Ograniczenia w druku 3D - część 2 0
Ograniczenia w druku 3D

Pobrać lub wykonać samodzielnie model do wydrukowania, przygotować go w slicerze, wgrać do drukarki 3D i już? Niestety nie zawsze jest to takie proste. Na co należy zwracać uwagę przy przygotowywaniu modelu do druku 3D? Co może utrudnić ten proces, a na co warto zwrócić uwagę, by nie dokładać sobie niepotrzebnych problemów? W drugiej części tekstu o ograniczeniach druku 3D rozwiejemy Wasze wątpliwości!

W ostatnim poście zebraliśmy kilka kluczowych informacji, które mogą przydać się przy projektowaniu pod najbardziej popularną wśród drukarzy technologię FDM. Zapraszamy do lektury drugiej części naszego zestawienia!

 

1. Rozdzielczość drukarki w kierunku XY

Rozdzielczość drukarki 3D w płaszczyźnie XY jest ściśle związana ze średnicą zastosowanej dyszy – standardowo w większości drukarek jest to 0,4 mm. Ten wymiar jest związany z szerokością drukowanej ścieżki. Upraszczając: mając zamontowaną w drukarce dyszę 0,4 mm, drukowane przez nią ścieżki będą szerokości zbliżonej do tej wartości. Slicery pozwalają jednak na niewielkie zmiany szerokości ścieżek.

Skoro mamy ustaloną szerokość ścieżek wytłaczanego przez drukarkę filamentu, możemy mieć do czynienia z sytuacją, w której pożądany model ma elementy cieńsze niż drukarka jest w stanie wykonać. Slicer może wtedy przeanalizować plik dwojako: albo zignoruje elementy o zbyt cienkich ściankach, albo zaprogramuje ich wydrukowanie jako pojedynczą drukowaną ścieżkę.

 

grubości ścianek druk 3d slicer

przykładowe grubości ścianek: 0,2 mm 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,8 mm, 1 mm, 1,2 mm 1,5 mm

grubości ścianek druk 3d slicer

przykładowe grubości ścianek po przygotowaniu w programie Simplify 3D: drukarka Ender 3, dysza 0,4 mm, szerokość ścieżki 0,4 mm

Źródło: opracowanie własne

 

Najbardziej optymalną minimalną szerokością ścianek jest taka, przy której drukarka wykona pełną pętlę zamiast pojedynczej ścieżki (4. pozycja na rysunku) – projektując więc np. obudowy, dobrze jest przyjąć minimum 1 mm grubości ścianek.

Kolejnym ograniczeniem dotyczącym rozdzielczości w płaszczyźnie XY jest dokładność odwzorowania ostrych krawędzi – to także jest związane ze średnicą dyszy i minimalną możliwą dla niej szerokością ścieżki. Jest to jednak bardziej skomplikowane zagadnienie.


Źródło: modelowanie fdm druk 3d

Na powyższym rysunku theta – kąt zaostrzenia modelu, Error – błąd odtworzenia geometrii, r – połowa szerokości ścieżki ekstrudowanej przez dyszę, extrusion path – ścieżka ruchu osi dyszy ekstrudera.

Slicer programuje ruch głowicy tak, by uniknąć nakładania się na siebie drukowanych ścieżek – stąd widoczny na rysunku poziomy ruch głowicy. 

 

2. Dyskretyzacja modelu w osi Z

Ruch głowicy drukarki 3D w płaszczyźnie jest dosyć płynny – inaczej ma się sytuacja z ruchem w osi Z, gdzie mamy skokową zmianę wartości, zgodną z zadeklarowaną w slicerze wysokością warstwy. W związku z tym w osi Z mamy do czynienia z tzw. efektem schodkowym.

efekt schodkowy druk 3d

Źródło: https://www.researchgate.net/publication/256504147_Variable_Fused_Deposition_Modelling_-_analysis_of_benefits_concept_design_and_tool_path_generation

Dlatego też, jeżeli kluczowe krzywizny naszego modelu będą znajdować się wzdłuż kierunku Z, będą obarczone niedokładnością związaną z tym efektem. Rozwiązaniem jest dobór orientacji wydruku tak, aby kluczowe krzywizny znajdowały się w płaszczyźnie XY lub drukowanie z zastosowaniem niskich wysokości warstwy (0,1 mm), aby efekt schodowy był jak najmniej widoczny. Różnicę w wysokościach warstwy pokazujemy na modelu żabek – od lewej: warstwa 0,1 mm, 0,2 mm i 0,25 mm.

filament szary druk 3d żaba

Źródło: wykonanie własne

 

3. Tolerancje wymiarowe

Projektując elementy współpracujące pod druk 3D, musimy mieć na uwadze fakt, że tolerancje wymiarowe, odpowiedzialne za wzajemne pasowanie elementów, musimy zamodelować. Oznacza to, że jeżeli modelujemy np. tulejkę o średnicy wewnętrznej 10 mm oraz wałek, który ma się w nią wsunąć, ten drugi musi mieć w modelu średnicę pomniejszoną o jednostronną odchyłkę, np. o 9,8 mm. Wartość luzu ma za zadanie zapewnić pożądane pasowanie (połączenie wciskowe, przesuwne, luźne) oraz skompensować niedokładności wymiarowe wykonania, np. będące skutkiem skurczu materiałowego.

