Hvis du ejer et 3D-produktionssystem eller har overvejet 3D-printing som en løsning, er det vigtigt at forstå, hvad der er vigtigst for din applikation: dimensionel nøjagtighed og repeterbarhed eller opløsning. I denne blogartikel diskuterer vi, hvorfor lagtykkelse er angivet som mikron i 3D-print, og hvorfor det har betydning. Lad os først se på definitionerne af nøjagtighed, repeterbarhed og opløsning:
- Nøjagtighed henviser til, hvor tæt et fremstillingssystems output er i overensstemmelse med en tolerance inden for et specificeret dimensionsområde.
- Repeterbarhed indfanger et systems evne til at producere et ensartet output gang på gang.
- Opløsning henviser til den mindste enhed, som systemet kan reproducere.
- Dimensionel nøjagtighed
- Hvordan hænger disse målinger sammen med additiv fremstilling?
- FDM-teknologi
- PolyJet-teknologi
- Stereolithografiteknologi
- Så, betyder mikroner noget ved 3D-printning?
- Sort of. Det afhænger virkelig af, hvad dit slutmål er med din del. Hvis du fremstiller store jigs eller fixturer, der skal holde specifikke dele til maling, så vil et par mikroners nøjagtighed ikke påvirke det. Hvis du laver modeller i lille skala med mange fine detaljer, kan en ændring på blot et par mikrometer vise sig på dine dele. Men ved at designe din del til den additive proces kan du afhjælpe mange af problemerne med nøjagtighed og opløsning af fine funktioner. Hos TriMech tilbyder vi et helt DFAM-kursus (Design for Additive Manufacturing), der er designet til at hjælpe brugerne med at designe dele, der er mere effektive første gang ved at udnytte designprincipper, der kun er mulige med additive teknologier.
Dimensionel nøjagtighed
Dimensionel nøjagtighed er en meget vigtig faktor, som mange mennesker tager i betragtning, når de vælger en additiv løsning, der fungerer bedst for dem. Denne specifikation vil påvirke faktorer som f.eks. hvor godt små eller fine funktioner ser ud, og hvor nøjagtige kritiske overflader vil være. Typisk måles dette i mikron eller mikrometer. En mikron svarer til 0,001 mm eller 0,000039 tommer. Til sammenligning er et menneskehår mellem 20 og 200 mikrometer i diameter, og det længste menneskelige kromosom er 20 mikrometer langt. Så når man spørger: “Betyder mikroner virkelig noget?”, er man i nogle tilfælde virkelig ved at splitte hårene.
Hvordan hænger disse målinger sammen med additiv fremstilling?
Dimensionel nøjagtighed er afhængig af det system, der producerer emnet, og emnets samlede størrelse. Stratasys tilbyder 3D-printere, der bygger dele ved hjælp af forskellige teknologier såsom FDM (Fused Deposition Modeling), PolyJet og Stereolitografi. FDM-maskiner smelter lag af termoplastisk materiale sammen gennem en ekstruder. I mellemtiden bygger PolyJet-maskiner dele af lag af fotopolymerer, der hærdes af UV-lys (ligesom den proces, der anvendes af en inkjetprinter). Stereolitografi kombinerer høj opløsning og fine opbygningslag med en generøs opbygningskapacitet, der er i stand til at fremstille meget detaljerede dele, prototyper og støbemønstre i stor skala.
FDM-teknologi
Fused Deposition Modeling (FDM) er en proces, hvor halvt flydende plastfilamenter ekstruderes i et X/Y-plan på en forud programmeret rute. Disse maskiner fungerer ved at skære dele op i lag og udskrive hvert enkelt lag, før sengen hæves for at udskrive det næste.
Typisk måles disse lag eller skiver i tommer, ikke i mikron (1 tomme = 25.400 mikron), så en forskel på et par mikron vil sandsynligvis ikke have nogen stor betydning for kvaliteten eller nøjagtigheden. Men det fortæller ikke hele historien. Stratasys-maskiner har f.eks. en nominel dimensionsnøjagtighed på mellem 0,005″ og 0,008″ (127 – 204 mikron). Det betyder, at for hver tomme af din del kan du forvente at blive holdt til denne nøjagtighed. Maskinerne i F123-serien kan f.eks. udskrive med en nøjagtighed på 200 mm (.008 in) eller +/- 0,002 mm/mm (.002 in/in), alt efter hvad der er størst.
