Microns in 3D printen: Doen ze ertoe? [

Als u een 3D-productiesysteem hebt of 3D-printen als oplossing hebt overwogen, is het belangrijk om te begrijpen wat voor uw toepassing belangrijker is: maatnauwkeurigheid en herhaalbaarheid of resolutie. In dit blogartikel bespreken we waarom laagdikte bij 3D-printen wordt vermeld als microns en waarom dat ertoe doet. Laten we eerst eens kijken naar de definities van nauwkeurigheid, herhaalbaarheid en resolutie:

• Nauwkeurigheid verwijst naar hoe nauw de output van een productiesysteem overeenkomt met een tolerantie binnen een gespecificeerd dimensionaal bereik.
• Herhaalbaarheid vangt het vermogen van een systeem om consistente output te produceren, keer op keer.
• Resolutie verwijst naar de kleinste eenheid die het systeem kan reproduceren.

Dimensionale nauwkeurigheid

Dimensionale nauwkeurigheid is een zeer belangrijke factor die veel mensen in overweging nemen bij het kiezen van een additieve oplossing die het beste voor hen werkt. Deze specificatie zal factoren beïnvloeden zoals hoe goed kleine of fijne eigenschappen eruit zien en hoe nauwkeurig kritische oppervlakten zullen zijn. Gewoonlijk wordt dit gemeten in microns of micrometers. Een micron is gelijk aan 0,001mm of 0,000039in. Ter vergelijking: een menselijke haar heeft een diameter van 20 tot 200 micron en het langste menselijke chromosoom is 20 micron lang. Dus, wanneer de vraag wordt gesteld “Doen microns er echt toe?” in sommige gevallen, ben je echt haren aan het splijten.

Hoe verhouden deze metingen zich tot Additive Manufacturing?

De maatnauwkeurigheid is afhankelijk van het systeem dat het onderdeel produceert en van de totale grootte van het onderdeel. Stratasys biedt 3D-printers die onderdelen bouwen met behulp van verschillende technologieën, zoals Fused Deposition Modeling (FDM), PolyJet en Stereolitography. FDM-machines smelten lagen thermoplastisch materiaal door een extruder. Ondertussen bouwen PolyJet machines onderdelen uit lagen fotopolymeren die worden uitgehard door UV-licht (zoals het proces dat wordt gebruikt door een inkjetprinter). Stereolitografie combineert hoge resolutie en fijne bouwlagen met een royale bouwcapaciteit die in staat is om zeer gedetailleerde onderdelen, prototypes en gietpatronen op grote schaal te produceren.

FDM Technology

Fused Deposition Modeling (FDM) is een proces waarbij semi-vloeibare kunststof filament wordt geëxtrudeerd op een X/Y-vlak op een voorgeprogrammeerde route. Deze machines werken door onderdelen in lagen te snijden en elke laag te printen voordat het bed wordt opgetild om de volgende te printen.

Typisch worden deze lagen of plakjes gemeten in inches, niet in microns (1 inch = 25.400 micron), dus een verschil van een paar micron zal waarschijnlijk niet veel invloed hebben op de kwaliteit of nauwkeurigheid. Maar dat vertelt niet het hele verhaal. Stratasys machines, bijvoorbeeld, hebben een dimensionale nauwkeurigheid van 127 – 204 micron (0,005″ tot 0,008″). Dit betekent dat u voor elke centimeter van uw werkstuk kunt verwachten dat u aan deze nauwkeurigheid wordt gehouden. De machines in de F123-serie kunnen bijvoorbeeld printen met een nauwkeurigheid van 200 mm (.008 in), of +/- .002 mm/mm (.002 in/in), afhankelijk van welke groter is.

