אסטרטגיות להורדת זמן בהנדסת פרויקטים גדולים

מבוא

פרויקטים הנדסיים גדולים שמבוססים על מודל הדפסה FD (FDM) 3D פני אתגר מתמשך: איזון הצורך בחלקים פונקציונליים, עמידים עם הדרישה הדוחקת לשמור על זמני הדפסה תחת שליטה. אורך זמן יכול לשקד לתוך אבני דרך מיזמים מתעכבים, עלייה בעלויות מעל פני השטח, ולהפחית את קצביות בעיצוב זה של קבוצות פיתוח, כלי, ג'יג'יג'יג'יג'י, או תורמות, כדי להפחית את עלויות התפעוליות מהירות יותר, באופן ישיר, כדי להפחית את עלויות התפעוליות של זמן קצר יותר, באופן ישיר, ולהפחית את עלויות התפעוליות של ביצועים מכניות חלקית.

הבנת הגורמים המשפיעים על זמן הדפסה FDM

לפני צלילה לטקטיקות הפחתת, חיוני להבין את המשתנים הקובעים כמה זמן הדפסה FDM ייקח. הדפסה זמן הוא לא פרמטר אחד, אלא תוצאה של אינטראקציות בין גובה שכבתי, מהירות הדפסה, תאוצה, צפיפות infill ותבנית, תמיכה מבנה מורכבות, חלק גאומטריה. כל גורם מציג מנוף שניתן למשוך כדי לקצר את משך הזמן, אבל כל אחד משפיע גם על פני השטח, כוח, ואמינות Aical גישה להפחתה מוצלחת של זמן הוא כל גורם.

רמה והחלטה

גובה שכבתי הוא המשתנה המשפיע ביותר בזמן ההדפסה FDM. שכבות מקלות משמעות פחות שכבות הכוללות, כך הדפסה המשתמשת 0.3 מ"מ שכבות יסיים בערך חצי מהזמן של אותו הדפסה פרוסה ב 0.15 מ"מ עם זאת, שכבות עבה יותר לייצר שורות שכבה גלויות יותר ולהפחית את ההחלטה של תכונות דקות.עבור חלקי הנדסה שבהם פני השטח הוא משנית לדיוק או כוח, באמצעות השכבה המקסימלית שעדיין עומדות ב-0.4 מ"מ"מ"מ"מ"מ רבים אפילו לא יכול לנצח עם שכבות פשוטות יותר עם שכבה.

חוסר נאמנות ותבנית

Infill בדרך כלל חשבונות עבור 20-40% מהזמן ההדפסה הכולל, ולעתים קרובות יותר עבור חלקים שהם בעיקר קליפה. צפיפות ברירת המחדל של פישל ב פרוסות רבות הוא 20%, אבל עבור יישומים הנדסיים רבים - במיוחד אבטיפוס או חלקי לא עומס - 10-15% Infill הוא מספיק.תבנית infill גם משנה: דפוסים כמו gyroid או מעוקב מהירים להדפסה, כי הם דורשים כמה כיוון רשת עבה, בעוד שמנה או יותר מדי זמן רב יכול להיות עם תבניות מהירות עם פניות עם תבניות מהירות או קל יותר עם פניות עם תבניות מהירות או מהירות.

מהירות הדפסה ו Acceleration

מדפסות FDM מודרניות יכולות לנוע במהירות של 100-200 מ"מ / או יותר, אבל המהירות האפקטיבית מוגבלת לעתים קרובות על ידי היכולת של קו חם להמיס פיחות בקצב זה.הגדלת מהירות ההדפסה מפחיתה את הזמן לשכבה, אבל אם ה-Ftruder לא יכול לעמוד בקצב מהיר יותר, הדפסת רמות איכות ופגמים מופיעים. Acceleration ו- jerk הגדרות לשלוט כמה מהר את הראש מודפס; צמצום למעשה, כלומר, צמצום מהירות הזמן, מגביר את המהירות, מגביר את קצב הפחתת קצב ההאצה, למעשה, למעשה, מגביר את קצב ההאצה לאחור, מגביר את קצב ההאצה, מגביר את קצב ההאצה, למעשה, מגביר את קצב ההאצה באופן קבוע יותר, מגביר את קצב ההאצה, מגביר את קצב ההאצה, מגביר את קצב ההאצה, למעשה, מגביר את קצב ההאצה של זמן ירידה של Balatrus.

