Как распечатывать детали в воздухе на 3д принтере


Важно для новичков. Внутрянка 3D печатной детали

Информация, которую мы рассмотрим в статье, предназначена прежде всего для пользователей, только знакомящихся с 3D печатью. Новичкам предстоит изучить множество нюансов и вопросов для того чтобы стать экспертами. Надеемся, эта статья поможет найти ответы на некоторые вопросы.

Структура детали, напечатанной на 3D принтере

Чтобы результат печати вам нравился и деталь выполняла свои функции (технические или эстетические - никакой разницы), заранее подумайте о ее структуре. 

Как, например, строительство дома происходит из кирпича или бревна, так и любая распечатанная на 3D принтере деталь состоит из слоев, которые накладываются друг на друга снизу вверх. Слои могут быть разной высоты и распечатаны разным соплом — чем меньше диаметр сопла, тем меньше необходимо устанавливать высоту слоя и наоборот. Например, ваза на рисунке ниже напечатана соплом с диаметром 1 мм, высота слоя 800 мк.

При печати вазы заданы такие характеристики, чтобы слои были явно видны и осязаемы

Как высота слоя влияет на готовую модель? У слоистой детали будет большая шероховатость и временами меньшая точность печати (чем толще сопло, тем больше радиус печати угла).

Также в слой входит периметр и внутреннее заполнение:

Периметры создают форму объекта

Заполнение может быть выполнено в виде узора

Внутреннее заполнение может быть выполнено в виде узора, а может быть и сплошным. Формы его выполнения: соты, прямоугольники, линии, кривая Гилберта и др. Узор заполнения влияет на жесткость детали, а также на продолжительность печати и расход материала.

Количество внешних и внутренних периметров влияет на прочность детали. Если мы установим большее количество периметров, то деталь получится прочнее.

Практически всегда оптимально количество периметров —2-3.

Желтым цветом указаны периметры (внутренний и наружный)

Здесь периметров стало больше (5 штук) и деталь стала крепче

Большее количество периметров устанавливается также для того, чтобы появилась возможность сделать отверстие в модели не повредив ее, а еще для нарезки резьбы.

Слои бывают нижними и верхними. Их просто отличить: нижний слой будет гладким и глянцевым, так как плотно прилегал к стеклу во время печати, а верхний слой шероховатый из-за микроследов сопла.

Нижний слой гладкий из-за контакта со стеклянным столом

А верхний слой немного шершавый

Чтобы получить более гладкую поверхность на вершине готовой модели, необходимо снизить ширину экструзии для верхнего слоя. В этом случае сопло совершает больше проходов (например сопло d=0,5 мм, ширина экструзии на верхних слоях = 0,25 мм). Вместо одной линии верхнего заполнения экструдер будет делать две и текстура поверхности станет более плотной и гладкой.

Ширина экструзии - это настраиваемый параметр, задающий ширину линии при печати (толщину пластика на выходе)

Кстати, если вы пользуетесь слайсером Cura, то можете использовать параметр “разгладить верхние слои” - при печати верхних слоев принтер просто выключает подачу пластика и разглаживает неровности соплом.

Заполнение — это структура внутри детали (периметров). Деталь чаще всего не заполняется на 100% и не является монолитом, однако это не влияет на потерю прочности, так как заполнение может быть выполнено в виде узора, скрепляющего деталь и придающего ей жесткости.

Как учесть 3D печать при моделировании детали

Зачастую люди, впервые столкнувшиеся с 3D печатью, используют полученные ранее навыки проектирования и моделирования, либо же знание сопромата для моделирования печатных деталек. На самом деле, кроме знаний моделирования, нужно учитывать особенности самой 3D печати. Подробнее об этих нюансах далее:

Анизотропность деталей - прочность детали только в одном направлении.

Представим, что наша задача — распечатать кронштейн, который будет крепиться к стене на 2 отверстия (см. рисунок ниже).

Спойлер: так моделировать кронштейн нельзя

При данном моделировании выходит, что деталь будет нести нагрузку вдоль слоев. Скорее всего кронштейн не выдержит нагрузки и сломается. При использовании технических пластиков уменьшается риск поломки детали (их спекаемость слоев лучше), но, тем не менее, нужно спроектировать модель правильно — расположить ее поперек (положить на стол).

