Mikronok a 3D nyomtatásban: Számítanak? [FRISSÍTETT]

Ha 3D-s gyártórendszerrel rendelkezik, vagy a 3D-s nyomtatást megoldásként fontolgatja, fontos megértenie, hogy az alkalmazás szempontjából melyik a fontosabb: a méretpontosság és a megismételhetőség vagy a felbontás. Ebben a blogcikkben azt tárgyaljuk, hogy miért szerepel a rétegvastagság mikronban a 3D nyomtatásban, és miért fontos ez. Először nézzük meg a pontosság, az ismételhetőség és a felbontás definícióit:

• A pontosság arra utal, hogy egy gyártási rendszer kimenete mennyire felel meg egy megadott mérettartományon belüli tűrésnek.
• Az ismételhetőség a rendszer azon képességét ragadja meg, hogy újra és újra konzisztens kimenetet állítson elő.
• A felbontás arra a legkisebb egységre utal, amelyet a rendszer képes reprodukálni.

Dimenziós pontosság

A dimenziós pontosság nagyon fontos tényező, amelyet sokan figyelembe vesznek, amikor kiválasztják a számukra legmegfelelőbb additív megoldást. Ez a specifikáció olyan tényezőket befolyásol, mint például, hogy mennyire jól néznek ki a kis vagy finom jellemzők, és mennyire lesznek pontosak a kritikus felületek. Ezt általában mikronokban vagy mikrométerekben mérik. Egy mikron 0,001 mm-nek vagy 0,000039 hüvelyknek felel meg. Összehasonlításképpen, egy emberi hajszál átmérője 20 és 200 mikron között van, a leghosszabb emberi kromoszóma pedig 20 mikron hosszú. Tehát amikor a “Számítanak-e a mikronok?” kérdést teszik fel, bizonyos esetekben tényleg szőrszálhasogatásról van szó.

Hogyan kapcsolódnak ezek a mérések az additív gyártáshoz?

A méretpontosság az alkatrészt gyártó rendszertől és az alkatrész teljes méretétől függ. A Stratasys olyan 3D nyomtatókat kínál, amelyek különböző technológiákkal, például Fused Deposition Modeling (FDM), PolyJet és Stereolitográfia segítségével készítenek alkatrészeket. Az FDM gépek hőre lágyuló anyag rétegeit olvasztják össze egy extruder segítségével. Eközben a PolyJet gépek fotopolimer rétegekből építenek alkatrészeket, amelyeket UV-fénnyel keményítenek (hasonlóan a tintasugaras nyomtatók által használt eljáráshoz). A sztereolitográfia egyesíti a nagy felbontást és a finom építési rétegeket a bőséges építési kapacitással, amely nagy méretben képes rendkívül részletes alkatrészek, prototípusok és öntőminták előállítására.

FDM technológia

A Fused Deposition Modeling (FDM) olyan eljárás, amelyben a félig cseppfolyósított műanyagszálat egy előre programozott útvonalon, X/Y síkban extrudálják. Ezek a gépek úgy működnek, hogy az alkatrészeket rétegekre vágják, és minden egyes réteget kinyomtatnak, mielőtt az ágyat felemelnék a következő nyomtatásához.

Tipikusan ezeket a rétegeket vagy szeleteket hüvelykben mérik, nem mikronokban (1 hüvelyk = 25 400 mikron), így néhány mikronnyi különbség valószínűleg nem lesz nagy hatással a minőségre vagy a pontosságra. De ez nem mondja el az egész történetet. A Stratasys gépek például 0,005″ és 0,008″ (127 – 204 mikron) közötti méretpontossággal rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy az alkatrész minden egyes centiméterénél számíthat erre a pontosságra. Az F123 sorozat gépei például 200 mm (.008 in) vagy +/- .002 mm/mm (.002 in/in) pontossággal képesek nyomtatni, attól függően, hogy melyik a nagyobb.

>> Olvassa el kapcsolódó cikkünket az FDM nyomtatók négy legfontosabb ipari felhasználási területéről

Sajnos minél kisebb vagy finomabb az FDM alkatrész, annál kevésbé lesz pontos. Ennek az az oka, hogy egy extrudált műanyagdarab, amelynek átmérője bárhol 0,005″ – 0,020″ között van, és amely gyorsan tágul és zsugorodik, csak korlátozottan tud szűk helyekre illeszkedni. Jó ökölszabály, hogy a legkisebb jellemző legalább kétszer akkora legyen, mint a rétegmagasság. A szuperkisméretű funkciókhoz (például egy 0,0050″-es lyuk) azonban az FDM nem biztos, hogy megfelelő, és vannak más technológiák, amelyek jobban megfelelnek az ilyen típusú funkciókhoz.

