چگونه می توان از دقت بعدی نمونه های اولیه چاپی سه بعدی اطمینان داد؟

در قلمرو پویا توسعه محصول ، نمونه سازی سریع چاپ سه بعدی به عنوان ابزاری انقلابی ظاهر شده است و سرعت و انعطاف پذیری بی نظیری در زنده ماندن مفاهیم ارائه می دهد. ما به عنوان یک تأمین کننده اولیه اولیه نمونه اولیه چاپ سه بعدی ، اهمیت اساسی دقت بعدی در فرآیند نمونه سازی را درک می کنیم. دقت بعدی نه تنها تضمین می کند که نمونه اولیه به طور دقیق نشان دهنده طراحی در نظر گرفته شده بلکه نقش مهمی در مراحل بعدی توسعه محصول مانند آزمایش ، اعتبار سنجی و تولید دارد. در این پست وبلاگ ، ما به عوامل مختلفی که بر دقت بعدی نمونه های اولیه چاپی سه بعدی تأثیر می گذارد ، بررسی خواهیم کرد و استراتژی های مؤثر را برای اطمینان از نتایج دقیق و قابل اعتماد کشف خواهیم کرد.

درک عوامل مؤثر بر دقت بعدی

قبل از اینکه بتوانیم به مسئله دقت بعدی بپردازیم ، درک عوامل مختلفی که می توانند بر ابعاد نهایی یک نمونه اولیه چاپی سه بعدی تأثیر بگذارند ، ضروری است. این عوامل را می توان به طور گسترده ای به سه حوزه اصلی طبقه بندی کرد: فناوری چاپگر ، خصوصیات مواد و ملاحظات طراحی.

فناوری چاپگر

نوع فناوری چاپ سه بعدی مورد استفاده می تواند تأثیر قابل توجهی در دقت بعدی نمونه اولیه داشته باشد. فن آوری های مختلف چاپ ، مانند مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) ، استریولیتوگرافی (SLA) و لیزر انتخابی (SLS) ، ویژگی ها و محدودیت های منحصر به فرد خود را دارند.

• مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM):FDM یکی از متداول ترین فن آوری های چاپ سه بعدی است که به دلیل قیمت مناسب و سهولت استفاده شناخته شده است. با این حال ، چاپگرهای FDM به طور معمول در مقایسه با سایر فناوری ها وضوح کمتری دارند ، که می تواند به دقت کمتری بعدی منجر شود. فرآیند رسوب لایه ای به لایه مورد استفاده در FDM همچنین می تواند تغییرات کمی در ابعاد نمونه اولیه ، به ویژه در مناطقی که هندسه های پیچیده دارند ، معرفی کند.
• استریولیتوگرافی (SLA):SLA یک فناوری چاپ سه بعدی با وضوح بالا است که از لیزر برای درمان لایه رزین مایع بر اساس لایه استفاده می کند. چاپگرهای SLA قادر به تولید نمونه های اولیه بسیار دقیق و دقیق با سطوح صاف هستند. با این حال ، چاپ SLA در مقایسه با FDM می تواند گران تر و وقت گیر باشد ، و مواد رزین مورد استفاده می تواند شکننده و مستعد پیچیدگی باشد.
• لیزر انتخابی (SLS):SLS یک فناوری چاپ سه بعدی مبتنی بر پودر است که از لیزر برای انتخاب مواد پودر به صورت انتخابی مانند نایلون یا پلی کربنات ، لایه بر روی لایه استفاده می کند. چاپگرهای SLS قادر به تولید نمونه های اولیه قوی و بادوام با دقت ابعادی بالا هستند. با این حال ، چاپ SLS می تواند گرانتر باشد و به تجهیزات و تخصص های تخصصی نیاز دارد.

خاصیت مواد

خواص مواد مورد استفاده در چاپ سه بعدی همچنین می تواند بر دقت بعدی نمونه اولیه تأثیر بگذارد. مواد مختلف دارای میزان انقباض متفاوت ، ضرایب انبساط حرارتی و خصوصیات مکانیکی هستند که همگی می توانند ابعاد نهایی نمونه اولیه را تحت تأثیر قرار دهند.

