פתרון לצמצום ושיער ב-Fdm עבור יישומים הנדירים

אתגר ה-FDM

מודל ייצור מועש (FDM) הפך אבן הפינה של ייצור תוספים עבור אבטיפוס הנדסי, ג'יגס, תיקונים וחלקי ייצור נמוכים כרכים.ה נגישותו, מגוון חומרי, ועלויות נמוכות יחסית הופכות אותו אטרקטיביות בתעשיות מהאוויר לתופעות רפואיות.אבל כאשר המטרה היא דיוק גבוה וחזרה, שני פגמים הקשורים לדימום ועיבודקים - יכולות לחבל בסובלנות - הן תכונות ריקות, כמו גם תכונות קירור, כאשר הן מתרחשות באפקטים פנימיים או ירידה בלחץ, כאשר הן מתרחשות באפקטים יציבים.

מאמר זה מספק מדריך מקיף לטיפול בצמצום ומיזוג ב-FDM עבור יישומים הנדסיים מדויקים.אנו לחקור את הפיזיקה שמאחורי פגמים אלה, התנהגויות ספציפיות חומרים, אופטימיזציה תהליכים, בניית אסטרטגיות משטח, התאמות עיצוב וטכניקות מתקדמות לאחר עיבוד.עד הסוף, יהיה לך ערכת כלים של שיטות פעולה כדי להשיג חלקים יציבים, גבוהים נאמנות FDMD.

הבנת הפיזיקה של שרינקאז' ו-Warping

הסיבות ל-Synkage

שרינקאז ב FDM הוא בעיקר תוצאה של התכווצות תרמיות.כאשר molten thermoplastic הוא extruded בטמפרטורות בדרך כלל בין 190 מעלות צלזיוס ו 300 מעלות צלזיוס, השרשראות פולימריות הן במצב לא מסודר, מורחב. כמו חומר קירור לטמפרטורת החדר, השרשראות עדיין פחות מ"מ לארוז יחד, צמצום נפח ההנדסה.

מכניזם של Warping

Warping הוא תופעה מורכבת יותר המונעת על ידי קירור לא חד-ממדי ו ⁇ s תרמי וכתוצאה מכך מדפסת הפיקדונות כל שכבה, החומר החם החדש ממוקם על גבי שכבה קרירה, לפני כן מוצקה.השכבות העליונות יותר כמו קריר, בעוד השכבות הנמוכות מתנגדות עקב הטמפרטורה הנמוכה שלהם.זה לא תואם יוצר רגעים מתפתלים של החלק למעלה, במיוחד בפינות גבוהות ביותר עבור חומרים מ- CTE נמוך כמו גם מ-C.

השפעה על הנדסה Precision

עבור הנדסה מדויקת, הן התכווצות והן רינג משפיעות על דיוק ממדי, שטוחות, perpendicularity, ומשטח קצה קצה. תכונות קריטיות כגון חורים, משטחים מזייף, וצרחות מעוות ניתן להפוך ללא אפשרות אם לא לפצות.בחלקים עמוסים, הפסקת האשפה מציגה ריכוזים לא רצויים ויכולה לגרום לכשל תחת עומסים תפעוליים.

בחירת הימין: בחירת ההכחשה הנכונה

בחירה חומרית היא ככל הנראה הגורם המשפיע ביותר בשליטה על התכווצויות ומיזוג.לכל תרמופלסטיק יש תכונות תרמיות ומכניות נפרדות השולטות בנטייתו לעוות.למטה היא ניתוח של חומרים משותפים FDM מדורג על ידי התאמתם להנדסת דיוק.

PLA (Polylactic Acid)

PLA הוא החומר הקל ביותר להדפיס עם התכווצות נמוכה (כ-0..5%) ומינימום מחיקה.מבנה amorphous שלה ו CTE נמוך להפוך אותו יציב מבחינה ממדית ללא מיטה מחוממת במקרים רבים.עם זאת, טמפרטורת המעבר הנמוכה של PLA (~60°C) מגבילה את השימוש שלו בטמפרטורה גבוהה או יישומים הנדסיים עומס.זה מקובל על טיפוסים מתאימים אך לא למתחים למתחים או למתחים פונקציונליים.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS הוא תרמופלסטי הנדסה נפוצה הידוע בשל קשיחות והתנגדות חום, אבל זה סובל מצטמצמות משמעותית (0.5-0.8%) ונטיות גבוהה של רינג.זה דורש מיטה מחוממת (90-110 מעלות צלזיוס) וחום כדי לשמור על טמפרטורה מכוננת.גם כך, חלקים שטוחים גדולים נוטים להרים.

PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol)

PETG מערערמת איזון בין קלות הדפסה וביצועים מכניים.הוא מתכווץ מעט יותר מ- PLA (~0.3-0.6%) אבל Warps פחות מ- ABS בגלל ה- CTE התחתון שלה והתאמה טובה יותר לשכבות מיטה מחוממות ב 70-80 מעלות צלזיוס מומלץ.

ניילון (Polyamide)

ניילון מציע כוח מצוין, גמישות, עמידות, אבל הטבע החצי-קריסטלי שלו גורם לכווץ גבוה (1.0-20%) ועידוד חמור אם לא נשלט. ניילון סופג לחות, אשר עוד מסבך יציבות ממדית.הוא דורש מיטה מחוממת (80-100 מעלות צלזיוס), מתחם, ולעתים קרובות ייבוש צנרת.

Polycarbonate (PC)

Polycarbonate יש כוח גבוה, התנגדות השפעה, וטמפרטורת מעבר זכוכית גבוהה (~ 147°C) הטבע ההרמורפי שלה נותן התכווצות מתכווצות בינונית (0.4-0.7%) אבל זה ידוע לשמצה עבור ייבוש עקב טמפרטורת העיבוד הגבוהה שלה (26010 ° C) ו מוליכות תרמית נמוכה. מיטה מחוממת מעל 130 מעלות צלזיוס ומדחום הם חיוניים.

שכר והתמחות

(החלויות מלאות) כמו פחמן-פיבר-רסן-מחזק PLA, ABS או ניילון - חנך CTE ולהגדיל את הנוקשות, ובכך להפחית את הצטמקות ואת הייבוש. בדומה, פולימיד מלא זכוכית או מיקסמי מחשב מציעים יציבות ממדית משופרת.עבור הדיוק הגבוה ביותר, לשקול חומרים כמו FLT:0ULTEM 9085FLTPE:1 (I-based) אשר דורשים תכונות מכניות גבוהות ונמוכות עם תאים.

ככלל, סקירת נתוני היצרן עבור ערכים מכווץ תנאי עיבוד המומלצים (FLT:0Filamentהשוואה מדריכים FLT:1) יכול לעזור לצמצם את האפשרויות.

אופטימיזציה של פרדוקס הדפסה עבור כלכלה ממדית

בקרת טמפרטורה - Extruder and Bed

הטמפרטורה extruder משפיעה ישירות על התכה של צמיג ו גבישי.דפסת מדי עלייה חדה נוזל אבל גם מגביר התכווצות תרמית על קירור.דפסת מוביל מדי קר למתח בין שכבתי גרוע ומתחים יותר חיוור.עקוב אחר טווח הטמפרטורה המומלצת וcalibrate באמצעות מגדל טמפרטורה.עבור מיטות מתוחמות, מטרת הטמפרטורה הגבוהה ביותר שאינה גורמת התחממות מופרזת או מסובבת.

אסטרטגיות מגניבות

חלק מהמעריצים קירור עוזרים לחזק כל שכבה במהירות, אבל קירור אגרסיבי יכול להחמיר את ההשמדה על ידי יצירת ⁇ תרמיים תלולים. עבור חומרים כמו PLA, קירור פעיל הוא מועיל; עבור ABS ו- PC, מינימלי או לא מאוורר מומלץ להשתמש במהירויות מאווררים משתנים עבור השכבות הראשונות כדי לשפר את השליטה בשכבת זמן - להבטיח שלכל שכבה יש מספיק זמן כדי להתקרר באופן טבעי - חשוב גם עבור חלקים קטנים, מרובים, מרובים או להוסיף שכבה זמנית "מחץ" יכול להאט" ולהפחית את זמן.

שכבתיות ו-Extrusion Width

שכבות דקנר (0.1-0.2 מ"מ) להפחית את הלחץ בין-שכבות כי כל שכבה חוזים פחות נפח, אבל הם גם להגדיל את זמן ההדפסה. Wider extrusion רוחב (למשל, 120% של קוטר nozzle) לשפר את השכבה על ידי הגדלת אזור מגע, אשר יכול להפחית את הפחתת החדירה.

מהירות הדפסה ו Acceleration

מהירויות הדפסה גבוהות יכולות להציג תנודות וקירור לא עקבי, להגדיל את הסיכון של רינג. מהירות שמרנית (60 מ"מ / s) עבור המערכת ו infill מומלץ עבור חלקים מדויקים.צמצם והגדרות jerk כדי להחליק תנועות. חלק פרוסות מאפשרות "מחוץ לקיר לפני infill" כדי להפחית את הלחץ על מתווה.

