כיצד לעצב חלקים להדפסת תלת מימד FDM
כיצד לתכנן חלקים להדפסת תלת מימד FDM?
מהו תהליך הדפסת תלת מימד FDM?
הדפסת תלת-ממד FDM היא תהליך ייצור תוסף המשתמש בטכניקת שיחול חומרים. FDM, המכונה גם ייצור פילמנטים התמזגו (FFF), היא טכנולוגיית הדפסת התלת-ממד הנפוצה ביותר.
כטכנולוגיית ההדפסה התלת-ממדית הזולה ביותר בשוק, מודלים של התכה (FDM) הם בחירה מצוינת לייצור אבות טיפוס מהיר ובעלות נמוכה, וניתן להשתמש בהם במגוון יישומים.
כמו כל שיטות הייצור, ל-FDM יש כמה מגבלות ומגבלות על מה שניתן להדפיס. כעת נסקור כיצד להתאים את העיצוב שלך לקבלת איכות הדפסה אופטימלית של FDM.
כיצד לעצב הדפסה תלת מימדית FDM?
כדי להשיג את התוצאות הטובות ביותר, יש לזכור את היכולות והמגבלות של FDM בעת תכנון חלק עבור הדפסה תלת-ממדית של FDM.
גישור
גישור ב-FDM מתרחש כאשר המדפסת נדרשת להדפיס בין שתי נקודות תמיכה או עיגון.
מכיוון שאין על מה לבנות, לא ניתנת תמיכה לשכבה הראשונית המודפסת והחומר נוטה לשקוע. גשרים מתרחשים לרוב בחורים בעלי ציר אופקי הנמצאים בקירות של חפצים או בשכבה העליונה (או בגג) של חלקים חלולים.
פתרון אחד הוא לצמצם את מרחק הגשר, אך ההשפעה של כך תלויה באילוצי התכנון של החלק.
פתרון נוסף למניעת שקיעה הוא הוספת תמיכה. התמיכה מספקת פלטפורמה זמנית לבניית שכבת הגישור. חומר התמיכה מוסר לאחר השלמת ההדפסה, אם כי הוא עלול להשאיר סימנים או לפגוע במשטח שבו התמיכה חוברה לחלק הסופי.
שיקול עיצובי מרכזי:בשל אופיו של FDM, שקיעה או סימנים מחומר תמיכה קיימים במידה מסוימת תמיד אלא אם כן הגשר קטן מ-5 מ"מ.
אם נדרש משטח חלק ומאוזן, פתרון מתקדם הוא לפצל את העיצוב לחלקים נפרדים או לבצע עיבוד כלשהו לאחר העיצוב.
חור פיר אנכי
FDM מדפיס לעיתים קרובות חורי פיר אנכיים קטנים בגודלם. ניתן לסכם את תהליך ההדפסה של חורים כאלה ואת הסיבות להקטנת קוטרם כדלקמן:
כאשר הפיה מדפיסה את היקף חור הציר האנכי, היא דוחסת את השכבה המודפסת החדשה כלפי מטה על שכבת הבנייה הקיימת כדי לשפר את ההידבקות.
כוח הדחיסה של הזרבובית מעוות את צורת השכבה המעגלית הנבלטת מצורה עגולה לצורה רחבה ושטוחה יותר.
זה מגדיל את שטח המגע עם השכבה המודפסת קודם לכן, משפר את ההידבקות אך מרחיב את קטע השיחול.
התוצאה היא צמצם מודפס קטן יותר. צמצום זה יכול להוות בעיה, במיוחד בעת הדפסת חורים בקוטר קטן, שבהם ההשפעה גדולה יותר עקב היחס בין קוטר החור לקוטר הזרבובית.
כמות הגודל החסר תלויה במדפסת, בתוכנת החיתוך, בגודל החור ובחומר.
הקטנת קוטר חורי הציר האנכי נלקחת בחשבון לעתים קרובות על ידי תוכנית החיתוך, אך הדיוק יכול להשתנות. ייתכן שיהיה צורך במספר הדפסות ניסיון כדי להשיג את הדיוק הרצוי. אם נדרשת רמת דיוק גבוהה, ייתכן שיהיה צורך לקדוח את החור לאחר ההדפסה.