• نرخ انقباض:در طی فرآیند چاپ سه بعدی ، این ماده تحت تغییر فاز از حالت مایع یا پودر به حالت جامد قرار می گیرد. این تغییر فاز می تواند باعث کوچک شدن مواد شود ، که می تواند منجر به تغییرات بعدی در نمونه اولیه شود. میزان انقباض مواد به عواملی مانند نوع مواد ، دمای چاپ و میزان خنک کننده بستگی دارد.
• ضریب انبساط حرارتی:ضریب انبساط حرارتی یک ماده به میزان گسترش مواد در پاسخ به تغییرات دما گسترش می یابد یا منقبض می شود. اگر نمونه اولیه در طی فرآیند چاپ یا بعد از چاپ در معرض دمای مختلف باشد ، ممکن است این ماده گسترش یابد یا منقبض شود ، که می تواند بر دقت بعدی نمونه اولیه تأثیر بگذارد.
• خصوصیات مکانیکی:خصوصیات مکانیکی مواد ، مانند سفتی ، استحکام و انعطاف پذیری آن ، همچنین می تواند بر دقت بعدی نمونه اولیه تأثیر بگذارد. اگر مواد بیش از حد انعطاف پذیر یا شکننده باشند ، ممکن است در طی فرآیند چاپ یا دست زدن به تغییر شکل یا شکسته شود ، که می تواند منجر به تغییرات بعدی شود.

ملاحظات طراحی

طراحی نمونه اولیه همچنین می تواند تأثیر قابل توجهی در دقت بعدی قسمت چاپی سه بعدی داشته باشد. برخی از ویژگی های طراحی ، مانند دیوارهای نازک ، بیش از حد و گوشه های تیز ، می تواند برای چاپ دقیق چالش برانگیز تر باشد و ممکن است به ساختارهای پشتیبانی اضافی یا اصلاحات طراحی نیاز داشته باشد.

• ضخامت دیوار:ضخامت دیواره نمونه اولیه باید با دقت در نظر گرفته شود تا اطمینان حاصل شود که به اندازه کافی ضخیم است تا یکپارچگی ساختاری خود را در طی فرآیند چاپ حفظ کند اما خیلی ضخیم نیست تا باعث کوچک شدن یا پیچ و تاب شود. به عنوان یک قاعده کلی ، حداقل ضخامت دیوار برای چاپ سه بعدی بسته به نوع و فناوری چاپ مورد استفاده ، به طور معمول در حدود 1-2 میلی متر است.
• بیش از حد و پل ها:بیش از حد و پل ها مناطقی از نمونه اولیه هستند که به صورت افقی و بدون هیچ گونه پشتیبانی از زیر گسترش می یابند. این ویژگی ها برای چاپ دقیق می توانند چالش برانگیز باشند ، زیرا ممکن است این ماده در طی مراحل چاپ چسبانده یا از بین برود. برای اطمینان از صحت ابعاد بیش از حد و پل ها ، اغلب استفاده از سازه های پشتیبانی یا طراحی بخشی به گونه ای ضروری است که نیاز به بیش از حد را به حداقل برساند.
• گوشه ها و لبه های تیز:گوشه ها و لبه های تیز برای چاپ دقیق از گوشه ها و لبه های گرد می توانند چالش برانگیز تر باشند ، زیرا ممکن است این ماده به راحتی در این مناطق جریان یابد. برای بهبود دقت بعدی گوشه ها و لبه های تیز ، اغلب توصیه می شود از فیله یا چمبر برای دور کردن گوشه ها استفاده کنید.

استراتژی هایی برای اطمینان از دقت بعدی

اکنون که ما درک بهتری از عواملی داریم که می تواند بر دقت بعدی نمونه های اولیه چاپی سه بعدی تأثیر بگذارد ، بیایید برخی از استراتژی های مؤثر را برای اطمینان از نتایج دقیق و قابل اعتماد بررسی کنیم.

فناوری و مواد چاپگر مناسب را انتخاب کنید

اولین قدم برای اطمینان از صحت بعدی نمونه های اولیه چاپی سه بعدی ، انتخاب فناوری و مطالب چاپگر مناسب برای کاربرد خاص است. الزامات نمونه اولیه مانند اندازه ، پیچیدگی و خصوصیات مکانیکی آن را در نظر بگیرید و یک فناوری و مطالبی چاپگر را انتخاب کنید که بتواند این الزامات را برآورده کند.