מבנים תומכים וOverhangs

מבנים תומכים הם הכרחיים להגדלת תכונות, אבל הם מוסיפים זמן משמעותי - הן בדפוס חומר התמיכה והן במעברים הנוספים הדרושים. נפח התומך יכול בקלות להכפיל את זמן ההדפסה עבור ג'ממות מורכבות.עיצובים הנדסיים לעתים קרובות לשלב יתר הדורשים תמיכה צפופה, אבל הפעלה אסטרטגית או עיצוב מחדש יכול להפחית או לחסל אותם.

חלק גיאומטריה ומורכבות

צורת החלק משפיעה ישירות על זמן ההדפסה בדרכים מעבר לספירת שכבה. A גבוה, אובייקט דק דורש שכבות רבות ללא קשר לגובה שכבתי, בעוד אובייקט רחב שטוח עשוי לדרוש פחות שכבות אבל מהלכים ארוכים יותר.תכונות כמו פינות חדות, קירות דקים, ועקום מורכב כל להוסיף אורך הכלים.השינויים היותר בכיוון ההדפסה חייבים לעשות, הזמן הוא אבוד כדי להפחתת תנודות ולהגדיל את הסימפנזות פשוטות יותר.

אסטרטגיות להורדת זמן הדפסה

עם גורמי מפתח שזוהו, צוותי הנדסה יכולים לפרוס אסטרטגיה רב-מכוונת לקצץ זמן הדפסה.הגישה היעילה ביותר משלבת אופטימיזציה של הגדרות, שינויים בעיצוב, שיפורים בחומרה, ושינויים בזרימת העבודה הבאה.הסעיפים הבאים מפורטים שיטות מעשיות מוכחות באווירה, רכב, והגדרות ייצור תעשייתיות.

אופטימיזציה של הגדרות Slicer

ה- פרוסת הוא ממשק הבקרה העיקרי לזמן ההדפסה.רוב פורסים מספקים מגוון פרמטרים שניתן להתאים להפחתה של משך הזמן תוך שמירה על איכות חלק מקובלת. 3 אזורים ראויים לתשומת לב מיוחדת: מהירות לעומת מטענים איכותיים, גבהים של שכבת הסתגלות ואופטימיזציה של אי שביעות רצון.

איזון מהירות ואיכות

במקום להפעיל את המדפסת במהירות מקסימלית שלה עבור הדפסה כולה, לשקול מהירות גוברת רק עבור infill ולתמוך מבנים תוך שמירה על מהירויות איטיות יותר עבור perimeters חיצוני משטחים העליון. פרוסות רבות (למשל, Siלהגדיל 3D, PrusaSlicer, Cura) מאפשר הגדרות מהירות נפרדות עבור perimeters, infill, תומך, ותנועות נסיעות. פרופיל משותף משתמש 150-200 מ"מ"מ עבור מילימטרים / מילימטרים בודדים, כולל "מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מעבורת"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מעבור באופן דרסטי עבור מילימטרים בודדים / 300 / מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מעבור מגבלות זמן "מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ" באופן בלעדי עבור מ"מ.

המונחים: Layer

גובה שכבתי הסתגלות (נקרא גם גובה שכבת משתנה) מתאים את עובי השכבה מבוסס דינמי על מדרון המודל.עבור מדרונות רדודים, שכבות דקות משמשים כדי לשמור על משטחים חלק, בעוד על קירות תלולים או אנכיים, שכבות עבות יותר משמשים כדי להפחית את הספירה הכוללת.טכניקה זו יכולה לחסוך 20-30% זמן הדפסה על חלקים עם גיאומטריה מגוונת ללא להקריב איכות חזותית על פני קריטי.