Рекомендуется расположить модель именно таким образом. Кроме того, можно обойтись без поддержек

При печати кронштейна в лежачем положении, слои располагаются перпендикулярно вектору нагрузки. Такая деталь будет прочнее. Можно сравнить с волокнами дерева - если нагрузка будет направлена поперек волокон, то его будет проще сломать. Когда мы размещаем модель горизонтально, слои располагаются правильно, следовательно изделие должно быть практичнее и крепче.

Плоскость для первого слоя

Детали печатаются на плоском столе и необходимо заранее запланировать плоскую часть, с которой можно начать печать

Например, посмотрим на эту деталь:

Дмитрий смотрит на деталь и понимает, что напечатать такую же без поддержек не выйдет. Пазы расположены чуть выше плоскости детали

В итоге деталь печаталась в таком положении

Внизу было очень много поддержек и потрачено много материала. Но такую деталь иначе было не распечатать.

Кстати, эта деталь не проектировалась для 3D печати. Если бы изначально предполагалась ее печать, то вопрос торчащих пазов, вероятно, решили бы, утопив их за плоскостью. Это могло позволило печать детали с максимальной площадью соприкосновения со столом.

Если площадь соприкосновения будет маленькой, то появится высокая вероятность того, что деталь отклеится от стола при печати. 

Рассмотрим на примере ракеты:

Представим, что ее три маленьких сопла чуть короче, чем основное среднее

В таком случае будет всего пара периметров, которыми она соприкасается со столом (центральное сопло). Это делает ее очень неустойчивой при печати и движение экструдера может уронить нависающие по периметру сопла. Поэтому при моделировании ракеты все элементы основания сделали на одном уровне.

Нависающие элементы

Еще один момент, связанный со спецификой подготовки модели к печати.

Начнем с того, что моделей с нависающими элементами следует избегать :)

Если в детали появляется такой элемент, то скорее всего он пойдет в печать с поддержками (и в итоге их придется удалять), либо элемент провиснет. Как решить проблему? При возможности избегайте модели с нависающими элементами можно добавить фаску (срезанный угол).

Под углом 45° провиса не будет. Например, крылья уже упомянутой ракеты напечатаны без поддержек

Тонкие стенки в модели

Зачастую в моделировании необходимо сделать стенку определенной толщины. Как смоделировать тонкую стенку, чтобы при слайсинге не возникло ошибок:

Толщина стенок фена = 1 мм, с небольшим утолщением в 1,5 мм по краям

Дмитрий указывает на толщину стенок фена

Стенку нужно моделировать толщиной, кратной диаметру сопла (сопло = 0,5 мм, значит стенка 1 мм или 1,5 мм). Но что делать, если кратного соответствия не подобрать, а нам нужно сделать слой толщиной 0,4 мм?

Ответ прост: нужно увеличить ширину экструзии

Наглядный пример увеличения ширины экструзии

Как сэкономить время печати? Несколько советов.

Представим, что нам нужно распечатать не функциональную деталь (крышка, кожух), чтобы куда-то ее “примерить” или “приложить”. Одним словом — убедиться, что она подходит к своему месту назначения. Такую болванку можно печатать вообще без внутреннего наполнения (только двумя-тремя периметрами), если не будет каких-то нависающих элементов. Деталь будет пустая и легкая, но для примерки очень даже сойдет.

Рассмотрим на примере печати кубка ФИФА. Этот кубок можно печатать без заполнения, но у нас он с небольшой тонкой стойкой заполнения от основания до верха сферы (параметр в слайсере infill only needed). Благодаря этому, он не провисает. Корпус же напечатан целиком периметрами.

В целом можно воспользоваться модификатором и начать заполнение только в верхней части. До этой части печать производится только периметрами и полюс сферы не провисает. Также можно установить очень маленькую ширину экструзии на заполнение, в таком случае “внутренняя вата” не даст верхушке провалиться.

Если нам нужна деталь, поверхность которой не должна быть очень гладкой, то можно взять сопло большего диаметра (0,8 мм, 1 мм) и поставить большую высоту слоя.

Нижняя квадратная деталь (см. фото ниже) напечатана соплом 0,8 мм и достаточно высоким слоем 0,5 мм. На ее печать ушло 15 минут. Верхняя деталь напечатана соплом 0,5 мм и слоем 0,15 мм. Эта деталь очень гладкая, но время ее печати составило 39 минут.

15 и 39 минут. Согласитесь, есть заметная разница?

