Повышение стабильности размеров при 3D-печати с использованием оникса

Ранее в этом году мы выпустили наш материал Onyx - жесткую профессиональную нить для конечного использования. Доступный ранее для пользователей Mark Two Enterprise и теперь более доступный, чем когда-либо для наших принтеров серии Onyx, этот материал повысил стабильность размеров и повысил вероятность успешной печати по сравнению с другими материалами для 3D-печати. В этом блоге я немного подробнее расскажу, почему это так и что это значит. В этом контексте стабильность размеров относится к способности компонентов, напечатанных на 3D-принтере, сохранять свою форму во время печати. Принтер или материал могут иметь плохую стабильность размеров по нескольким различным причинам. Если вы раньше работали с 3D-принтерами FDM, вы, вероятно, сталкивались с некоторыми типичными проблемами, такими как деформация деталей при охлаждении нити, провисание и плохая отделка поверхности под неподдерживаемыми выступами. Даже при использовании вспомогательного материала некоторые геометрические формы могут выйти из строя из-за того, как нить охлаждается, и в результате детали либо не будут соответствовать спецификации, для которой они нужны, либо выйдут из строя во время печати и потребуют изменения конструкции.

Нейлон, армированный микроуглеродом, из которого состоит нить из оникса, придает ему некоторые из свойств материала, которые вы, возможно, видели, глядя на свойства оникса, перечисленные в нашем техническом паспорте - оникс более жесткий и имеет другие тепловые свойства, такие как тепловое отклонение, чем большинство 3D-материалов. печатный пластик. Это влияет на способ печати - жесткость и минимальная термическая деформация создают гораздо меньше деформации во время процесса 3D-печати. Это сводит к минимуму отслаивание рабочей пластины, обеспечивает более значительные выступы (как с опорами, так и без них) и обеспечивает высокую точность размеров при 3D-печати. После экструдирования нить становится более верной своей форме, а это означает, что ваши детали более точны для вашей модели САПР. Как сказал клиент Алан Ренчер из Media Blackout:«Оникс - более жесткий материал, края настоящие… детали выглядят лучше и лучше подходят друг к другу, так что это очень помогло. Нам не нужно изменять дизайн или печатать новые детали ».

Чтобы продемонстрировать стабильность размеров при 3D-печати Onyx, я пытался максимально использовать материал и провел несколько тестов, чтобы поэкспериментировать с тем, что Onyx может терпеть. Хотя некоторые из этих свойств тесно связаны с нашим принтером, я надеюсь, что это даст вам хорошее понимание того, что мы имеем в виду, когда говорим «высокая размерная стабильность».

Деформация

Деформация - большая проблема для многих настольных 3D-принтеров, поэтому сначала я кратко объясню, почему детали, напечатанные на 3D-принтере, деформируются. Детали деформируются в первую очередь потому, что по мере охлаждения отпечатанный пластик сжимается. Как только материал выдавливается, он сразу же начинает остывать. Когда принтер обводит периметр детали, он прилипает к рабочей пластине. На данный момент материал все еще остывает и хочет сжаться, но застрял. Это создает силу по периметру детали, втягивающую наружу, - тепловой момент, - который заставляет край детали загибаться к центру. Когда добавляется еще один слой, это происходит снова, и сила теперь практически удваивается, и это только увеличивается по мере добавления более крупных слоев (слоев с более агрессивными выступами), поэтому даже с опорным материалом детали могут выйти из строя из-за деформации. Детали начинают отслаиваться от рабочей пластины, когда накапливается достаточно слоев, поэтому вы не замечаете этого на первом слое. Детали имеют тенденцию отслаиваться в углах, потому что они действуют как точки концентрации напряжения. Представьте, что укладывается одна нитка накала. Он, естественно, хочет сокращаться по всей длине. Когда вводятся две перпендикулярные линии, это создает большую силу непосредственно в углу, как показано на изображении ниже.