אופטימיזציה Infill

מעבר לצמצום צפיפות infill, בחר דפוס הממזער את זמן ההדפסה.תבנית gyroid, למשל, יש מעט מאוד פינות חדות וזרימה חלקה, מה שהופך אותו לאחת האפשרויות המהירות ביותר עבור צפיפות נתונה.עבור חלקים שאינם דורשים כוח איזוטרופי, רשת או משולשים יכולים להיות איטי יותר עקב שינויים כיוון תכופים.בנוסף, לאפשר "לאפי לפני קירות" או "פינל" לעגן כדי להפחית את ההגדרות של זמן, כדי לחסוך עוד יותר.

עיצוב מהיר (DfAM)

עיצוב עבור ניהול תוספים (DfAM) עקרונות המתמקדים במהירות יכול להפחית באופן דרמטי את זמני ההדפסה מבלי לשנות את הדרישות התפקודיות של החלק. מהנדסים צריכים לשקול סימולציות גיאומטריה, מודולריות ואופטימיזציה מוקדם בשלב העיצוב.

המונחים: Geometries

הסר פרטים מיותרים, כגון מילויים קטנים, מדרונות רדודים, או דפוסים מורכבים שאינם תורמים לתפקוד. כל תכונה קטנה מוסיפה פלחי כלים נוספים ותנועות נסיעות.עבור חלקים מודפסים באוריינטציה אחת, פנים עיצוב שטוחות במקביל לצלחת הבנייה כדי למזער את העודף ותומך.שימוש ב chamfers במקום מילויים מעוגלים יכול גם להפחית מורכבות.

שינוי ו Segmentation

חלקים גדולים ניתן לחלק לתוך מרכיבים קטנים יותר, פשוטים יותר כי הדפסה מהירה יותר באופן אישי ולאחר מכן מקובצים. גישה זו מציעה יתרונות נוספים: כל תת-שותף ניתן להדפיס בגובה שכבה מהיר יותר או באוריינטציה שונה, וניתן להדפיס בו זמנית על צלחת בנייה אחת. .מפרקים מכניים (פרטים, התאמות, או ג'יגים) או חיבור כימי ניתן להשתמש בו זמנית עבור הרכבה, לדוגמה, 300 מ"מ"מ, תוך 24 שעות ביממה.

טיהור ותמיכה

הפעלת חלק בפלטפורמת הבנייה יכולה להפחית משמעותית את מספר התומכות הנדרשת ואת המספר הכולל של שכבות.הכיוון הטוב ביותר הוא אחד שמציב את האזור השטוח הגדול ביותר על הצלחת הבנייה, מצמצם את העודף, ומתאים תכונות אנכיות למזער נסיעות אופקיות.שימוש בסבב של 15 מעלות בלבד יכול לפעמים לחסל את כל התמיכה בחלק אשר יהיה צורך בדרך אחרת מבנה תמיכה דחוס.

שינויים קשיחים ותחזוקת

התאמות תוכנה ושינויים בעיצוב יכולים רק ללכת עד כה; שדרוגים חומרה יכולים לפתוח רווחים נוספים במהירות. להשקיע במערכות מהירות יותר, שיפור קצבאות, ותחזוקה סדירה יוצרת בסיס מוצק להפחתת זמן.

High-Speed Systems

מדפסות קרטסיאן עם מיטות נעות מוגבלות על ידי אינרציה מיטה. CoreXY או דלה בסגנון מדפסת יכול להשיג האצות גבוהות יותר ומהירויות כי צלחת הבנייה הכבדה נשאר קבוע. עבור פרויקטים הנדסיים בפורמט גדול, מעבר עיצוב CoreXY עם רכבות ליניאריות ו gantries קל יכול להגדיל את מהירות ההדפסה על ידי 2-3x תוך שמירה על דיוק.