>> Lees ons gerelateerde artikel over de top vier industrie toepassingen voor FDM printers

Helaas, hoe kleiner of fijner je FDM onderdelen maakt, hoe minder nauwkeurig ze zullen worden. Dit komt omdat een geëxtrudeerd stuk plastic met een diameter van ergens tussen 0.005″ – 0.020″ dat snel uitzet en krimpt, maar zo weinig kan doen om in krappe ruimtes te passen. Een goede vuistregel is dat de kleinste vorm minstens twee keer zo groot moet zijn als de laaghoogte. Maar voor super kleine functies (bijvoorbeeld een 0,0050 “gat) FDM kan niet een goede pasvorm, en er zijn andere technologieën beter geschikt voor dat soort functies.

PolyJet Technology

PolyJet technologie verspreidt druppels van een UV (Ultraviolet licht) uithardbare hars naar beneden op een build plaat laag voor laag. Dit proces is vergelijkbaar met hoe uw standaard inkjetprinter werkt. Het creëert veel fijnere laaghoogten, tot 14 micron. Dat is dunner dan de gemiddelde menselijke haar! Dus, als realisme, full-color menging of fijne kenmerken zijn wat u zoekt, is het kiezen van een PolyJet 3D printer heel zinvol. In dit scenario kan het verschil van 10 of 20 micron een grote impact hebben omdat de lagen zo fijn zijn. Dit kan ertoe leiden dat kenmerken niet goed zichtbaar zijn of dat kleuren niet goed mengen.

De nieuwste toevoegingen aan de Stratasys PolyJet familie zijn de J850 en de J826 die de capaciteit hebben om met maximaal zeven materialen tegelijk te printen. De J850 kan tot op 100 mm ±100 printen; boven 100 mm ±200 of ± 0,06% van de onderdeellengte, afhankelijk van welke groter is. De J826 kan tot minder dan 100 mm – ±100μ afdrukken; boven 100 mm – ±200μ.

>> Lees ons gerelateerde artikel over de top drie industrie toepassingen voor PolyJet printers

Stereolithografie technologie

Stereolithografie (meestal aangeduid als SL of SLA) is een proces waarbij een bad van hars laag voor laag wordt opgewamd met een laser of een ander licht uitstralend apparaat zoals een scherm of projector. Met deze technologie kunnen onderdelen van één materiaal met een hoge mate van nauwkeurigheid en afwerking worden vervaardigd.

Door deze hoge graad van nauwkeurigheid heeft een verandering van een 10-15 micron koude nadelige gevolgen voor het onderdeel. Maar voor grotere onderdelen, waar de toleranties meer vergevingsgezind zijn, zullen deze veranderingen niet veel verschil maken. Het is ook belangrijk ervoor te zorgen dat deze machines gekalibreerd zijn voor de specifieke hars die u gebruikt en ervoor te zorgen dat het harsbad schoon en helder is. Als deze stappen niet worden gevolgd, kunnen er problemen ontstaan met grote en kleine onderdelen.

>> Meer informatie over de Stratasys V650 Flex

Zo, Do Microns Matter in 3D Printing?

Zo ongeveer. Het hangt echt af van wat uw einddoel is met uw onderdeel. Als je grote mallen of opspanningen maakt die specifieke onderdelen vasthouden voor het verven, dan hebben een paar micron nauwkeurigheid daar geen invloed op. Als u kleinschalige modellen maakt met veel fijne onderdelen, dan kan een verandering van zelfs maar een paar micron zichtbaar zijn op uw onderdelen. Maar door uw werkstuk voor het additieve proces te ontwerpen, kunt u veel problemen met de nauwkeurigheid en de resolutie van fijne kenmerken voorkomen. Bij TriMech, bieden wij een hele DFAM (Design for Additive Manufacturing) cursus ontworpen om gebruikers te helpen onderdelen te ontwerpen die de eerste keer efficiënter zijn door gebruik te maken van ontwerpprincipes die alleen mogelijk zijn met additieve technologieën.

Nu u meer vertrouwd bent met microns en nauwkeurigheid bij 3D-printen met verschillende technologieën, vraagt u zich misschien af welke het beste zou kunnen passen bij uw behoeften? Geen zorgen, wij kunnen u helpen! Bekijk onze on-demand webinar om meer te leren over de verschillen tussen PolyJet- en FDM-technologieën.