Экономия времени при печати первой детали весьма заметна, а при печати большой детали, вы можете сократить время на несколько часов, не теряя в точности, а лишь немного во внешнем виде. Высота слоя — основной параметр, значительно влияющий на скорость печати.

Еще можно сэкономить время, благодаря печати заполнения «через слой» и увеличению коэффициента экструзии на заполнение (на два слоя периметра будет приходиться только один слой заполнения).

Двухэкструдерная печать

Представим, что нам срочно нужна внешне гладкая и эстетичная деталь. В этом поможет двухэкструдерный принтер. Периметры мы напечатаем с одним диаметром сопла, а наполнение — с другим.

Периметр можно напечатать соплом 0,5 мм. Стенка и слой будут тонкими (слой 0,2 мм)

Заполнение печатается другим экструдером соплом 1 мм и через слой.

Важно: реализовать это можно только на принтере, чьи два экструдера расположены на разной высоте.

В итоге мы получаем внешне красивую деталь, которая к тому же жесткая и крепкая за счет заполнения в 1 мм. Если деталь печаталась этим соплом полностью, то становятся заметны небольшие швы на периметре или неровности на углах.

Спасибо за прочтение! Оставляйте комментарии, делитесь своими наблюдениями и советами для 3D-новичков, задавайте вопросы :)

Ссылка на вебинар по теме «Внутрянка 3D печатной детали»: ЗАХОДИ И СМОТРИ

Будьте в безопасности при 3D-печати с помощью монитора качества воздуха - io3dprint.com

Эта страница может содержать партнерские ссылки. Если вы сделаете покупку по любой из этих ссылок, я сделаю небольшую комиссию.

3D-печать существует всего несколько лет, но уже становится обычным явлением на многих предприятиях, в школах и дома. При использовании 3D-принтера вы заметите запах тающего пластика. Хотя большинство пластиков для 3D-принтеров безопасны, некоторые из них могут выделять вредные выбросы.

Нет нужды в панике

Не было серьезных рисков для здоровья, связанных с использованием 3D-принтеров, однако известно, что некоторые пластмассы, используемые в 3D-печати, такие как АБС, выделяют токсичные выбросы при нагревании.

Важно помнить, что многие наши повседневные дела также подвергают нас аналогичным выбросам. Обычные действия, такие как сжигание растительного масла, использование бытовых чистящих средств или сидение в новой машине, вдыхание запаха новой машины, подвергают нас воздействию аналогичных соединений и химикатов.

Тем не менее, я думаю, что имеет смысл знать о любых потенциальных рисках для здоровья и делать все возможное, чтобы их ограничить, особенно при использовании 3D-принтера дома и в кругу семьи.

Зачем нужен монитор качества воздуха?

Самый простой способ снизить риск воздействия вредных паров - это знать, сколько вы на самом деле подвергаетесь воздействию.

Вы всегда должны использовать свой 3D-принтер в хорошо проветриваемом помещении, по крайней мере, с открытым окном, но не следует полагать, что этого достаточно, чтобы свести вредные пары к нулю.

Монитор качества воздуха сразу скажет вам, достаточно ли вы вентилируете свое пространство во время 3D-печати.

Вы можете подумать, что из-за того, что вы ничего не чувствуете, вы в безопасности, или потому что у вас открыто окно, все пары должны выходить наружу.

Однако это не всегда так, к запахам легко привыкнуть, и единственный способ узнать, насколько безопасна ваша комната, - это использовать монитор качества воздуха.

Как печатать на 3D-принтере и поддерживать чистый воздух

Если вы используете свой 3D-принтер в хорошо вентилируемом помещении с открытыми окнами или вытяжными вентиляторами, или используете 3D-принтер, который использует такие технологии, как HEPA-фильтрация, тогда вы намного больше. вероятно избежать вдыхания любой из этих потенциально вредных частиц.

Выбор материалов для чистого воздуха

PLA не является вредным при 3D-печати, и, поскольку он получен из натуральных растительных материалов, он кажется по своей сути более безопасным.

В то время как ABS, который получают из нефти, как было доказано, выделяет несколько токсичных химических веществ при нагревании в 3D-принтере.

Как очистить воздух

Если ваш монитор качества воздуха показывает, что в вашем воздухе слишком много загрязнений, вам необходимо проветрить и очистить воздух.Один из самых простых способов сделать это - использовать очиститель воздуха. Я написал статью о выборе очистителя воздуха для 3D-печати, которая, надеюсь, окажется для вас полезной.

