Mikrony w druku 3D: Do They Matter? [AKTUALIZACJA]

Jeśli posiadasz system produkcyjny 3D lub rozważałeś druk 3D jako rozwiązanie, ważne jest, aby zrozumieć, co jest ważniejsze dla Twojej aplikacji: dokładność wymiarowa i powtarzalność czy rozdzielczość. W tym artykule na blogu, omawiamy dlaczego grubość warstwy w druku 3D jest podawana w mikronach i dlaczego ma to znaczenie. Po pierwsze, przyjrzyjmy się definicjom dokładności, powtarzalności i rozdzielczości:

• Dokładność odnosi się do tego, jak ściśle dane wyjściowe systemu produkcyjnego są zgodne z tolerancją w określonym zakresie wymiarowym.
• Powtarzalność ujmuje zdolność systemu do wytwarzania spójnych danych wyjściowych, raz za razem.
• Rozdzielczość odnosi się do najmniejszej jednostki, którą system może odtworzyć.

Dokładność wymiarowa

Dokładność wymiarowa jest bardzo ważnym czynnikiem, który wiele osób bierze pod uwagę przy wyborze rozwiązania addytywnego, które działa dla nich najlepiej. Specyfikacja ta będzie miała wpływ na czynniki takie jak to, jak dobrze wyglądają małe lub drobne elementy i jak dokładne będą krytyczne powierzchnie. Zazwyczaj jest to mierzone w mikronach lub mikrometrach. Mikron jest równy 0,001 mm lub 0,000039 cala. Dla porównania, ludzki włos ma średnicę od 20 do 200 mikronów, a najdłuższy ludzki chromosom ma długość 20 mikronów. Tak więc, gdy pada pytanie „Czy mikrony naprawdę mają znaczenie?” w niektórych przypadkach, naprawdę dzielisz włos na czworo.

Jak te pomiary odnoszą się do produkcji addytywnej?

Dokładność wymiarowa jest zależna od systemu produkującego część i ogólnego rozmiaru części. Stratasys oferuje drukarki 3D, które budują części przy użyciu różnych technologii, takich jak Fused Deposition Modeling (FDM), PolyJet i Stereolitografia. Maszyny FDM łączą warstwy termoplastycznego materiału za pomocą ekstrudera. Tymczasem maszyny PolyJet budują części z warstw fotopolimerów, które są utwardzane światłem UV (podobnie jak w przypadku drukarek atramentowych). Stereolitografia łączy wysoką rozdzielczość i cienkie warstwy budowania z dużą zdolnością budowania, zdolną do produkcji bardzo szczegółowych części, prototypów i wzorów odlewniczych w dużej skali.

Technologia FDM

Fused Deposition Modeling (FDM) jest procesem, w którym pół-skroplony plastikowy filament jest wytłaczany na płaszczyźnie X/Y na wcześniej zaprogramowanej trasie. Maszyny te działają poprzez cięcie części na warstwy i drukowanie każdej z nich przed podniesieniem łoża do drukowania następnej.

Typowo, te warstwy lub plastry są mierzone w calach, nie w mikronach (1 cal = 25,400 mikronów), więc różnica kilku mikronów prawdopodobnie nie będzie miała dużego wpływu na jakość lub dokładność. Ale to nie jest cała historia. Maszyny Stratasys, na przykład, mają znamionową dokładność wymiarową w zakresie od 0,005″ do 0,008″ (127 – 204 mikronów). Oznacza to, że można oczekiwać, że każdy centymetr części będzie wykonany z taką dokładnością. Maszyny z serii F123, na przykład, mogą drukować z dokładnością 200 mm (.008 in) lub +/- .002 mm/mm (.002 in/in), w zależności od tego, która z tych wartości jest większa.

>> Przeczytaj nasz powiązany artykuł o czterech głównych zastosowaniach drukarek FDM w przemyśle

Niestety, im mniejsze lub drobniejsze są części FDM, tym mniejsza jest ich dokładność. Dzieje się tak dlatego, że tylko tyle może zrobić wytłoczony kawałek plastiku o średnicy od 0.005″ – 0.020″, który szybko się rozszerza i kurczy, aby zmieścić się w ciasnych przestrzeniach. Dobrą zasadą jest, aby najmniejszy element był co najmniej dwa razy większy niż wysokość warstwy. Ale dla bardzo małych elementów (Przykład, otwór 0.0050″) FDM może nie być dobrym rozwiązaniem i są inne technologie lepiej nadające się do tego typu elementów.