שדרוגים חמים וחדשים

כדי לעמוד בקצב זרימה בנפח גבוה, ה- E3D Volcano, SuperVolcano, או תא התכה במים במהירות. upgrading ל-High-flow חם יותר (למשל, E3D Volcano, SuperVolcano, או תא מים-מכוס מים) מאפשר שכבות עבות יותר ומהירויות הדפסה מהירות יותר ללא חת שתן.

תחזוקה ותחזוקה

מדפסת מתוחזקת גרועה מציגה חוסר יעילות שמגבירת את זמן ההדפסה. חגורת גנובים גורמת לצלצול, אשר מכריחה את המפעילים להאט כדי לשמור על איכות. Worn nozzles להפחית את עקביות זרימת הדם, מה שמוביל למדפסות כושלות שזמן בזבוז.בדרך כלל מחלחלות, קצב זרימה, קצב זרימה, ריצוף מיטה, ו- PID מבטיח את המדפסת פועלת במהירות הגבוהה ביותר שלה.

תהליך Transization

אחת הדרכים היעילות ביותר להפחית את הזמן המוזנח לפרויקט היא להדפיס חלקים בו זמנית ולא באופן סופי. גישה זו דורשת הן התאמות חומרה והן זרימת עבודה.

חוות הדפסה מרובות

חלוקת מדפסות FDM מרובות בתצורה "חוות הדפסה" מאפשר כמה חלקים או פלחים להיות מודפס בבת אחת.גם אם כל מדפסת בודדת פועלת במהירויות סטנדרטיות, סך הכל באמצעות חישובים. עבור פרויקטים הנדסיים גדולים, שיש שלושה או ארבעה מכונות יכול לקצץ את זמן המוביל יעיל משבוע עד ימים.

ארכיון התגבשות אותו חלק

כאשר אותו חלק נדרש עותקים מרובים, הדפסה אצווה על צלחת בניין גדול אחד יכול להיות מהיר יותר מאשר הדפסה כל עותק בנפרד כי נסיעות בין גיאומטריה זהה הם ממזערים. Slicers לאפשר קינון וסידור עותקים מרובים עם כלי עזר אופטימיזציה. חלק פרוסות מציעים הדפסה "שווה" (חלק אחד בכל פעם) אשר הוא איטי יותר; באמצעות "כל במצב אחד" הוא המועדף על ייצור.

טכניקות מתקדמות

עבור צוותים מוכנים לדחוף גבולות, כמה טכניקות מתקדמות יכולות להניב חיסכון משמעותי בזמן.

מבנה וורופוני משקל אור

באמצעות תבניות Voronoi או lattice infill אשר נועדו במיוחד עבור FDM יכול להפחית את השימוש בחומר ואת זמן ההדפסה תוך שמירה על כוח. דפוסים אלה נוצרים לעתים קרובות חישובי להפיץ לחץ ביעילות ודורשים תמיכה מינימלית. Slicers כמו Cura יש דפוס "מואר" infill כי הדפסה מבנה פנימי ספארי, דמוי עץ, צמצום דרמטי בזמן ללא מבנה פנימי.

שימוש ב-Nuzles גדולים יותר

כאמור, חתימות גדולות הן דרך ישירה למהירות.אבל מעבר להחלפה פשוטה, צוותי הנדסה יכולים להשתמש בתצורה משתנה ללא תשלום - החל מנוק גדול יותר עבור רוב ההדפסה והחלפתו לטבול קטן יותר עבור תכונות מפורטות. מערכות כפול-extruder עם אחד גדול אחד גדול אחד קנס יכול להשיג הן מהירות והן החלטה על אותו חלק.