לבנות טכניקות משטח וזיכרון

מיטת בית ו- Chamber Enclosure

מיטה מחווממת היא ככל הנראה המידה האפקטיבי ביותר נגד הפחתת השכבות הנמוכות מעל טמפרטורת המעבר הזכוכית למשך זמן רב יותר, צמצום ⁇ הטמפרטורה בין שכבות.עבור חומרים ב-CTE גבוה כמו ABS, טמפרטורת מיטה של 100-110 מעלות צלזיוס נפוצה.סגר שומר על טמפרטורה יציבה (40-60 מעלות צלזיוס) ומונע טיוטות זמינות מסחרית או מבניות DIY מ-Dyclic לעבוד היטב: אפילו 1DR.

הכנה ואיידס

אחריות על הצלחת הבנייה מונעת מנקודות הנחה.אפשרויות כוללות:

• (ב) ,0) ,ב"התב"ה: "הבא" (ב"ב) "ה' (ב"ב)" (ב"ב)"ב"ה) "ה'ה' (ב"ב)"ב"ה', "ה'" (ב"ב"ב)"ה')"ה', "ה'"ב"ב"ה'"ה'"ה'"ב"ה', "ה'"ב"ה'"ב"ב"ב"ב"ה', "ה'"ה'"ה'"ה'"ה'"ב"ב"ה', ב', ב', ב', ב', ב', ב', ב', ב')
• (ב) ,0) ,Glass המיטה עם דבק דבק: FIRLT 1 פופולרי עבור ABS; דבק דבק דבק מספק שכבת שחרור ודבקות.
• (ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: "ה'" (ב"ד) "מ"ד)" (ב)"ב"ב)"ב[[1924]], [[1924]]]]
• (ב) ויקרא י"א): "ה'וְלֹאמַרְתָּבְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִית" (ב"ב"ב"ב, ט).
• (ב) .0)Garolite או G10:FLT:1 המשמש לפוליקרבן ופוליקרבונט; דורש טמפרטורה גבוהה במיטה.
• (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"א: ויקרא י"א: ויקרא י"א) , ויקרא ב' (שם ט"ז)

בנוסף, באמצעות ההרחבה (FLT:0)1brimFLT:1ua (סיומת חד-שכבתית סביב החלק) מגביר את אזור המגע עם לוחית הבנייה ומפיץ מתח. AFLT:2raftFLT 3: 3 (בסיס קרבי עבה) ניתן להשתמש בחומרים קשים אך מוסיף זמן ופוסט-מעבדים.

אסטרטגיות עיצוב עבור חלקים משמעותיים

פיצוי ב-CAD

אם התכווצויות צפויות, מודלים CAD ניתן לדרג על ידי גורם הצטמצמות הצפוי.לדוגמה, אם חומר יש 0.5% התכווצות ליניאריות, בקנה מידה את המודל על ידי 1.005 ב X, Y, ו- Z. זו טכניקה פשוטה אבל דורש מדידה מדויקת של התכווצות בפועל תחת הפרמטרים הדפסה ספציפיים. השתמש בחלק של תכונות של גדלים שונים ומדידה עם קפלים או קואורדינטאורד (MM עבור כל טבלת טמפרטורה).

מבנה ומבנה תמיכה

האוריינטציה משפיעה על הקצוות הם נוטים ביותר להתחמש. להימנע מאזורים שטוחים גדולים על הצלחת הבנייה; במקום זאת, להטות את החלק בזווית כדי להפחית את החלק הצלב של השכבה הראשונה. תומך יכול גם לפעול כמו כיור חום ומקלים לחץ. לדוגמה, הדפסה חלק עם עודף תלול תלול עשוי לדרוש תמיכה כי גם לעגן את החלק של הבניין.

שינוי עיצוב גיאומטרי

שילוב תכונות שמתנגדות לפירוק:

• (ב) [17] ,0 ⁇ ו- chamfersFirLT:1) על פי פינות חדות להפחית את ריכוז הלחץ ואת המעלית קצה.
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ,0) ,Uniform קירביות (FLT) 1 נמנעים משיעורי קירור שונים בין חלקים עבים ורידים.
• (ב) ,0) מבני ה[[המאה ה-1]], הורידו את נפח החומרי ובכך את הצטמקות מוחלטת, אך חייבים להיות מאוזנים מפני נוקשות.
• (ב) ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]

בהנדסה מדויקת, זה לעתים קרובות מועיל לתכנן עבור קצבה לאחר מיפוי - להוסיף חומר עודף כי יוסר על ידי CNC מנקה לאחר הדפסה כדי להשיג סובלנות סופית.

