چند نکته مفید در پرینت سه بعدی قطعات ریخته گری

صرفا اینکه پرینتر سه بعدی از رزولوشن بالایی برخوردار است، به این معنی نیست که قطعات چاپ شده سه بعدی شما بدون ایراد و کاملا دقیق هستند.

درک معنای مطابقت، دقت و تلورانس برای دستیابی به عملکرد بهتر پرینتر سه بعدی در هر کاربردی ضروری است. در این مطلب، معنی این اصطلاحات و نحوه تفکر درباره آنها را در زمینه چاپ سه بعدی بررسی خواهیم کرد.

تعریف مطابقت، دقت و تلورانس

در ابتدا با تعاریف هر کدام شروع می کنیم: تفاوت بین مطابقت، دقت و تلورانس چیست؟ در هر اصطلاح برای کمک به تجسم بهتر معنی آن، ما از یک سیبل هدف (یک مثال معمول برای بررسی این مفاهیم) استفاده می کنیم.

• مطابقت

مطابقت به این معنا است که اندازه گیری انجام شده، چقدر به مقدار واقعی نزدیک است. در مورد سیبل، هدف ما وسط سیبل است. هرچه بیشتر به هدف نزدیک شوید، شلیک دقیق تری خواهید داشت. در دنیای چاپ سه بعدی، مقدار واقعی برابر با ابعادی است که در نرم افزار CAD طراحی می کنید. قطعه چاپ شده توسط پرینتر سه بعدی تا چه حد با طراحیتان مطابقت دارد؟

• دقت

دقت، قابلیت تکرارپذیری یک اندازه گیری را بررسی می کند – شلیک های شما به هدف تا چه اندازه مشابه هم هستند؟ دقت فقط این سازگاری را اندازه گیری می کند. ممکن است هر بار شلیک های شما در نزدیکی همان نقطه قرار بگیرند، اما لازم نیست که آن نقطه حتما در وسط سیبل باشد. در پرینتر سه بعدی، این در نهایت به قابلیت اطمینان تبدیل می شود. آیا می توانید برای تولید نتایج مورد انتظار خود، به دستگاهتان اعتماد کنید؟

• تلورانس

اینکه چقدر باید دقیق باشید، با مفهوم تلورانس تعریف می شود، و تلورانس توسط شما معین می شود. در برنامه خود چه میزان خطا مجاز است؟ واریانس قابل قبول چقدر باید به مقادیر اندازه گیری شده نزدیک باشد تا به دقت مورد نظر برسیم؟ این به پروژه شما بستگی دارد. به عنوان مثال، یک طقعه مکانیکی با بخش متحرک به تلورانس بسته تری نسبت به قطعات ساده نیاز دارد.

اگر تلورانس را تعریف می کنید، به احتمال زیاد دقت هم می خواهید، بنابراین فرض کنید که ما در حال اندازه گیری دقت تیراندازی به وسط سیبل هستیم. پیش از این، ما عکس های روی سیبل هدف را که در سمت راست تصویر آورده شده است، دقیق تعریف نکردیم.

با این حال، اگر دامنه تلورانس شما نسبتاً گسترده باشد، ممکن است اشکالی نداشته باشد. شلیک ها به اندازه سیبل سمت چپ به هم نزدیک نیستند، اما اگر دامنه دقت قابل قبول فاصله 2.5 حلقه از مرکز سیبل باشد، شما در محدوده مشخص شده هستید.

به طور کلی، دستیابی و حفظ تلورانس های بسته تر، به معنای بالاتر بودن هزینه های تولید و تضمین کیفیت است.

چگونه می توان مطابقت و دقت را در پرینتر سه بعدی درک کرد؟

هنگام صحبت در مورد مطابقت و دقت در چاپ سه بعدی، فاکتورهای مختلفی باید در نظر گرفته شود، اما شناسایی نیازهای خاص خود نیز مهم است.

به عنوان مثال، یک چاپگر سه بعدی دقیق اما با مطابقت کم ممکن است بهترین انتخاب برای برخی از برنامه ها باشد. دستگاه مدل سازی ارزان قیمت (FDM) قطعاتی با مطابقت کمتری تولید می کند، اما به عنوان نمونه برای یک مربی که اولین بار است به دانشجویان خود در مورد پرینتر سه بعدی آموزش می دهد، ممکن است آنچنان مهم نباشد که مدل دقیقاً با طرح CAD دانشجویان مطابقت داشته باشد یا نداشته باشد.

با این حال، دانستن اینکه چاپگر به طور مداوم همانطور که به آن برنامه داده شده است، کار خواهد کرد و کیفیت مورد انتظار از آن را در حد تلورانس هایی که کاربر میخواهد، تولید می کند، می تواند برای یک تجربه موفق بسیار مهم باشد.

در اینجا چهار عامل مهم در تعیین مطابقت و دقت چاپگر سه بعدی وجود دارد:

پرینت سه بعدی یک فرآیند مرحله ای است، بنابراین قطعات به صورت لایه به لایه ساخته می شوند. هر لایه ممکن است ریسک عدم مطابقت را پیش آورد و فرایند ایجاد لایه ها بر میزان دقت یا تکرارپذیری هر لایه تأثیر گذار است. به عنوان مثال، در پرینتر سه بعدی FDM، لایه ها توسط یک نازل اکسترود می شوند، که فاقد کنترل و توانایی دستیابی به جزئیات پیچیده ای است که سایر فرآیندهای چاپ سه بعدی می توانند ارائه دهند.