PolyJet technológia

A PolyJet technológia az UV (ultraibolya fénnyel) keményedő gyanta cseppjeit rétegenként juttatja le egy építőlemezre. Ez a folyamat hasonló ahhoz, ahogyan a hagyományos tintasugaras nyomtató működik. Sokkal finomabb rétegmagasságot hoz létre, akár 14 mikronig. Ez vékonyabb, mint egy átlagos emberi hajszál! Tehát, ha a realizmus, a teljes színkeverés vagy a finom jellemzők az, amire Ön törekszik, akkor a PolyJet 3D nyomtató választásának sok értelme van. Ebben a forgatókönyvben a 10 vagy 20 mikronos különbség is nagy hatást gyakorolhat, mivel a rétegek annyira finomak. Ez azt eredményezheti, hogy a funkciók nem jelennek meg jól, vagy a színek nem keverednek megfelelően.

A Stratasys PolyJet család legújabb tagjai közé tartozik a J850 és a J826, amelyek egyszerre akár hét anyaggal is képesek nyomtatni. A J850 100 mm alatt – ±100; 100 mm felett – ±200 vagy az alkatrész hosszának ± 0,06%-áig képes nyomtatni, attól függően, hogy melyik a nagyobb. A J826 100 mm alatt – ±100μ; 100 mm felett – ±200μ-ig képes nyomtatni.

>> Olvassa el kapcsolódó cikkünket a PolyJet nyomtatók három legfontosabb ipari felhasználási területéről

Sztereolitográfiai technológia

A sztereolitográfia (jellemzően SL vagy SLA) egy olyan eljárás, amelyben egy gyantafürdőt rétegről rétegre megkeményítenek egy lézerrel vagy más fénykibocsátó eszközzel, például képernyővel vagy projektorral. Ezzel a technológiával egyetlen anyagból készült alkatrészek állíthatók elő nagyfokú pontossággal és kivitelben.

A nagyfokú pontosság miatt 10-15 mikronos hideg változás is káros hatással van az alkatrészre. A nagyobb alkatrészeknél azonban, ahol a tűréshatárok elnézőbbek, ezek a változtatások nem jelentenek nagy különbséget. Az is fontos, hogy meggyőződjön arról, hogy ezek a gépek az Ön által használt speciális gyantára vannak kalibrálva, és hogy a gyantafürdő tiszta és tiszta legyen. Ha ezeket a lépéseket nem tartják be, problémák adódhatnak a nagy és a kis alkatrészeknél.

>> Ismerje meg a Stratasys V650 Flex

Szóval, számítanak a mikronok a 3D nyomtatásban?

Félig-meddig. Ez igazából attól függ, hogy mi a végcélod az alkatrészeddel. Ha olyan nagyméretű szerelvényeket vagy rögzítőket készít, amelyek bizonyos alkatrészeket tartanak majd a festéshez, akkor néhány mikron pontosság nem befolyásolja ezt. Ha kisméretű modelleket készít sok apró jellemzővel, akkor akár néhány mikronnyi változás is megjelenhet az alkatrészeken. De azáltal, hogy az alkatrészt az additív eljáráshoz tervezi, sok problémát enyhíthet a pontossággal és a finom jellemzők felbontásával kapcsolatban. A TriMech-nél egy teljes DFAM (Design for Additive Manufacturing) tanfolyamot kínálunk, amelynek célja, hogy segítsen a felhasználóknak olyan alkatrészek tervezésében, amelyek már az első alkalommal hatékonyabbak azáltal, hogy olyan tervezési elveket használnak, amelyek csak az additív technológiákkal lehetségesek.

Most, hogy már jobban ismeri a mikronokat és a pontosságot a különböző technológiákkal történő 3D nyomtatás során, talán azon gondolkodik, melyik lehet a legmegfelelőbb az Ön igényeinek? Ne aggódjon, mi tudunk segíteni! Tekintse meg lekérhető webináriumunkat, hogy megismerje a PolyJet és az FDM technológiák közötti különbségeket.

Megkezdődő webinárium

Megkezdődő webinar