שיקול עיצובי מרכזיאם קוטר חור הציר האנכי קריטי, ההמלצה היא להדפיס אותו בגודל קטן יותר ולאחר מכן לקדוח את החור לקוטר הנכון.
סבכה
בעיות של תלייה (שכבת-על) הן אחת מבעיות איכות ההדפסה הנפוצות ביותר ב-FDM. וילונות מתרחשים כאשר שכבה של חומר מודפס נתמכת רק באופן חלקי על ידי השכבה שמתחת. כמו בגישור, תמיכה לא מספקת המסופקת על ידי המשטח שמתחת לשכבת הבנייה עלולה לגרום להידבקות לקויה של השכבה, נפיחות או התכרבלות.
בהתאם לחומר, ניתן בדרך כלל להדפיס חריצים של עד 45° מבלי לפגוע באיכות. בזווית של 45°, השכבה המודפסת החדשה נתמכת על ידי 50% מהשכבה הקודמת. זה יוצר מספיק תמיכה והידבקות לבנייה.
מעל 45°, נדרשת תמיכה כדי להבטיח שהשכבה המודפסת החדשה לא תתבלט כלפי מטה והרחק מהנחיר.
בעיה נוספת שמתעוררת בעת הדפסה על שכבות מודפסות היא התכרבלות. שכבות מודפסות הופכות דקות יותר ויותר בקצוות הבולטות. זה גורם לקירור לא אחיד, מה שגורם לה להתעוות כלפי מעלה.
שיקולי עיצוב מרכזייםניתן להתגבר על מגבלות הבליטות על ידי שימוש בתמיכות עבור זוויות קיר מעל 45°. עבור בליטות גדולות יותר הדושות תמיכה, סימנים יופיעו על המשטח הסופי אלא אם כן יבוצע עיבוד לאחר מכן.
פינות
מכיוון שנחירי ההדפסה של FDM עגולים, רדיוס הפינות והקצוות שווים לגודל הנחיר. משמעות הדבר היא שהמאפיינים לעולם לא יהיו מרובעים לחלוטין.
שכבת ההדפסה הראשונה חשובה במיוחד עבור קצוות חדים ופינות. כפי שצוין לעיל עבור חורים אנכיים, עבור כל שכבה מודפסת, הפיה דוחסת את החומר המודפס כלפי מטה כדי לשפר את ההידבקות. עבור שכבת ההדפסה הראשונית, זה יוצר התלקחות המכונה לעתים קרובות רגל הפל.
ההתרחבות בולטת מעבר למידות שצוינו ומשפיעה על היכולת להרכיב את חלק ה-FDM.
בעיה נפוצה נוספת בהדפסת FDM בשכבה הראשונה היא עיוות. בהשוואה ל-PLA, ABS נוטה יותר לעיוות עקב טמפרטורות הדפסה גבוהות יותר. השכבה התחתונה היא השכבה הראשונה שמודפסת. היא מתקררת כאשר שכבות תרמיות אחרות מודפסות על גבי. זה גורם לקירור לא אחיד ועלול לגרום לשכבת הבסיס להתכרבל הרחק ממשטח הבנייה כשהיא מתכווצת.
הוספת שפשופים או רדיוסים לאורך קצוות החלקים הבאים במגע עם לוח הבנייה יכולה להפחית את ההשפעה של בעיות אלו. זה גם מקל על הסרת רכיבים מלוח הבנייה לאחר השלמת ההדפסה.
שיקול עיצובי מרכזיאם ההרכבה או המידות הכוללות קריטיות לתפקודו של חלק ה-FDM, יש לכלול שפיפה או רדיוס של 45° בכל הקצוות הנוגעים בלוח פלטפורמת הבנייה.
סיכה אנכית
פינים אנכיים מודפסים לעתים קרובות באמצעות FDM כאשר יש צורך להרכיב או ליישר חלקים. חשוב לדעת את גודל הפינים האנכיים ש-FDM יכול להדפיס במדויק, מכיוון שתכונות אלו שימושיות לעתים קרובות.
דיבלים גדולים (בקוטר של יותר מ-5 מ"מ) מודפסים עם היקף וריפוד כדי לספק חיבור חזק לשאר ההדפסה.
