Jos omistat 3D-tuotantojärjestelmän tai olet harkinnut 3D-tulostusta ratkaisuksi, on tärkeää ymmärtää, kumpi on sovelluksessasi tärkeämpää: mittatarkkuus ja toistettavuus vai tarkkuus. Tässä blogiartikkelissa keskustelemme siitä, miksi kerrospaksuus ilmoitetaan mikroneina 3D-tulostuksessa ja miksi sillä on merkitystä. Tarkastellaan ensin tarkkuuden, toistettavuuden ja resoluution määritelmiä:
- Tarkkuudella tarkoitetaan sitä, kuinka tarkasti valmistusjärjestelmän tuotos noudattaa toleranssia tietyllä mitta-alueella.
- Toistettavuus kuvaa järjestelmän kykyä tuottaa johdonmukainen tuotos kerta toisensa jälkeen.
- Resoluutio viittaa pienimpään yksikköön, jonka järjestelmä pystyy toistamaan.
- Dimensionaalinen tarkkuus
- Miten nämä mitat liittyvät additiiviseen valmistukseen?
- FDM-tekniikka
- PolyJet-tekniikka
- Stereolitografiatekniikka
- So, Do Microns Matter in 3D Printing?
- Sort of. Se riippuu todella siitä, mikä on lopputavoitteesi osan kanssa. Jos teet suuria jigejä tai kiinnikkeitä, jotka pitävät tiettyjä osia maalausta varten, muutaman mikronin tarkkuus ei vaikuta siihen. Jos teet pienoismalleja, joissa on paljon hienoja piirteitä, jopa muutaman mikronin muutos voi näkyä osissa. Suunnittelemalla osan additiivista prosessia varten voit kuitenkin lieventää monia tarkkuuteen ja hienojen piirteiden erottelukykyyn liittyviä ongelmia. TriMechillä tarjoamme kokonaisen DFAM-kurssin (Design for Additive Manufacturing), joka on suunniteltu auttamaan käyttäjiä suunnittelemaan osia, jotka ovat tehokkaampia ensimmäisellä kerralla hyödyntämällä suunnitteluperiaatteita, jotka ovat mahdollisia vain additiivisten tekniikoiden avulla.
Dimensionaalinen tarkkuus
Dimensionaalinen tarkkuus on erittäin tärkeä tekijä, jonka monet ottavat huomioon valitessaan heille parhaiten sopivaa lisäaineratkaisua. Tämä määrittely vaikuttaa esimerkiksi siihen, kuinka hyvin pienet tai hienot piirteet näyttävät ja kuinka tarkkoja kriittisistä pinnoista tulee. Tyypillisesti tämä mitataan mikroneina tai mikrometreinä. Mikroni vastaa 0,001 mm tai 0,000039 tuumaa. Vertailun vuoksi mainittakoon, että ihmisen hius on halkaisijaltaan 20-200 mikronia ja pisin ihmisen kromosomi on 20 mikronia pitkä. Kun siis kysytään: ”Onko mikroneilla todella väliä?”, joissakin tapauksissa kyse on todella hiusten halkomisesta.
Miten nämä mitat liittyvät additiiviseen valmistukseen?
Dimensionaalinen tarkkuus on riippuvainen osan valmistavasta järjestelmästä ja osan kokonaiskoosta. Stratasys tarjoaa 3D-tulostimia, jotka rakentavat osia käyttämällä eri tekniikoita, kuten FDM (Fused Deposition Modeling), PolyJet ja Stereolitografia. FDM-koneet sulattavat lämpömuovisen materiaalin kerrokset ekstruuderin läpi. PolyJet-koneet puolestaan rakentavat osia fotopolymeerikerroksista, jotka kovetetaan UV-valolla (kuten mustesuihkutulostimessa käytettävä prosessi). Stereolitografiassa yhdistyvät korkea resoluutio ja hienot rakennekerrokset runsaaseen rakennuskapasiteettiin, jolla voidaan valmistaa erittäin yksityiskohtaisia osia, prototyyppejä ja valumalleja suuressa mittakaavassa.
FDM-tekniikka
Fused Deposition Modeling (FDM) on prosessi, jossa puoliksi nesteytettyä muovifilamenttia pursotetaan X/Y-tasossa ennalta ohjelmoitua reittiä pitkin. Nämä koneet toimivat leikkaamalla osat kerroksiin ja tulostamalla jokaisen kerroksen ennen kuin nostetaan sänkyä seuraavan kerroksen tulostamista varten.
Tyypillisesti nämä kerrokset tai viipaleet mitataan tuumissa, ei mikrometreissä (1 tuuma = 25 400 mikrometriä), joten muutaman mikrometrin ero ei luultavasti vaikuta laatuun tai tarkkuuteen kovin paljon. Se ei kuitenkaan kerro koko tarinaa. Esimerkiksi Stratasysin koneiden mitoitustarkkuus on 0,005″ – 0,008″ (127 – 204 mikronia). Tämä tarkoittaa, että voit odottaa, että kappaleesi jokaista tuumaa kohden noudatetaan tätä tarkkuutta. Esimerkiksi F123-sarjan koneet voivat tulostaa 200 mm:n (.008 in) tarkkuudella tai +/- 0,002 mm/mm (.002 in/in), riippuen siitä, kumpi on suurempi.
