Prototype Projects говорит: когда клиенты заказывают 3D-печатные детали, мы вполне можем задать несколько вопросов, чтобы уточнить некоторые моменты. Это помогает нам поставлять детали, которые соответствуют своему назначению. Один из самых распространенных вопросов касается ориентации деталей. Но почему ориентация деталей имеет значение для 3D-печати?
Ориентация и прочность
При 3D-печати детали создаются слой за слоем. В зависимости от процесса, в результате может получиться деталь, свойства материала которой анизотропны.
Процессы, использующие свет для отверждения жидких смол (например, SLA, DLP и Polyjet), производят детали, свойства которых фактически изотропны. В отличие от них, процессы расплавления и затвердевания пластмасс (SLS и FDM) обычно приводят к получению деталей, прочность которых по осям X и Y в несколько раз превышает прочность по оси Z. Это связано с тем, что прочность межслойного соединения ниже. Если прочность имеет решающее значение для характеристик детали, то деталь, возможно, необходимо ориентировать так, чтобы пути нагрузки не проходили по оси Z. Эта информация должна быть предоставлена заказчиком.
Ориентация и обработка поверхности
Если бы процессы 3D-печати имели бесконечно малое разрешение по осям X, Y и Z, то ориентация деталей не влияла бы на качество обработки поверхности. Однако 3D-принтеры имеют разрешение по осям X и Y, а глубина слоя дает разрешение по оси Z. Любые возникающие микроступенчатости могут быть зашлифованы, но количество требуемой обработки может быть сведено к минимуму путем выбора ориентации деталей в соответствии с геометрией поверхности детали. Обычно разрешение по осям X и Y лучше. В результате радиус в плоскости XY будет иметь более гладкую поверхность, чем радиус в плоскости XZ или YZ.
Ориентация и коробления
3D-печать - это процесс аддитивного производства. Каждый раз, когда добавляется новый материал, будь то отверждение жидкой смолы, плавление порошка или экструзия расплавленного пластика, он влияет на материал, с которым соединяется. Это может привести к остаточным напряжениям и вызвать деформацию или, иногда, расслоение. Тщательное рассмотрение ориентации деталей может помочь минимизировать или предотвратить искажение, в зависимости от технологии 3D-печати и геометрии детали.
Опорные конструкции для 3D-печати (SLA, DLP и Polyjet)
В некоторых случаях на выбор ориентации может повлиять желание минимизировать опорные конструкции (поддержки). Если деталь имеет выступ или перемычку, может потребоваться скелетная опорная конструкция, чтобы предотвратить падение детали под действием силы тяжести в процессе изготовления. Опорные конструкции увеличивают стоимость из-за требуемого материала и времени изготовления. Кроме того, после обработки требуется время на удаление конструкции и, при необходимости, на очистку следов, оставленных опорами. Стоит также отметить, что для процесса DLP потребуется значительно больше опор, чем для SLA, из-за инвертированного направления печати.
Мы никогда не выбираем ориентацию деталей с целью экономии затрат за счет минимизации опорных конструкций.
Детали SLS не нуждаются в опорах, так как они находятся в подвешенном состоянии внутри неспеченного порошка в течение всего процесса построения.
Ориентация и время построения
Чем больше слоев требуется для детали, тем больше время построения. Если время имеет решающее значение, вы можете выбрать ориентацию детали, чтобы минимизировать размеры по оси Z. Однако, как мы уже видели, ориентация деталей влияет и на другие ключевые параметры, такие как прочность и качество поверхности.
Мы никогда не ориентируем детали для минимизации времени потроения (если только скорость не важнее). Вместо этого мы выбираем ориентацию, которая позволяет получить детали с требуемой прочностью и качеством обработки поверхности.
Мир не идеален, но здесь важен опыт.
Клиентам могут потребоваться детали с высококачественной отделкой более чем на одной поверхности. Или детали, способные выдерживать нагрузки более чем в одном направлении. Поскольку мы занимаемся 3D-печатью уже более 20 лет, мы напечатали многие сотни тысяч деталей с помощью пяти различных технологий 3D-печати и из различных материалов, мы можем преодолеть эти трудности.
Во-первых, наши операторы 3D-печати обладают большим опытом, поэтому они часто могут решить такие проблемы, как расслоение и деформация, путем точной настройки параметров на 3D-принтере. Но такой подход не может решить все возникающие проблемы.
Иногда достаточно просто сориентировать деталь под углом 45 градусов. В качестве альтернативы, небольшое смещение может ориентировать выступ под углом менее 45 градусов от вертикали, что позволяет избежать необходимости в опорной конструкции.
В зависимости от цели, для которой требуется деталь, может оказаться, что 3D-печать с помощью SLA вместо более дешевого процесса обеспечивает изотропные свойства материала и, следовательно, необходимую прочность по всем трем осям. Действительно, переход на альтернативный процесс 3D-печати или материал может быть простым способом решения проблем, связанных с ориентацией деталей.
В частности, для крупных деталей мы иногда разделяем деталь на два, три или более элементов. Создание этих элементов по отдельности, а затем их сборка могут привести к получению конечной детали, отвечающей необходимым критериям, без необходимости идти на компромисс по другим аспектам, как правило, это делается для визуальной модели, где прочность менее важна.
Опорные конструкции создаются автоматически с помощью специализированного программного обеспечения, когда мы готовим модели CAD для загрузки в систему.
#технологии #additive manufacturing #аддитивное производство #3d-печать