ייצור היברידי (Additive + Subtractive)

שילוב הדפסה FDM עם CNC machining או לאחר עיבוד יכול להפחית את הזמן הכולל של עיצוב כדי לסיים חלק. הדפסה צורה ליד-net במהירות גבוהה עם nozzle גדול ולאחר מכן ממקמים משטחים קריטיים לסובלנות סופית הוא מהר יותר מאשר הדפסה החלק כולו עם שכבות יפות. גישה זו היא נפוצה בתבניות עיצוב וכלי שבו משטח הוא קריטי.

דוגמאות ל-Case Studies and Real-World

חברת הנדסה גדולה של רכב דרשה אבטיפוס פונקציונלי של צריכת Manifold לבדיקה.הדפס הראשוני השתמש 0.4 מ"מ nozzle, 0.2 מ"מ גובה, 20% gyroid infill, ומהירות הדפסה סטנדרטית (60 מ"מ / s) ההדפסה לקח 72 שעות. על ידי יישום האסטרטגיות המפורטות כאן - עלייה משמעותית עד 0.3 מ"מ, צמצום פער של עד 12% ברק, או להקליד את החלק ל- 24 שעות כדי למנוע את אותה התפתחות מכנית, לא היה נמוך יותר עם תוספת של לחץ על ידי שיפור זהה עם אותה תקופה עם תוספת של אותה רמה נמוכה יותר.

דוגמה נוספת מגיעה מהקבלן הביטחוני המייצר ג'יגים מותאמים לקווי הרכב.הם פיצרו 400 מ"מ גדולים לארבעה מ"מ תוך ארבעה מ"מ מ"מ מפוטרים, שכל אחד מהם מודפס במדפסה נפרדת במקביל.הדפסה המקורית הייתה לוקחת 18 שעות; הגישה המקבילה סיפקה את כל ארבעת המחצבים ב-5 שעות.אס"א הוסיפה 1 שעות, תוך מתן חיסכון כולל של 12 שעות לג'יג.

מסקנות ועיסוקים טובים

הפחתה של זמן הדפסה בפרויקטים הנדסיים גדולים FDM אינה על כדור קסם יחיד; זה דורש יישום שיטתי של אופטימיזציה על פני כל זרימת העבודה.התחל על ידי ניתוח של התורמות הגדולות ביותר עבור כל חלק ספציפי - לעתים קרובות גובה שכבתי צפיפות אינפל הם צוותים נמוכים התלויה על ידי עיצוב-עבור עקרונות במהירות גבוהה יותר בשלב העיצוב.אם המדפסת היא הבקבוק, לשקול או מקבילות, בסופו של דבר, שמירה על ביצועים סטנדרטיים במהירות גבוהה יותר, תוך כדי שמירה על ביצועים סטנדרטיים, על ביצועים סטנדרטיים, באופן קבוע, תוך כדי שמירה על ביצועים סטנדרטיים, תוך כדי שמירה על ביצועים סטנדרטיים של 50 במהירות גבוהה יותר, החלת, החלת, החלת של ציוד הדפסה מהירה יותר, תוך כדי הפעלת ביצועים סטנדרטית, החלת, החלת, החלת של ציוד הדפסה מהירה יותר, החלת, על ביצועים סטנדרטית על ידי שיפור ביצועים סטנדרטית על ביצועים סטנדרטית, החלת על ביצועים סטנדרטית של ציוד תחזוקה, באופן קבוע, באופן קבוע, תוך כדי שמירה על ביצועים סטנדרטית של ציוד הדפסה מהירה יותר, תוך כדי שמירה על ביצועים סטנדרטית על ידי שיפור ביצועים.

לקריאה נוספת על כוונון פרוסה, מתייחס להשוואה:0 (הופנה מהדף 3D) של הדפסה איכות מדריך איכות הדפסה של 3D (FLT:1) הכולל הגדרות מהירות.עבור השוואות דפוס infill, ראה:2;2 ההרחבה של All3DP של הדפסה דפוס כולל סקירה כללית FLT 3: 3.