• ارزیابی قابلیت های چاپگر:فن آوری های مختلف چاپ سه بعدی در مورد دقت ابعادی از قابلیت ها و محدودیت های مختلفی برخوردار هستند. قبل از انتخاب چاپگر ، مشخصات آن مانند ارتفاع لایه ، وضوح و صحت آن را ارزیابی کنید تا اطمینان حاصل شود که می تواند الزامات نمونه اولیه را برآورده کند.
• مواد مناسب را انتخاب کنید:ماده مورد استفاده در چاپ سه بعدی می تواند تأثیر قابل توجهی در دقت بعدی نمونه اولیه داشته باشد. ماده ای را انتخاب کنید که دارای سرعت انقباض کم ، پایداری حرارتی خوب و خصوصیات مکانیکی مناسب برای کاربرد خاص باشد. عواملی مانند قدرت ، سفتی ، انعطاف پذیری و دوام در هنگام انتخاب یک ماده را در نظر بگیرید.

فرایند چاپ را بهینه کنید

پس از انتخاب فن آوری و مواد چاپگر مناسب ، مرحله بعدی بهینه سازی فرایند چاپ برای اطمینان از صحت ابعادی نمونه اولیه است. این شامل تنظیم پارامترهای مختلف چاپ ، مانند دمای چاپ ، سرعت و ارتفاع لایه ، برای دستیابی به بهترین نتایج ممکن است.

• چاپگر را کالیبره کنید:قبل از چاپ نمونه اولیه ، کالیبراسیون چاپگر مهم است تا اطمینان حاصل شود که از آن به طور دقیق کالیبره شده و تراز شده است. این شامل کالیبراسیون صفحه ساخت چاپگر ، اکسترودر و محورها برای اطمینان از سطح و موازی بودن آنها است.
• پارامترهای چاپ را تنظیم کنید:پارامترهای چاپ مانند دمای چاپ ، سرعت و ارتفاع لایه می توانند تأثیر قابل توجهی در دقت بعدی نمونه اولیه داشته باشند. برای یافتن تنظیمات بهینه برای مواد خاص و فناوری چاپگر مورد استفاده ، با پارامترهای چاپی مختلف آزمایش کنید.
• از ساختارهای پشتیبانی استفاده کنید:ساختارهای پشتیبانی سازه های موقتی هستند که در کنار نمونه اولیه چاپ می شوند تا از آنها پشتیبانی از بیش از حد ، پل ها و سایر ویژگی های چالش برانگیز پشتیبانی کنند. در صورت لزوم از ساختارهای پشتیبانی استفاده کنید تا از دقت بعدی نمونه اولیه اطمینان حاصل شود. با این حال ، مراقب باشید که از ساختارهای پشتیبانی زیادی استفاده نکنید ، زیرا حذف آنها دشوار است و ممکن است علائم را روی سطح نمونه اولیه بگذارد.

طراحی برای چاپ سه بعدی

طراحی نمونه اولیه همچنین می تواند نقش مهمی در اطمینان از دقت بعدی قسمت چاپی سه بعدی داشته باشد. با رعایت برخی از اصول و دستورالعمل های اصلی طراحی ، می توانید طراحی نمونه اولیه را برای چاپ سه بعدی بهینه کرده و خطر تغییرات بعدی را به حداقل برسانید.

• طراحی را ساده کنید:طرح های پیچیده با جزئیات و ویژگی های پیچیده می تواند برای چاپ دقیق چالش برانگیز تر باشد و ممکن است به ساختارهای پشتیبانی اضافی یا اصلاحات طراحی نیاز داشته باشد. طراحی نمونه اولیه را تا حد امکان ساده کنید تا پیچیدگی فرآیند چاپ را کاهش داده و دقت بعدی را بهبود بخشید.
• از تحمل های مناسب استفاده کنید:تحمل تغییرات مجاز در ابعاد نمونه اولیه است. هنگام طراحی نمونه اولیه ، تحمل های مناسب را بر اساس الزامات برنامه و قابلیت های فناوری چاپ سه بعدی مورد استفاده مشخص کنید. این به اطمینان حاصل می شود که قسمت نهایی مشخصات مورد نیاز را برآورده می کند.
• آزمون و تکرار:قبل از چاپ نمونه اولیه نهایی ، ایده خوبی است که یک نسخه آزمایشی از قسمت را چاپ کنید تا هرگونه تغییرات یا مشکلات بعدی را بررسی کنید. برای شناسایی هر زمینه ای که نیاز به پیشرفت داشته و تغییرات لازم را در طراحی انجام دهید ، از چاپ آزمون استفاده کنید. تا زمانی که به دقت ابعادی مورد نظر برسید ، در طراحی تکرار کنید.