در پرینتر سه بعدی استریولیتوگرافی (SLA)، مواد رزین مایع توسط لیزر بسیار دقیقی برای تشکیل هر لایه استفاده می شوند، این مهم باعث می شود قادر باشیم به جزئیات بسیار دقیق تری دست یابیم و برای دستیابی مکرر به نتایج با کیفیت بالا قابل اطمینان تر است.

به طور مشابه، پرینتر سه بعدی (SLS= selective laser sintering) متکی به دقت لیزر است تا پودر را به قطعات جامد تبدیل کند.

مشخصات پرینتر سه بعدی به تنهایی دقت ابعادی نهایی را نشان نمی دهد. یکی از برداشت های غلط رایج از دقت برای تکنولوژی های مختلف چاپ سه بعدی، در نظر گرفتن رزولوشن XY به عنوان دقت ابعادی است.

برای چاپگرهای (DLP= digital light processing)،رزولوشن XY با اندازه پیکسل بررسی شده است. بسیاری از سیستم های پرینترهای سه بعدی مانند (DLP= digital light processing) از این مقیاس پیکسل یا از رزولوشن XY به عنوان سنجشی برای مطابقت کلی استفاده می کنند – برای مثال، دستگاهی با اندازه پیکسل پیش بینی شده 75 میکرون که ادعا می شود مطابقت دستگاه 75 ±  میکرون است.           

با این حال، این داده ها هیچ تاثیری در مطابقت قطعه پرینت شده ندارد. خطاهای بسیار دیگری وجود دارند که در میزان مطابقت تأثیر گذارند؛ از اجزای سازنده گرفته تا کالیبراسیون، تا دو مورد بعدی که بررسی خواهیم کرد: مواد و فرآیندهای آتی.

در نهایت، بهترین راه برای ارزیابی پرینتر سه بعدی، بررسی قطعات واقعی پرینت شده است.

1. مواد

بسته به نوع مواد مورد استفاده برای پرینت و خصوصیات مکانیکی آنها مطابقت ممکن است متفاوت باشد، همچنین می تواند بر انحراف پیدا کردن قطعه نیز تأثیر بگذارد.

باز هم، همه چیز به پروژه شما بستگی دارد. به عنوان مثال، در چاپ سه بعدی کاربردهای مربوط به دندانپزشکی، مطابقت بسیار مهم است. اما اگر در حال پرینت یک مدل مفهومی هستید، ممکن است هدف شما فقط دریافت یک شمای کلی برای یک محصول فیزیکی باشد و بنابراین مطابقت کمتری نیاز خواهید داشت.

2. پخت نهایی

غالباً، قطعات پس از پرینت سه بعدی نیاز به پخت نهایی دارند و این پخت سبب انقباض (Shrinkage) در آن ها می شود. این فرایند برای هر قطعه ای که با فرایندهای چاپ سه بعدی SLA یا DLP مبتنی بر رزین تولید می شوند طبیعی است و بسته به چاپگر ممکن است لازم باشد در طراحی ها مورد توجه قرار گیرد.

3. محیط

دستیابی به یک پرینت سه بعدی موفق، نیاز به توجه بیشتری از تنها چاپ آن دارد و باید به کلی مراحل توجه شود.

نرم افزار آماده سازی پرینت، مواد و ابزارهای پرداخت نهایی همه می توانند به دستیابی به نتایج نهایی کمک کنند. به طور کلی، سیستم های یکپارچه ای که برای کار با یکدیگر طراحی شده اند، نتایج قابل اطمینان تری را ایجاد می کنند.

4. تلورانس در پرینتر سه بعدی

بر خلاف ماشینکاری، که قطعات به تدریج برای تلورانس بسته تر اصلاح می شوند، پرینتر سه بعدی دارای تنها یک مرحله تولید خودکار است. در حالی که میزان هزینه با فرآیندی مانند فرز CNC افزایش میابد، اما چنین پیچیدگی هایی در چاپ سه بعدی اساساً رایگان است، اگرچه تلورانس یک قطعه چاپ شده سه بعدی را نمی توان به طور خودکار فراتر از توانایی چاپگر، اصلاح کرد.

اگر از پیچیدگی هایی مانند حفره ها و سطوح پیچیده برخوردار باشید و لزوماً به دقت سطح بالاتری از 0.005 ± (استاندارد ماشینکاری) نیازی ندارید، بنابراین پرینتر سه بعدی گزینه خوبی است. دستیابی به تلورانس های بسته تر از استانداردهای ماشینکاری چه در قطعات پرینت شده و چه در قطعات CNC، نیاز به استفاده از روش های دیگر دارد (حال یا به صورت پرداخت دستی یا ماشینکاری).

SLA بالاترین تلورانس را نسبت به فناوری های پرینتر سه بعدی موجود در بازار دارد. در مقایسه با میزان مطابقت ماشینکاری، تلورانس چاپ سه بعدی SLA چیزی بین استاندارد ماشینکاری و ماشینکاری خوب است. به طور کلی، مواد سازگار با SLA طیف تلورانسی وسیع تری نسبت به مواد صلب دارند. 

برای تولید قطعات خود با استفاده از تکنولوژی پرینتر سه بعدی می توانید با ما تماس بگیرید. صنعت گستر در تمامی مراحل کنار شما خواهد بود! همچنین برای کسب اطلاعات بیشتر درباره چگونگی و انجام این فرآیند به صفحه نمونه سازی سریع ما سری بزنید…