Проектирование для печати Часть 1:Испытания и допуски 3D-печатных единиц

Добро пожаловать в нашу новую серию блогов "Проектирование для 3D-печати" (DF3DP). DF3DP - это серия блогов, посвященная советам и рекомендациям по 3D-печати, которым нужно следовать при использовании любого 3D-принтера, которые помогут вам сократить расходы, время печати и материалы, а также покажут, как получить ваши детали так, как вы хотите, чтобы они сначала попробовали.

Мы все были в этом:вы распечатываете часть, на которую уходит часы, и обнаруживаете, что она не совсем подходят так, как вы хотели, тем самым тратя драгоценное время и материал на печать плохих деталей. 3D-печать - это производственный процесс, который не требует вмешательства пользователя, поэтому после того, как вы отправите свою CAD-модель на принтер, вы уже ничего не сможете изменить. Детали могут занять часы или даже дни, и если у вас есть крайний срок, полная перепечатка детали с исправленными допусками иногда не является роскошью, которую вы можете себе позволить, ни с точки зрения времени, ни с точки зрения денег. Поскольку детали, напечатанные на 3D-принтере, изготовленные с использованием технологии FFF (производство плавленых волокон), сжимаются из-за теплового сжатия, 3D-принтеры часто не печатают точно те размеры, которые вы им указываете, поэтому необходим учет допусков. В этой публикации я расскажу, как обеспечить правильные допуски для 3D-печати до распечатайте всю часть только для того, чтобы обнаружить, что они ошибочны.

Здесь проводится модульное тестирование деталей, напечатанных на 3D-принтере пригодится. Модульный тест - это традиционно программный термин, по сути, тестирующий, что небольшие фрагменты кода работают независимо, прежде чем включать их в полный сценарий. Мы собираемся сделать то же самое с 3D-печатью:напечатать небольшие быстрые сегменты того, что позже будет интегрировано в более крупный дизайн, чтобы проверить или протестировать их функциональность и соответствие, прежде чем распечатывать огромную часть.

Например, верхняя часть этого прототипа боевого робота-противовеса, напечатанного на 3D-принтере, который я проектирую, скользит по основанию через набор канавок в виде «ласточкиного хвоста» (одна из них обведена кружком ниже). На печать обеих частей вместе взятых уходит 4 дня и 7 часов, поэтому я хочу провести единичный тест на 3D-принтере, чтобы убедиться, что канавки имеют правильный размер, прежде чем распечатывать все.

Разработка хорошего модульного теста для 3D-печати

Хорошо спроектированный модульный тест должен быть быстрым и легким как для разработки, так и для печати (я обычно стремлюсь к печати от получаса до часа). Я смоделировал единственную миниатюрную версию пары канавок, а затем сделал ее копии с разными расстояниями смещения граней, от без смещения до смещения -0,2 мм на всех гранях «ласточкин хвост». Это означает, что каждая охватываемая канавка была тоньше предыдущей.

Я также добавил нумерацию, чтобы я мог напомнить себе, какое расстояние смещения и к какому, как показано на скриншоте CAD ниже:

Тестирование 3D-печатного модульного теста

Одна вещь, которую следует запомнить, - распечатать свой модульный тест в той ориентации, в которой будет напечатана последняя часть, чтобы вы могли сделать тест как можно более точным. На печать ушло всего 1 час 15 минут, что намного лучше, чем при печати всего шасси робота, когда я обнаружил, что мои надвижные канавки плохо переносятся.

Чтобы проверить это, я просто насаживаю профиль с внутренней канавкой на каждый охватываемый профиль, начиная с самого большого смещения лица (-0,2 мм) и продвигаясь к смещению 0,0 мм.

Профиль со смещением -0,2 мм был очень рыхлым - я не хочу, чтобы верхняя часть робота просто соскользнула. Мужские профили -0,15 и -0,1 мм были приличными, но не такими удобными, как мне хотелось бы. Смещение -0,05 мм в итоге оказалось правильным - оно было достаточно плотным, чтобы его было нелегко сбить, и я мог сдвинуть его с небольшим усилием. Окончательный профиль со смещением 0,0 мм, на мой взгляд, оказался слишком узким. Теперь я могу ввести значение смещения -0,05 в свой окончательный дизайн, и я уверен, что он будет скользить так, как я хочу. Есть еще несколько элементов, которые фактически фиксируют верхнюю часть на месте, но канавки, соединяющие две части, были допусками, в которых я не был уверен.

Другое использование модульных тестов

Модульные тесты действительно ценны для любых допусков, даже если вы просто хотите получить хорошее представление о том, как ваш принтер ведет себя в определенных условиях. Например, чтобы получить представление о допусках отверстий на данном 3D-принтере, вы можете распечатать что-то вроде этого:

Затем вы можете измерить размеры отверстий и сравнить полученное значение со значением, указанным в вашей модели САПР, что даст вам хорошее представление о допуске отверстия, которое вам нужно будет оставить в каждой плоскости на деталях, которые вы будете печатать на 3D-принтере. Затем вы можете использовать этот тест в качестве справочного материала для будущих дизайнерских работ, и он может помочь в разработке не только одной, но и множества деталей, напечатанных на 3D-принтере.

Кроме того, с нашим принтером вы можете сделать еще один шаг в процессе модульного тестирования:скажем, вам нужно распечатать все шасси робота, но вы хотите убедиться, что все компоненты помещаются внутри, прежде чем использовать углеродное волокно для усиления Рамка. Вы можете сделать так называемый 3D-печатный прототип, чтобы проверить, подходят ли все ваши компоненты внутри ваших 3D-печатных деталей (или наоборот), прежде чем вводить волокно в печать. Это снова сокращает отходы материала и сокращает расходы, так что вы можете протестировать окончательную геометрию и форму деталей, наполненных волокном, перед тем, как приступить к их печати. ​​

Истинная ценность модульных тестов:

Допустим, я напечатал все шасси и верхнюю часть, и я испортил допуск на канавку. Затем мне нужно было бы распечатать все это дважды, или мне пришлось бы потратить несколько часов на взлом довольно странной маленькой геометрической особенности, а на самом деле никто не хочет этого делать. Заполнение или шлифовка деталей, напечатанных на 3D-принтере, чтобы подогнать их под размер, особенно если они имеют небольшую геометрию, часто оставляют шрамы, плохую отделку поверхности и могут случайно сломать элемент или обнажить внутреннюю структуру детали, напечатанной на 3D-принтере. Совершенно очевидно, что напечатать большую часть дважды - не так хорошо, как потратить немного больше времени на разработку и затем распечатать одну маленькую часть и одну большую часть, но вот цифры для моего робота на случай, если вы не уверены в 3D-печати. пока нет модульных тестов:

Модульные тесты критически важны для больших 3D-печатных деталей, если вы хотите, чтобы они вышли сразу после первой попытки. Постобработка - это процесс, с которым большинство людей рассчитывают просто справиться при 3D-печати, будь то шлифовка поверхностей, сверление отверстий или запиливание швов неправильного размера. На таком же надежном и точном принтере, как композитный 3D-принтер Mark Two, постобработка не должна быть обязательным шагом, а с помощью модульных тестов вы можете убедиться, что ваши детали будут выходить именно так, как вы хотите. к.

Если вы хотите лично проверить эти тесты, вы можете скачать их здесь.

Хотите узнать больше о возможностях Mark Two? Запросите демо сегодня!