Ponieważ każdy materiał ma nieco inne parametry skurczu, zależne też od kształtu i rozmiaru modelu, nie da się jednoznacznie określić wartości luzu, jaki powinniśmy zamodelować pod druk. Dobrym punktem wyjścia dla połączeń przesuwnych (takich jak np. wieko obudowy, które ma umożliwić wielokrotne otwieranie i zamykanie) jest luz 0,2 mm.

Największe problemy w doborze pasowania będą oczywiście sprawiać materiały podatne na większy skurcz przetwórczy, np. ABS, jednak dla każdego materiału należy wykonać wydruk próbny dla elementów współpracujących, za pomocą którego można sprawdzić, czy zamodelowane luzy są wystarczające.

Jest to szczególnie ważne przy modelach open-source, np. z thingiverse – nigdy nie mamy pewności, czy autor przewidział odpowiednie luzy, a sam model ciężko pod tym względem sprawdzić i przeedytować. Jeżeli model ma dużo „makes” i zamierzamy drukować z rodzaju materiału proponowanego przez autora, ryzyko problemu z pasowaniem jest znikome. Natomiast z niesprawdzonymi modelami lub przy zmianie proponowanego rodzaju materiału mogą pojawić się komplikacje. Zawsze więc trzeba w takiej sytuacji być przygotowanym na konieczność lekkiej obróbki, np. pilnikiem czy papierem ściernym.

Screen ekranu: https://www.thingiverse.com/

 

4. Wykonywanie gwintów

Często modelujemy do druku obudowy, np. na elektronikę, gdzie przykrywka jest dokręcana za pomocą śrub. Wspomniany dwa punkty wyżej efekt schodkowy znacząco zniekształca drukowane powierzchnie gwintowe, szczególnie mniejszych rozmiarów. Dodatkowo taki drukowany gwint ulegnie szybkiemu wyrobieniu i zużyciu. Im mniejszy rozmiar gwintu, tym większe będą komplikacje w jego działaniu po wydrukowaniu.

Z tego właśnie powodu zaleca się projektować obudowy tak, aby później wtopić w nie gwintowane wkładki (inserty), np. za pomocą lutownicy. Ważne, żeby zaprojektowany otwór pod inserty był nieco mniejszy niż ich zewnętrzna średnica (żeby miały gdzie się wtopić), a także by był przelotowy – wtedy nadmiar przetopionego tworzywa nie zablokuje nam światła otworu.

Alternatywą takiego rozwiązania może być nagwintowanie otworu lub bezpośrednie wkręcenie wkrętu – wtedy jednak trzeba zadbać o pełne wypełnienie modelu lub grubsze jego obrysy. Nadal też będzie to gwint z tworzywa, przez co może być narażony na szybsze zużycie.

 

5. Konieczność stosowania struktur podporowych

Wydruki w technologii FDM wymagają stosowania podpór wszędzie tam, gdzie znacząca część modelu nie ma podparcia w wydrukowanej już strukturze. Można wykonywać podpory rozpuszczalne, ale wymaga to drukarek 3D wyposażonych w dwie głowice, na które zwykle domowi użytkownicy się nie decydują.

Drukowanie podpór wprowadza szereg ograniczeń do modelu:

  • usuwalność podpór – model musi umożliwić ich wyłamanie, nie mogą też podpierać bardzo cienkich elementów, bo oderwiemy je wraz z supportem,
  • pogorszenie jakości powierzchni – powierzchnie drukowane nad podporami mają zauważalnie gorszą jakość,
  • wydłużenie czasu druku i zużycia filamentu.

Orientując model na stole, starajmy się, by slicer wygenerował jak najmniej niezbędnych struktur podporowych. Warto także, tworząc model CAD, wykorzystywać zaokrąglenia i sfazowania, które umożliwiają druk opierający się na nawisach.

  

Tak prezentuje się druga część najbardziej istotnych ograniczeń w druku 3D. Mamy nadzieję, że z nową wiedzą Wasze modele będą bezbłędne i będą drukować się bez najmniejszych problemów! :)

Jak zwykle zachęcamy do odwiedzenia naszego Facebooka i Instagrama – tam znajdziecie informacje o promocjach oraz zdjęcia naszych wydruków. Polecamy naszą grupę Druk 3D Warszawa – znajdziecie tam wiele przydatnych wskazówek i informacji o druku 3D!

 

Icons made by Freepik from www.flaticon.com

Komentarze do wpisu (0)

Infolinia:

Telefon: 535 287 146

Email: sklep@3dreaktor.pl

więcej więcej
Producenci
do góry
Sklep jest w trybie podglądu
Pokaż pełną wersję strony
Sklep internetowy Shoper.pl