Mühendislik Instrumentation için FDM 3D Baskıyı Anlamak

F used Deposition Modeling (FDM) 3D baskı, hem işlevsel hem de maliyet etkin bir şekilde üretilen mühendisler için temel bir teknoloji haline geldi.Profilli imalat yöntemlerinden farklı olarak, FDM betondan tabakalar, fiziksel bir parçaya kadar karmaşık geometriler sağlar.Bu makale, FDM 3D baskılı bir şekilde, test makinesi, kalibrasyon cihazı veya montaj aracı, yüksek çözünürlükte bir şekilde, betonlama uygulamaları kullanarak, hızlı bir şekilde, talep edilen bir şekilde bir şekilde tasarlanmıştır.

Instrumentation Parçalar için malzeme seçimi

filament seçimi, FDM'nin enstrümantasyon için en kritik karardır. Her malzeme, bitmiş bileşeninin performansını doğrudan etkileyen eşsiz bir mekanik, termal ve kimyasal özellikler getirir.

PLA (Polylactic Acid)

PLA, düşük cam geçiş sıcaklığı (~60°C) ve ısı veya etki ile ortamlarda kullanımını sınırlamak. PLA, hızlı prototipler, jigs ve oda sıcaklığında minimum yük gören fikstürler için uygundur.

PETG (Poly ESP Terephthalate Glycol)

PETG, gelişmiş sertlik ve sıcaklık direnci ile baskı kolaylığı sağlar (örneğin -80°C’ye kadar). PLA'dan daha az çırpılır ve birçok çözücüye iyi kimyasal bir direnç gösterir. PETG, fonksiyonel araç konutları, sensör muhafazaları ve laboratuvar veya alışveriş ortamlarındaki parçalar için popüler bir seçimdir.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS, yüksek etki direnci ile klasik bir mühendislik termoplastikdir, iyi sıcaklık toleransı (~100°C’ye kadar), ve mükemmel bir machinability. Savaş ve tabaka delaminasyon önlemek için ısıtmalı bir yatak ve bir muhafaza gerektirir. ABS, araç parçaları, yapısal para para kazanları ve bu deneyimin titreşim veya ısıtılması gibi parçalar için idealdir.

P Polikarbonat (PC) ve PC Mixs

P Polikarbonat olağanüstü güç, ısı direnci (~120°C) ve sertliği etkiler. Çok yüksek sıcaklıklarda (260-310°C) baskı yapar ve yüksek sıcaklık probları, yük devreleri gibi talep etmek için tamamen kapalı bir yazıcı gerektirir ve mekanik strese dayanmalıdır.

(PA) ve Karbon-Fiber Betonları

Naylon, olağanüstü sertlik, yorgunluk direnci ve düşük sürtünme sağlar. hipnozlu doğası dikkatli depolama ve kurutma gerektirir. Karbon-fiber dolu naylon, ağırlık azaltırken sertlik ve boyutsal istikrar artırır.Bu kompozitler hassas araçlar için mükemmel, uyum araçları ve parçalar için idealdir.

Instrumentation için özel filamentler

Belirli ihtiyaçlar için, Ultrasonik (saçlı mühürler ve gazketler) gibi malzemeler düşünün, PEEK (yüksek sıcaklık, yüksek performanslı), veya elektrostatik deşarj (ESD) elektronik iş için güvenli filamentler. aşağıdaki tablo özetlenebilir:

[FONT:0)Maliz Referans: [Dönetici Özelliklerinin ayrıntılı bir karşılaştırması için, [[Dönetici Özelliklerine bakınız:2)All3DP'nin filament rehberi) ve [[DDDDDDDDDDDDDDüzgÜyetimler Kataloğu[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.

Mühendislik Contexts'te FDM için tasarım

FDM için etkili tasarım sadece parçayı modellemenin ötesine geçer. Mühendisler anisotropy, destek yapıları ve baskı yönlendirmelerini amaçlamalıdır.