>> Lue aiheeseen liittyvä artikkelimme FDM-tulostimien neljästä tärkeimmästä käyttökohteesta teollisuudessa
Mitä pienempiä tai hienompia FDM-kappaleita tulostat, sitä epätarkemmiksi ne muuttuvat. Tämä johtuu siitä, että puristettu muovikappale, jonka halkaisija on missä tahansa 0,005″ – 0,020″ ja joka laajenee ja kutistuu nopeasti, voi vain rajoitetusti mahtua ahtaisiin tiloihin. Hyvä nyrkkisääntö on, että pienin piirre on vähintään kaksi kertaa suurempi kuin kerroksen korkeus. Mutta erittäin pieniin ominaisuuksiin (esimerkki, 0.0050″ reikä) FDM ei ehkä sovi, ja on olemassa muita tekniikoita, jotka soveltuvat paremmin tämäntyyppisiin ominaisuuksiin.
PolyJet-tekniikka
PolyJet-tekniikka annostelee UV (ultraviolettivalo) -kovettuvan hartsin pisaroita kerros kerrokselta alas rakennuslevylle. Tämä prosessi on samanlainen kuin tavallisen mustesuihkutulostimen toiminta. Se luo paljon hienompia kerroskorkeuksia, jopa 14 mikronia. Se on ohuempi kuin keskimääräinen ihmisen hius! Jos siis etsit realismia, täysien värien sekoittamista tai hienoja piirteitä, PolyJet 3D-tulostimen valinnassa on paljon järkeä. Tässä skenaariossa 10 tai 20 mikronin ero voi aiheuttaa suuren vaikutuksen, koska kerrokset ovat niin hienoja. Tämä voi aiheuttaa sen, että piirteet eivät näy hyvin tai värit eivät sekoitu kunnolla.
Uudet lisäykset Stratasysin PolyJet-tuoteperheeseen ovat J850 ja J826, jotka pystyvät tulostamaan jopa seitsemällä materiaalilla kerrallaan. J850:llä voidaan tulostaa alle 100 mm – ±100; yli 100 mm – ±200 tai ± 0,06 % kappaleen pituudesta sen mukaan, kumpi on suurempi. J826:lla voidaan tulostaa alle 100 mm – ±100μ; yli 100 mm – ±200μ.
>> Lue aiheeseen liittyvä artikkelimme PolyJet-tulostimien kolmesta tärkeimmästä käyttökohteesta teollisuudessa
Stereolitografiatekniikka
Stereolitografia (tyypillisesti SL tai SLA) on prosessi, jossa hartsikylpy kovetetaan kerros kerrokselta laserilla tai muulla valoa lähettävällä laitteella, kuten valkokankaalla tai projektorilla. Tällä tekniikalla voidaan valmistaa yksittäisistä materiaaleista osia, joiden tarkkuus ja viimeistely ovat erittäin korkeatasoisia.
Tämän suuren tarkkuuden vuoksi 10-15 mikrometrin muutos kylmänä vaikuttaa haitallisesti kappaleeseen. Mutta suuremmissa osissa, joissa toleranssit ovat anteeksiantavampia, näillä muutoksilla ei ole suurta merkitystä. On myös tärkeää varmistaa, että nämä koneet on kalibroitu käytettävälle hartsille ja että hartsikylpy on puhdas ja kirkas. Jos näitä vaiheita ei noudateta, voi tulla ongelmia suurten ja pienten osien kanssa.
>> Tutustu Stratasys V650 Flexiin
So, Do Microns Matter in 3D Printing?
Sort of. Se riippuu todella siitä, mikä on lopputavoitteesi osan kanssa. Jos teet suuria jigejä tai kiinnikkeitä, jotka pitävät tiettyjä osia maalausta varten, muutaman mikronin tarkkuus ei vaikuta siihen. Jos teet pienoismalleja, joissa on paljon hienoja piirteitä, jopa muutaman mikronin muutos voi näkyä osissa. Suunnittelemalla osan additiivista prosessia varten voit kuitenkin lieventää monia tarkkuuteen ja hienojen piirteiden erottelukykyyn liittyviä ongelmia. TriMechillä tarjoamme kokonaisen DFAM-kurssin (Design for Additive Manufacturing), joka on suunniteltu auttamaan käyttäjiä suunnittelemaan osia, jotka ovat tehokkaampia ensimmäisellä kerralla hyödyntämällä suunnitteluperiaatteita, jotka ovat mahdollisia vain additiivisten tekniikoiden avulla.
Nyt kun mikronit ja tarkkuus 3D-tulostuksessa eri tekniikoilla ovat sinulle tutumpia, saatat miettiä, mikä niistä sopisi parhaiten tarpeisiisi? Älä huoli, me voimme auttaa! Katso tilauswebinaarimme ja tutustu PolyJet- ja FDM-tekniikoiden eroihin.