דיבלים בקוטר קטן יותר (פחות מ-5 מ"מ בקוטר) יכולים להכיל רק הדפסה היקפית ללא מילוי פנימי. זה יוצר אי רציפות בין שאר ההדפסה לפינים, וכתוצאה מכך נוצר חיבור חלש שיכול להישבר בקלות. במקרה הגרוע ביותר, סיכה קטנה עלולה לא להדפיס כלל מכיוון שאין מספיק חומר הדפסה כדי שהשכבה המודפסת החדשה תדבק.
כיול נכון של המדפסת (כולל גובה שכבה אופטימלי, מהירות הדפסה, טמפרטורת זרבובית וכו') מפחית לעיתים קרובות את הסבירות לכשל של הפין. הוספת רדיוס לבסיס הפין מבטלת ריכוזי מאמץ בנקודה זו ומגבירה את החוזק. עבור פינים קריטיים בקוטר של פחות מ-5 מ"מ, פינים מוכנים לשימוש המוחדרים לחורים מודפסים עשויים להיות הפתרון הטוב ביותר.
שיקול עיצובי מרכזיאם העיצוב שלכם מכיל פינים בקוטר קטן מ-5 מ"מ, הוסיפו פילטה קטנה לתחתית הפין. אם הפונקציונליות קריטית, שקלו לכלול חור בעיצוב במיקום הפין, לקדוח את החור לגודל הנכון ולהכניס את הפינים הרגילים.
טיפים לתכנון FDM מתקדם
בעת הדפסה באמצעות FDM, יש לקחת בחשבון כיצד להפחית את כמות התמיכה הנדרשת, את כיוון החלק ואת כיוון בנייתו על גבי פלטפורמת הבנייה.
פיצול המודל שלך
פיצול מודל יכול לעתים קרובות להפחית את מורכבותו, לחסוך בעלויות וזמן. ניתן להסיר חריצים הדורשים תמיכה רבה על ידי פיצול צורה מורכבת למקטעים המודפסים בנפרד. במידת הצורך, ניתן להדביק את המקטעים יחד לאחר השלמת ההדפסה.
כיוון החור
הדרך הטובה ביותר להימנע מתמיכה בחורים היא על ידי שינוי כיוון ההדפסה. הסרת התמיכה בחורים בציר האופקי יכולה להיות קשה לעיתים קרובות, אך סיבוב כיוון הבנייה ב-90° מבטל את הצורך בתמיכה. עבור רכיבים עם חורים מרובים בכיוונים שונים, יש לתת עדיפות לחורים עיוורים, לאחר מכן לחורים עם הקוטר הקטן ביותר לגדול ביותר ולאחר מכן לפי החשיבות של גודל החור.
כיוון הבנייה
בשל האופי האניזוטרופי של הדפסת FDM, הבנת היישום של רכיב וכיצד הוא בנוי הן קריטיות להצלחת העיצוב. רכיבי FDM חלשים מטבעם בכיוון אחד עקב כיוון השכבות.
שיטות עבודה מומלצות להדפסה תלת-ממדית של FDM
אם הגשר עולה על 5 מ"מ, ייתכן שתהיה שקיעה או סימנים של חומר התמיכה. פיצול העיצוב או עיבוד לאחר מכן יכולים לבטל בעיה זו.
עבור קוטרי חורים אנכיים קריטיים, קדחו חורים לאחר ההדפסה לקבלת דיוק רב יותר.
הוספת תומכים תאפשר למדפסת FDM להדפיס בזוויות קיר גדולות מ-45°.
כללו שפיעה או רדיוס של 45° מעלות בכל קצוות חלק ה-FDM הנוגעים בלוח הבנייה.
עבור יישומים עם פינים אנכיים קטנים, הוסיפו פילה קטנה לתחתית, או שקלו להכניס פינים מוכנים לשימוש לתוך חורים מודפסים.
פיצול המודל, שינוי כיוון החורים וקביעת כיווני בנייה הם כולם גורמים שיכולים להפחית עלויות, להאיץ את תהליך ההדפסה ולהגביר את חוזק העיצוב ואת איכות ההדפסה.