С круглыми гладкими периметрами этого не происходит, потому что нет ни одной точки, в которой сила накапливается сильнее, чем в другой. Но это все еще большая проблема, так как же предотвратить деформацию при 3D-печати? Общие решения для деформации различаются, в том числе увеличение площади контакта по углам с основанием или дисками, нагрев рабочей пластины или использование обогреваемого корпуса для более эффективного регулирования охлаждения. Но на самом деле деформацию можно решить и с помощью материалов. С более жесткими материалами, которые меньше деформируются при нагревании, коробление также может быть уменьшено. Оникс - один из таких материалов - его жесткость и термические свойства означают, что он имеет минимальную деформацию по сравнению с большинством других нитей. Кроме того, при армировании непрерывным волокном коробление еще больше уменьшается, поскольку волокно достаточно прочное, чтобы заставить слои оставаться плоскими, тем самым противодействуя тепловому моменту с помощью материалов, а не исправлений внешней конструкции или настройки принтера. Мы напечатали треугольную призму, сбалансированную по краю, со 100% заполнением из оникса, как показано в Eiger.io, нашем слайсере:

Эта форма действительно ужасна для печати, потому что нить накала в основном расположена на одной оси, поэтому ее действительно нужно тянуть с каждой стороны к центру. Это, в сочетании с слоями большего поперечного сечения над ним (чтобы сформировать перевернутый треугольник), означает, что вы получаете огромную силу, заставляющую деталь отслаиваться. Вот что произошло, когда мы распечатали его из PLA (100% заполнение, без плота) на другом стандартном настольном 3D-принтере FFF (Fused FIlament Fabrication). Деталь полностью отделилась от рабочей пластины, поэтому на самом деле невозможно было напечатать ее полностью:

И вот оно из Оникса:

Свесы

На настольных 3D-принтерах с одним пластиковым экструдером, подобных нашему, выступы всегда являются большим вопросом, когда дело касается материалов, потому что многие люди пытаются их избежать. На Mark Two это не всегда необходимо, потому что наш вспомогательный материал оказывается очень легко снять, как показано:

Но даже с опорами иногда бывает трудно добиться свесов по тем же причинам, что и деформация. Укладка больших поперечных сечений поверх меньших создает тепловой момент, из-за которого края выступа, даже если они поддерживаются, могут скручиваться вверх и заклинивать принтер. С таким материалом, как оникс, наблюдается минимальное коробление и, следовательно, минимальная нестабильность свеса. Фактически, он может безопасно подниматься примерно до 70 градусов без опор, что даже нас удивило:

Для оценки материала мы использовали тестовые детали 3D-печати Make Magazine. И обработка поверхности на нижней стороне все еще довольно хороша:

Стабильность размеров

Эта нить накала в сочетании с детальным разрешением нашего принтера означает, что вы можете изготавливать высококачественные, стабильные по размерам детали, напечатанные на 3D-принтере, которые выходят именно так, как вы проектировали. Взгляните на этот GIF-файл, в котором мы проводим отрицательный тест на допуск к пространству (также из теста Make Magazine), достигая радиального зазора 0,2 мм между каждым штифтом и соответствующим ему отверстием:

Вот что мы имеем в виду, когда говорим, что наша новая армированная микроуглеродом нить из оникса обладает стабильностью размеров. Деталь будет соответствовать своему дизайну, а это означает, что вы можете использовать этот материал для получения точных, последовательных и красивых результатов, и вам не нужно будет использовать шлифовальную или шпатлевку для придания формы выступам или плоским поверхностям, чтобы получить качество. тебе нужно. С Onyx и нашим настольным 3D-принтером для инженерных разработок вы можете легко представлять конечные детали и не беспокоиться о том, что ваши 3D-печатные конструкции не соответствуют требованиям. Мы разработали нашу премию «Часть недели» из Onyx, чтобы продемонстрировать виды дизайна, на которые он способен!

А сверху это похоже на наш логотип!