>> Læs vores relaterede artikel om de fire vigtigste anvendelser i industrien for FDM-printere
Det er desværre sådan, at jo mindre eller finere du bliver med FDM-dele, jo mindre nøjagtige bliver de. Det skyldes, at der kun er så meget, som et ekstruderet stykke plastik med en diameter på alt fra 0,005″ – 0,020″, der hurtigt udvider og krymper sig, kan gøre for at passe ind i snævre rum. En god tommelfingerregel er, at dit mindste element skal være mindst to gange så stort som din laghøjde. Men for super små funktioner (eksempelvis et 0,0050″ hul) er FDM måske ikke en god løsning, og der er andre teknologier, der er bedre egnet til disse typer funktioner.
PolyJet-teknologi
PolyJet-teknologien fordeler dråber af en UV-harpiks (ultraviolet lys), der kan hærdes, ned på en byggeplade lag for lag. Denne proces svarer til, hvordan en almindelig inkjetprinter fungerer. Den skaber meget finere laghøjder, ned til 14 mikrometer. Det er tyndere end et gennemsnitligt menneskehår! Så hvis realisme, fuld farveblanding eller fine funktioner er det, du er ude efter, giver det rigtig god mening at vælge en PolyJet 3D-printer. I dette scenarie kan forskellen på 10 eller 20 mikron skabe en stor effekt, fordi lagene er så fine. Dette kan medføre, at funktioner ikke vises godt, eller at farver ikke blandes korrekt.
De nyeste tilføjelser til Stratasys PolyJet-familien omfatter J850 og J826, som har kapacitet til at udskrive med op til syv materialer ad gangen. J850 kan printe ned til under 100 mm – ±100; over 100 mm – ±200 eller ± 0,06 % af emnets længde, alt efter hvad der er størst. J826 har kapacitet til at printe ned til under 100 mm – ±100μ; over 100 mm – ±200μ.
>> Læs vores relaterede artikel om de tre vigtigste anvendelser i industrien for PolyJet-printere
Stereolithografiteknologi
Stereolithografi (typisk omtalt som SL eller SLA) er en proces, hvor et bad af harpiks hærdes lag for lag med en laser eller en anden lysemitterende anordning som en skærm eller en projektor. Denne teknologi kan producere enkeltmateriale-dele med en høj grad af nøjagtighed og finish.
På grund af denne høje grad af nøjagtighed har en ændring på 10-15 mikron koldt negative virkninger på emnet. Men for større dele, hvor tolerancerne er mere eftergivende, vil disse ændringer ikke gøre nogen stor forskel. Det er også vigtigt at sørge for, at disse maskiner er kalibreret til den specifikke harpiks, du bruger, og at sørge for, at harpiksbadet er rent og klart. Hvis disse trin ikke følges, kan der opstå problemer med store og små dele.
>> Få mere at vide om Stratasys V650 Flex
Så, betyder mikroner noget ved 3D-printning?
Sort of. Det afhænger virkelig af, hvad dit slutmål er med din del. Hvis du fremstiller store jigs eller fixturer, der skal holde specifikke dele til maling, så vil et par mikroners nøjagtighed ikke påvirke det. Hvis du laver modeller i lille skala med mange fine detaljer, kan en ændring på blot et par mikrometer vise sig på dine dele. Men ved at designe din del til den additive proces kan du afhjælpe mange af problemerne med nøjagtighed og opløsning af fine funktioner. Hos TriMech tilbyder vi et helt DFAM-kursus (Design for Additive Manufacturing), der er designet til at hjælpe brugerne med at designe dele, der er mere effektive første gang ved at udnytte designprincipper, der kun er mulige med additive teknologier.
Nu, hvor du er mere fortrolig med mikroner og nøjagtighed, når du 3D-printer med forskellige teknologier, spekulerer du måske på, hvilken der kunne være den bedste løsning til dine behov? Bare rolig, vi kan hjælpe dig! Se vores on-demand webinar for at lære om forskellene mellem PolyJet- og FDM-teknologier.