На что обращать внимание на мониторе качества воздуха для 3D-печати

Существует множество различных типов мониторов качества воздуха, и вам нужно убедиться, что вы выбрали правильный тип, чтобы он мог определять выбросы 3D-принтера.

Обнаружение PM2,5 и ЛОС

Для мониторинга выбросов от 3D-принтеров вам понадобится монитор качества воздуха, который может обнаруживать твердые частицы (ТЧ) и летучие органические соединения (ЛОС).

Более конкретно, он должен будет уметь обнаруживать твердые частицы размером менее двух с половиной микрон, это обозначено как PM2,5.

PM2,5 измеряется в микрограммах на кубический метр или мкг / м. 3. Национальный стандарт качества воздуха США по PM2,5 выглядит следующим образом:

Хорошее: PM2,5 <35 мкг / м³

Умеренное: 35 ≤ PM2,5 ≤ 200 мкг / м³

Опасно: PM2,5> 200 мкг / м³

Методы оповещения

Мониторы качества воздуха будут предупреждать вас, когда обнаруживают плохое качество воздуха, с помощью сигнала тревоги или отправки push-уведомлений на ваш адрес. смартфон.Некоторые мониторы даже могут использовать интеллектуальные технологии для запуска экстрактора или очистителя воздуха.

Лучшие мониторы качества воздуха для 3D-печати

Вот лучшие системы мониторинга качества воздуха, которые вы можете использовать при 3D-печати, чтобы убедиться, что вы работаете в безопасной среде.

Temtop Airing-1000 Professional

Не вкл. доставка / Последнее обновление от 26.09.2020 в 23:44 / Изображения из Amazon Product Advertising API / Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Это одно из лучших доступных устройств для проверки качества воздуха, в котором используются новейшие технологии проверки качества воздуха.

Он может определять размеры частиц PM2,5 и PM10, а также температуру и влажность. Однако он не обнаруживает ЛОС.

Он имеет встроенную батарею большой емкости и показывает результаты качества воздуха на легко читаемом цветном ЖК-дисплее.

Характеристики

  • Встроенный аккумулятор большой емкости
  • ЖК-дисплей с интерфейсом на английском языке
  • Идеально подходит для широкого применения, включая 3D-принтеры
  • Компактный и легкий делает его простым в использовании в приложении для 3D-печати
  • Точность и точность короткое время обнаружения
  • Простое управление с помощью всего двух функциональных кнопок
  • Достаточно встроенной литиевой батареи
  • Легко заряжается через порт USB
  • Нет обнаружения летучих органических соединений

Датчик качества воздуха в помещении uHoo 9-в-1

Цена искл.доставка / Последнее обновление от 26.09.2020 в 23:44 / Изображения из Amazon Product Advertising API / Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

uHoo 9-in-1 способен обнаруживать выбросы PM2,5 и VOC, что делает его идеальным для мониторинга выбросов ваших 3D-принтеров.

Он выглядит очень неприметно, поэтому вы можете оставить его на полке, а люди просто подумают, что это освежитель или очиститель воздуха.

Он поставляется с собственным приложением для смартфона, которое позволяет отслеживать качество воздуха и отправлять вам индивидуальные оповещения.

Вы можете соединить uHoo с другими устройствами IFTTT, такими как очистители воздуха, и позволить uHoo включать и выключать их при необходимости.

Помимо PM2,5 и VOC, uHoo может контролировать температуру, влажность, углекислый газ, диоксид азота, давление воздуха и озон!

Помимо того, что датчик uHoo 9-in1 является одним из самых современных датчиков качества воздуха, он также является надежным и практичным устройством. Помимо использования восьми специальных датчиков, он может взаимодействовать с различными устройствами, включая ваш смартфон.

Характеристики

  • Идеально подходит для 3D-печати, так как отслеживает ЛОС и твердые частицы PM2,5
  • Имеет девять различных уровней с использованием восьми различных специализированных датчиков
  • Поставляется с мобильным приложением для минимизации хлопот
  • Интегрируется с множеством другие интеллектуальные технологические продукты, такие как Alexa, Roomba, очистители воздуха и т. д.
  • Специальные датчики для повышения точности
  • Простота использования через мобильное приложение
  • Изящный и компактный дизайн для приложений 3D-печати

Foobot Indoor Air Quality Air Monitor

Этот монитор может контролировать выбросы PM2,5 и ЛОС. Он имеет отличные возможности подключения в виде IFTT и Wi-Fi, которые позволяют ему управлять другими устройствами, такими как очистители воздуха.