פתרונות מתקדמים להנדסת פרופיל גבוה

טיפול וטיפוח

[ד] הדפסה annealing מקל על מתחים שאריות ומקדם התגבשות נוספת בחומרים חצי קריסטליים, שיפור יציבות הממדית.התהליך כרוך חימום החלק לטמפרטורה ממש מתחת ומעבר הזכוכית שלו (למשל, 100-110 מעלות צלזיוס עבור PLA) או מעל טמפרטורת ה- Hublization עבור ניילון, ולאחר מכן קירור איטי מעל כמה שעות.

חומרים מיוחדים ותבלינים

מעבר לקשקשים סטנדרטיים, חומרים מתקדמים כמו פוליתתמיד (ULTEM), PEEK ו- PEKK מציעים CTE נמוך מאוד ויציבות תרמית גבוהה.תרמופלסטs ביצועים גבוהים אלה משמשים בחלל והשתלות רפואיות אבל דורשים יכולות מדפסת כגון ריצוף גבוה (עד 450 מעלות צלזיוס) ותאיים מחוממים (מעל 100 מעלות צלזיוס).

ניהול טמפרטורה יעילה

כמה מערכות FDM תעשייתיות משלבות מספר תנורים וחיישנים כדי לשלוט באופן פעיל בטמפרטורת החדר ואת קצב הקירור.לדוגמה, סדרת Stratasys Fortus משתמשת בסביבה בניין מחומם עם שליטה על זיהום כפויה. על מדפסת קוד פתוח, קושחה מתקדמת כמו RepRapFirmware או קלופר מאפשרות PID כוונון של הטמפרטורה. חלק משתמשים להוסיף מברשות חום משני בתוך המתחם כדי לשמור על עמדות מרובות.

סימבול ומודלים חיזוי

ניתוח יסוד פינט (FEA) יכול לדמות מתחים תרמיים ולצפות לפני הדפסה. כלים כמו FLT:0 (AbaqussscioFLT:1 או קוד פתוח:2WarpXFLT 3 (אפשר לך קלט תכונות חומריות, פרמטרים הדפסה וגיאומטריה כדי הדמיה של עיוות.

מחקרים: יישומי הנדסה

סוללות ו-Cretures

בייצור אווירופייס, FDM משמש לייצר ג'יגים קלים עבור סוח מורכב. חברה אחת דרשה תיקון ארוך של 500 מ"מ עם ±0.2 מ"מ סובלנות. הדפסים ראשוניים הראו 1.5 מ"מ רוחב לאורך כל הזמן. על ידי מעבר ULTEM 9085, הוספת מתחם, ושימוש 3 מ"מ, הם השיגו דף מלחמה תחת 0.3 מ"מ.

מכשיר רפואי Prototyping

חברת מכשירים רפואית זקוקה לדיורים של אבטיפוס שקוף למכשיר כירורגי.שימוש ב- PETG, הם נתקלו בצמצום של 0.4% מה שמוביל להפרעות בהפרעות המתאימות.הם לפצות על ידי דרוג מודל ה-CAD ב- 1.004, תוך התאמה למהירות המעריצים הקירור ל-30% ל-10 השכבות הראשונות, ושימוש במיטה PEI.

חלקי רכב סוף

חברת הרכב הודפסה קטעי וידאו פנימיים בפחמן-מבר-רשמיים.התכש הראשונית גרמה לסדקים באזורים דקים של hinge.הם עיצבו מחדש את הקליפים עם רדיוני מלוטש מוגבר, המכוונים אותם 45 מעלות לצלחת הבנייה, והשתמשו בתא מחומם ב 70 מעלות צלזיוס.החלקים עברו בדיקות אופניים תרמיות מ -40 מעלות צלזיוס ל-80 מעלות צלזיוס ללא עיוות.

מסקנה: לקראת אחריות אמינה FDM

שרינקאז ורינג הם אתגרים טבועה ב- FDM, אבל הם ניתנים לניהול באמצעות גישה שיטתית המשלבת ברירה חומרית, פרמטר כוונון, בניית הכנה משטח, שינוי עיצוב, ולאחר עיבוד. עבור יישומים הנדסיים מדויקים, אין פתרון אחד מספיק; אלא, אסטרטגיה של בקרת תהליכים משולבת נדרשת.התחל על ידי תיעוד מערכת היחסים בין חומר, הגדרות וכתוצאה מכך שגיאות ממדיות כדי לאפיין ולצמצם את הטכניקות ייצור מדויקות.