کنترل کیفیت و بازرسی

علاوه بر انتخاب فناوری و مواد چاپگر مناسب ، بهینه سازی فرایند چاپ و طراحی چاپ سه بعدی ، اجرای یک فرآیند کنترل و بازرسی نیز برای اطمینان از صحت بعدی نمونه های اولیه چاپی سه بعدی نیز مهم است. این شامل استفاده از ابزارها و تکنیک های مختلف اندازه گیری برای تأیید ابعاد نمونه اولیه و شناسایی هرگونه انحراف از مشخصات طراحی است.

• از ابزارهای اندازه گیری دقیق استفاده کنید:از ابزارهای اندازه گیری دقیق ، مانند کالیپرها ، میکرومتر و ماشین های اندازه گیری مختصات (CMM) می توان برای اندازه گیری دقیق ابعاد نمونه اولیه چاپی سه بعدی استفاده کرد. این ابزارها می توانند اندازه گیری های بسیار دقیقی را ارائه دهند و به شناسایی هرگونه تغییرات یا مشکلات بعدی کمک کنند.
• بازرسی بصری را انجام دهید:بازرسی بصری روشی ساده اما مؤثر برای بررسی هرگونه نقص یا مشکلات آشکار در نمونه اولیه چاپی سه بعدی است. به دنبال هرگونه نشانه ای از پیچ و تاب ، ترک خوردگی یا سایر نقص هایی باشید که ممکن است بر دقت بعدی قسمت تأثیر بگذارد.
• انجام آزمایش عملکردی:آزمایش عملکردی شامل آزمایش نمونه اولیه برای اطمینان از برآورده کردن نیازهای عملکردی در نظر گرفته شده است. این می تواند به شناسایی هرگونه مسئله با دقت بعدی بخشی که ممکن است از بازرسی بینایی یا اندازه گیری آشکار نباشد ، کمک کند.

پایان

اطمینان از دقت بعدی نمونه های اولیه چاپی سه بعدی ، جنبه مهمی از فرآیند توسعه محصول است. با درک عواملی که می تواند بر دقت بعدی تأثیر بگذارد ، انتخاب فناوری و مواد چاپگر مناسب ، بهینه سازی فرایند چاپ ، طراحی چاپ سه بعدی و اجرای یک فرآیند کنترل و بازرسی کیفیت ، می توانید به نتایج دقیق و قابل اعتماد برسید. ما به عنوان یک پیشرو در زمینه تهیه نمونه اولیه نمونه سازی سریع ، ما از تخصص و تجربه برخوردار هستیم تا به شما در اطمینان از دقت بعدی نمونه های اولیه خود اطمینان حاصل کنیم. اگر سؤالی دارید یا به پروژه چاپ سه بعدی خود نیاز به کمک دارید ، لطفاً دریغ نکنیدبرای تهیه و مذاکره با ما تماس بگیریدبشر ما مشتاقانه منتظر همکاری با شما هستیم تا ایده های خود را زنده کنیم.

منابع

• Gibson ، I. ، Rosen ، DW ، & Stucker ، B. (2010). فن آوری های تولید افزودنی: نمونه سازی سریع برای تولید دیجیتال مستقیم. رسانه های علمی و تجاری Springer.
• هاپکینسون ، ن. ، هاگ ، ر. ، و دیکنز ، نخست وزیر (2006). تولید سریع: یک انقلاب صنعتی برای عصر دیجیتال. ویلی
• Wohlers ، T. ، & Gornet ، P. (2016). گزارش Wohlers 2016: چاپ سه بعدی و وضعیت تولید افزودنی صنعت. همکاران Wohlers.