Oryantasyon ve Katman Adhesion

FDM parçaları Z-y'de en zayıftır çünkü tabaka adhesion, filamentin gücünün kendi başına olduğundan daha düşükdür. - Bu nedenle birincil yüklerin inşa plakaya paralel olmasıdır (örneğin, XY uçağında).

Ölçeği ve Yoğunluğu

Depolama gücü, ağırlık ve baskı zamanı etkiler. Araçlama için, 20-40'da çöp veya jiroid iyi bir denge sağlar.For load-bearing features like threaded inserts or installed de, infill yoğunluk yerel veya kullanım özelliği etrafında konsantrik bir desen kullanın.

Hoşgörüler ve Clearances

FDM yazıcıları, makineye ve kalibrasyona bağlı olarak ±0.2mm'ye ulaşabilir. Basında veya kayaçlama için, PLA/PETG için 0.2-0.4mm ile tasarım ve ısı genişleme ve küçülme için 0,5 mm'ye kadar hesap verebilir.Her zaman kritik bir toplantıya girmeden önce bir tolerans testi baskı gerçekleştirin.

Ekles and Hardware

Yeniden kullanılabilir enstrümantasyon için, bir cep boyutunun bir parçasının dış çapından biraz daha küçük bir şekilde yazdırarak iplikleri entegre edin. Plastikler için ısı setleri kullanın (McMaster-Carr geniş bir aralık sunar). Alternatif olarak, yakalamalı fındıklar için tasarım veya kendini küçük bir delik içine küçük bir delik.

Destek Yapıları

45 derece veya daha az aşırı yükleme yoluyla destek için ihtiyaçlara dikkat edin. Desteklenenler kaçınılmaz olduğunda, destek arayüzünü kullanın (örneğin PVA veya Breakaway gibi çözünen destek materyali) temiz bir yüzey elde etmek için.

İncelme için Yazıcı Kalibrasyon ve Ayarlar

Aletleme, boyutsal doğruluk gerektirir. Bu adımları FDM yazıcınızda aramak için takip edin.

İlk-Layer Kalibrasyon

Kötü bir seviyedeki yatak boyutsal temeli mahvedmektedir. Bir kağıt parçası veya yatakları olmadan önce 0.1-0.2mm'ye kadar nozlu bir ölçüm modelini kurmak için bir parça kağıt veya bir hiser ölçüm kullanın.

Multiplier (Flow Oranı)

Tek duvarlı bir küpü sıfırla yazdırın ve duvar kalınlığını calipers ile ölçül.Ezli genişlik ayarı ile çarpın.Gölçücük kalınlıktaki değerin 0.05mm'te olduğu kadar çok basit veya aşağılayın.In-ex Attack zayıf parçalara yol açar; over-ex Attack boyutsal şişmeye neden olur.

Sıcaklık Tuning

Otomatik olarak, otomatik olarak üretilen bir sıcaklık kulesini otomatik olarak tanımlamak için ideal nozlu ısıyı tanımlamak için bir sıcaklık kulesi yazdırın.For PETG, tatlı nokta genellikle 235-250°C arasında yatıyor; ABS, 240-260°C için. Too hot ve parçalar hassas tel ve kaybı acı çekiyor; çok soğuk ve tabaka bağları acı çekiyor.

Soğutma Fan Ayarları

Overhangs ve detay geliştirmek için tam soğutmadan yararlanın. ABS ve PC, savaşların önlenmesi için neredeyse hiç fan (veya sadece köprüler için) gerektirmez. PETG, orta fan hızı ile en iyi yanıt verir (30-50%) ilk birkaç tabakanın delaminasyon olmadan bridging geliştirmesini sağlar.

Retraction and Stringing Control

Alet genellikle ince özellikler ve kesin boşluklar vardır. geri çekilme mesafesini ayarlayarak (2-5mm for Bowden, 0,5-1.5mm doğrudan sürücü için) ve geri çekilme hızı (25-45mm/s) Enable "alect print parts" in the dilimr to keeping across already print parts.

