزيق مثل هذه الدعامات آثار أوراق الشجر والخيوط والرقائق وما إلى ذلك.

لتقليل هذا الخطأ إلى الحد الأدنى ، من الضروري طلب الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام دعامات قابلة للذوبان... نظرًا لارتفاع تكلفة المواد القابلة للذوبان ، فإن تكلفة الطباعة ثلاثية الأبعاد تزداد أيضًا بشكل كبير. الدقة ، مثل الجمال ، تتطلب التضحية.

خشونة جدار رقيق.

عند إعداد G-code في شكل قياسي ، يسعى البرنامج إلى جعل الجزء الخاص بك قويًا قدر الإمكان. هذا سيء فقط في حالة واحدة ، عندما يحتوي المنتج على عناصر رقيقة الجدران. عند إنشاء المسار ، قمنا بتعيين الحد الأدنى لسمك الجدار الذي بداخله ملء... عادة ما يساوي هذا السمك 3 أقطار فوهة. لكن في الحالات التي تكون فيها الأماكن التي يكون سمكها أقل من سمك الجدار الخارجي ، فإن البرنامج ، عند إنشاء المسار ، سيحدد محيطًا واحدًا على كل جانب ، ويملأ الفراغ بينهما. نظرًا لحقيقة أن الحشو سيحدث على مسافة 1 إلى 2 من قطر الفوهة ، سيبدأ الطارد في الاهتزاز ، وسيبدأ نفاد بالقصور الذاتي (انظر الفقرة الجريان بالقصور الذاتي). كلما تم تقليل هذه المسافة إلى قطر فوهة واحدة ، كلما كان تردد الرنين القريب أسرع. كل هذا يؤثر سلبًا على مظهر هذا الجدار ، حيث ينتقل الاهتزاز إلى المادة المحيطة. دعونا نرى بوضوح.

لتقليل هذا الخطأ ، من الضروري تصميم الجزء بحيث يكون سمك الجدار مضاعفًا لقطر الفوهة. الاختلاف في الوجه!

الإخراج.

في الختام ، أود أن أشير إلى أنه عند تصميم نماذج ثلاثية الأبعاد للطباعة ثلاثية الأبعاد ، من الضروري مراعاة مجموع جميع العوامل التي تؤثر على دقة المنتجات ، وعدم مراعاة أي عامل معين. فريق Studia3D نعمل كل يوم للتأكد من أن عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد قابلة للتنبؤ والتحكم تمامًا ، ومع ذلك ، مثل أي نوع من الإنتاج ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد لها دقتها الخاصة. لا توجد أحجام مثالية. لذلك ، نحن سعداء للغاية إذا تم توفير رسم عمل للمنتج ، بالإضافة إلى النماذج ثلاثية الأبعاد ، حيث يتم توضيح جميع المقاييس والتفاوتات والخشونة وما إلى ذلك. في هذه الحالة فقط يمكننا اختيار التقنية ، وإعداد كود G بشكل صحيح وضمان الجودة التي وضعها المصمم. في حالات أخرى ، قبل بدء الدفعة ، من الضروري عمل أختام "رؤية" ، بعد فحص واختيار المعلمات اللازمة.