Technologia PolyJet

Technologia PolyJet dozuje krople utwardzalnej żywicy UV (światło ultrafioletowe) na płytę konstrukcyjną warstwa po warstwie. Proces ten jest podobny do tego, jak działa standardowa drukarka atramentowa. Tworzy on warstwy o znacznie mniejszej grubości, nawet do 14 mikronów. To jest cieńsze niż przeciętny ludzki włos! Tak więc, jeśli realizm, mieszanie pełnych kolorów lub drobne rysy są tym, czego szukasz, wybór drukarki PolyJet 3D ma wiele sensu. W tym scenariuszu, różnica 10 lub 20 mikronów może mieć duży wpływ, ponieważ warstwy są tak cienkie. Może to spowodować, że cechy nie pokażą się dobrze lub kolor nie będzie się prawidłowo mieszał.

Najnowsze dodatki do rodziny Stratasys PolyJet obejmują J850 i J826, które mają zdolność do drukowania do siedmiu materiałów jednocześnie. J850 może drukować w zakresie poniżej 100 mm-±100; powyżej 100 mm- ±200 lub ± 0,06% długości części, w zależności od tego, która wartość jest większa. J826 ma możliwość drukowania do poniżej 100 mm – ±100μ; powyżej 100 mm – ±200μ.

>> Przeczytaj nasz powiązany artykuł o trzech najważniejszych branżowych zastosowaniach drukarek PolyJet

Technologia Stereolitografii

Stereolitografia (zwykle określana jako SL lub SLA) to proces, w którym kąpiel żywicy jest utwardzana warstwa po warstwie za pomocą lasera lub innego urządzenia emitującego światło, takiego jak ekran lub projektor. Technologia ta może wytwarzać części z pojedynczego materiału o wysokim stopniu dokładności i wykończenia.

Dzięki temu wysokiemu stopniowi dokładności, zmiana 10-15 mikronów zimna ma niekorzystny wpływ na część. Ale w przypadku większych części, gdzie tolerancje są bardziej wyrozumiałe, zmiany te nie będą stanowiły dużej różnicy. Ważne jest również, aby upewnić się, że maszyny te są skalibrowane dla konkretnej żywicy, której używasz i aby upewnić się, że kąpiel żywiczna jest czysta i przejrzysta. Jeśli te kroki nie są przestrzegane, mogą wystąpić problemy z dużymi i małymi częściami.

>> Dowiedz się więcej o Stratasys V650 Flex

So, Do Microns Matter in 3D Printing?

Sort of. To naprawdę zależy od tego jaki jest Twój końcowy cel z Twoją częścią. Jeśli robisz duże przyrządy lub uchwyty, które będą trzymać konkretne części do malowania, to kilka mikronów dokładności nie będzie miało na to wpływu. Jeśli wykonujesz modele w małej skali z wieloma drobnymi elementami, wtedy zmiana nawet o kilka mikronów może pojawić się na twoich częściach. Jednak projektując swoją część dla procesu addytywnego, można złagodzić wiele problemów związanych z dokładnością i rozdzielczością drobnych elementów. W TriMechu oferujemy cały kurs DFAM (Design for Additive Manufacturing), którego celem jest pomoc użytkownikom w projektowaniu części, które są bardziej wydajne za pierwszym razem, poprzez wykorzystanie zasad projektowania, które są możliwe tylko w technologiach addytywnych.

Teraz, gdy jesteś bardziej zaznajomiony z mikronami i dokładnością podczas drukowania 3D w różnych technologiach, być może zastanawiasz się, która z nich może być najlepsza dla Twoich potrzeb? Nie martw się, możemy Ci pomóc! Obejrzyj nasze webinarium na żądanie, aby dowiedzieć się o różnicach pomiędzy technologiami PolyJet i FDM.

.