Fonksiyonel Parçalar için Post-Processing for Functional Parçalar

Raw FDM nadiren yüzey bitirmek ve hoşgörü gereksinimlerine ek adımlar olmadan karşılamaktadır.

Kullanımı Destekleme ve Temizlik

Yavaşça, kollar ve iğne-nose pliers kullanarak destek alın. Sert-aile alanları için, oturma alanı için düşük ısıyı kullanarak oturma alanı için bir demir seti kullanın. ► ► support (PVA, BVOH) su veya zayıf bir sirke çözülebilir, prist yüzeylerden ayrılır.

Sanding ve Doldurun

Bir mühürlü ceket gerektiren parçalar için, kırmızı veya yıkanabilir veya temiz süper yapıştırıcı (cyanoacrylate) kullanın ve kimyasal direnci ortadan kaldırmak için özellikle önemlidir.

Geliştirilmiş Güçlü Kuvvet için Annealing

Annealing PLA ve PETG kristalliği artırabilir, ısı defekt ısısını yükseltebilir ve güç etkileyebilir. 60-80°C'de bir fırında yer alan parça yavaş soğutma ile takip edilir.Note that ekaling causes hafif sperage (0.5-2), so printsize% 1-2 oranında basılırsa.

Tap ve Drill Operasyonları

Eklem olmadan ipliklere ihtiyaç duyan delikler için, plastikler için tasarlanmış keskin musluklar kullanın.Sıklık delikler için, tam boyutları elde etmek için baskı yaptıktan sonra bir numara veya mektup matkap.

Gerçek Dünya Koşullarında Test ve Bulama

Bir enstrüman parçası amaçlanan koşullar altında performans göstermesi gerekir. şunları içeren bir test protokolü geliştirin:

  • [FONT:0]Dimensional doğrulama:[Dönetici:[Döneticileri, CMM veya go/no-go ölçümlerini kritik özellikleri kontrol etmek için kontrol etmek için.
  • [FONT:0)Mechanical Test:[Dönetici:[Dönetici:0) Uygulama ağırlıkları veya kuvvet ölçümünü kullanarak beklenen yükleri; defleksiyon ve kalıcı deformasyon ölçül.
  • [FONT:0)Environmental test: Expose parçaları sıcaklık döngülerine, nem veya kullanım durumunun kimyasal temsilcisine kadar yumuşak olabilir; bir PETG parçası sıcak bir lamba altında yumuşayabilir; bir PETG parçası, isopropil alkol ile temasta güçlük çekebilir.
  • [FONTD:0]Functional test:[Dönetici:[Dönetici:0) Gerçek sistemde cihazı yükleyin ve performans ölçütleri (örneğin, sensör okuma doğruluk, bir fikstür tekrarlanabilirlik).

Doküman başarısızlıkları ve tasarımı buna göre revize edin. FDM'nin anahtar avantajı hızlı bir şekilde iterasyondur - yeni bir sürüm bir gecede basılabilir.

Maliyet ve Lead Time Analysis

Özel araçlama için en güçlü argümanlardan biri ekonomik.Bir-off para biriminin geleneksel CNC işlemesi 200 $ 500 dolara mal olabilir ve iki hafta sürebilir. PETG'de aynı kısım malzemede 10 $ ve 4 saat baskı süresi altında mal olur.

Bununla birlikte, üretim 50-100 birim ötesinde çalışır, enjeksiyon kalıplama kısmen daha uygun hale gelir. Mühendisler, iş, iş işleme ve yazıcı bakımı dahil toplam maliyeti değerlendirmelidir. ayrıntılı maliyet karşılaştırması için, 03D baskı vs. işleme analizi).

Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak

  • [FONT:0)Warping:[Dönetici:[Dönder: 1] Bir brim veyat etiketi kullanın, yazıcıyı kapat ve malzeme aralığının yüksek sonunda yatağı sıcaklığı ayarla.
  • [FONT:0)Layer boşlukları veya zayıf adhesion:) Kontrollü çok basit, nozlu sıcaklık ve inşa plakayı isopropil alkol ile temizleyin.
  • [FONT:0) Boş boşlukların içinde Çekilir: Geri çekilmeyi ve dilimdeki "komulama" modu etkinleştirir.
  • [FONT:0)Over-tighting eklentileri:) Konulanmış eklentiler çok uzaklarda tahrik edilirse plastikleri kırabilir. Bir tork-limiting sürücüsü veya bir başlangıç derinliğine eklenebilir.
  • [FONT:0)Creep sürekli yük altında: PLA ve PETG yüksek sıcaklıklarda ürpertici cihazlar için, PC veya plastik kullanın.

Vaka Çalışmaları: Özel Aletlemede FDM

Laboratuvar Sensör Dağı

Bir üniversite araştırma grubu, bir dizi sıcaklık ve nem sensörleri için bir iklim odasında özel bir alana ihtiyaç duyuyordu. Off-shelfpacks çok büyükydi ve hava akışıyla müdahale etti. PETG ve standart bir FDM yazıcısını kullanarak, birim başına 90 dakika içinde basılabilir bir şekilde para birimini tasarladılar.

Üretim Test Fixtures

Bir tıbbi cihaz şirketi, önemli bir aşınma olmadan 10.000 montaj döngüsü oluşturmak için bir dizi ayar jigs gerektiriyordu. jigs ±0.1mm tekrarlanabilirlik ile bileşenleri hızla değiştirmeliydi.Buratif tasarım ve kalibrasyondan sonra, naylon 12'yi önemli bir aşınma olmadan 10.000 montaj döngüsüne kadar kullandı. Cihazın tasarımını değiştirdikten sonra, CNC 12'yi hızla CNC fiber'yi devre dışı bıraktı.

Alan-deployable Calibration Tools

Bir petrol saha aracı mühendisi, uzak yerlerdeki baskı transdüserleri için taşınabilir bir araça ihtiyaç duyuyordu. Orijinal metal aracı, kayıp olup olmadığı için ağır ve pahalıydı. CAD'de aracı tersledi ve bunu ABS'de yoğun bir şekilde yazdırdı. FDM versiyonu% 80 daha az maliyetle% 95 daha az maliyetliydi ve aynı şekilde kullanıldı.

Mühendislik aracı için FDM peyzajı gelişmeye devam ediyor. Multi-mal yazıcılar, yüksek performanslı bir cihaz için katı ve esnek filamentler birleştirebilmelerine izin veriyor (örneğin, tümleşik kauçuk benzeri mühürlerle katı bir konut). Industrial-grad FDM sistemleri ısıtmalı odalar ve yüksek sıcaklık sıcak uçları ile daha erişilebilir hale geliyor, ULTEM ve PPSU gibi malzemeler yüksek performanslı bir araç için açıyor.

jeneratif tasarım ve topoloji optimizasyonunda yazılım geliştirmeleri, mühendislerin geleneksel olarak üretilen herhangi bir meslektaşından daha hafif olan organik olarak şekillendirilmesine izin verir.FDM'nin bu geometrileri anlama yeteneği ile bir araya geldiğinde, özel araçlama yeni bir performans seviyesine ulaşır.

FDM'yi kabul eden mühendisler için, materyal gelişmeler ve yazıcı yetenekleri ile mevcut kalmak önemlidir.|alışkanlık:0)3D Printing Industry) ve [[DÜcretsiz:2) ScienceDirect'un mühendislik makalelerini ) devam eden eğitim sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

FDM 3D baskı sadece prototyping aracı değildir - hızlandığında özel mühendislik araçları için bir üretim yöntemi haline geldi ve özelleştirme tasarım döngüsünde, baskı, test ve FDM'nin anisotropic doğası için hesaplanan tasarım kurallarıyla mükemmel bir şekilde uyumludur, hassaslık için kalibre etmek ve uygun post-işlemleme için gerekli olan araçları kullanarak, laboratuvarlarda, tasarım ve alan işlemlerinin ürettiği aletler üretebilir.