Footbot выглядит как декоративный освежитель воздуха и может быть размещен в любом месте дома, не выглядя неуместным.Настройка устройства с помощью приложения для смартфона займет всего несколько минут.

Монитор отображает состояние воздуха с помощью светодиодов, встроенных в переднюю часть устройства. Синий цвет указывает на хорошее качество воздуха, а цвет от оранжевого до красного указывает на снижение качества воздуха. Светодиоды можно запрограммировать так, чтобы они приглушались ночью, чтобы они не мешали вам спать.

Характеристики

  • Идеально подходят для функции 3D-печати, поскольку предназначены для летучих органических соединений (VOC) и твердых частиц (PM2.5).
  • Цветные светодиодные индикаторы четко показывают качество вашего воздуха без необходимости запрашивать цифры или графики
  • Он также совместим с приложением для смартфона Foobot

EGVOC-100 Монитор качества воздуха

Портативность - одна из наиболее важных особенностей Монитор качества воздуха EGVOC. Он подходит для приложений 3D-печати, поскольку оснащен датчиками, способными отслеживать как PM2,5, так и летучие органические соединения.

Собранные данные отображаются на 2.8-дюймовый ЖК-дисплей с крупным шрифтом для удобства чтения. Он поставляется с электронной книгой, в которой содержится много информации об опасностях для качества воздуха и их последствиях.

Питание устройства осуществляется либо от аккумулятора емкостью 2200 мАч, либо через USB-кабель.

Он также может определять PM10 и PM1.0, температуру и влажность.

Характеристики

  • Достаточно компактный, чтобы его можно было переносить в ручном режиме с переносным испытательным блоком
  • Встроенная подставка позволяет разместить монитор в любом месте без присмотра
  • Двусторонняя зарядка через USB и аккумулятор
  • Цветной ЖК-дисплей для точных показаний
  • Встроенный вентилятор для всасывания окружающего воздуха
  • Встроенный лазерный датчик для точного измерения уровня пыли
  • Автоматическая калибровка исключает необходимость в ручном отдыхе

Eve Room

Eve Room версии 2 может измерять ЛОС, температуру и влажность но не PM2.5.

Цена не вкл. доставка / Последнее обновление от 26.09.2020 в 23:44 / Изображения из Amazon Product Advertising API / Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Это последнее предложение от Eve technologies, компании по производству бытовой техники. Это обновление по сравнению с предыдущей моделью, выпущенной еще в 2015 году. Однако новая версия была полностью переработана, она стала более гладкой и информативной. В то время как первоначальное устройство представляло собой пластиковую коробку, эта новая модель отличается алюминиевым дизайном и электронными чернилами.Его размер по-прежнему составляет всего 53 x 53 x 15 мм. Таким образом, его можно разместить где угодно на столе или на рабочем месте.

Состояние качества воздуха отображается в виде серии из пяти звезд. Это позволит вам проверить условия вашей среды без необходимости использования других приложений. Он также имеет другие функции, такие как температура и влажность.

Характеристики

  • Достаточно компактный, чтобы поместиться в руке
  • Обладает гладкой черно-серебристой отделкой
  • Большой контроль качества воздуха для облегчения чтения
  • Кнопки со стрелками на правой и левой лицевых панелях для прокрутки параметров
  • Датчики для измерения уровня ЛОС
  • Использует внутреннюю перезаряжаемую батарею

Версия Wi-Fi очистителя воздуха Levoit с монитором качества воздуха

Цена не вкл.доставка / Последнее обновление от 26.09.2020 в 23:44 / Изображения из Amazon Product Advertising API / Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Levoit Smart WiFi - это очиститель воздуха со встроенным монитором качества воздуха. Информация о качестве воздуха, которую он предоставляет, ограничена одной скользящей шкалой, которая отображается в приложении для смартфона, однако, когда качество воздуха в вашей комнате Levoit автоматически запустит свой очиститель до тех пор, пока не будет достигнут уровень здорового качества воздуха.

Он имеет свежий белый цвет и гладкие линии, которые придают ему характерный вид. Кроме того, он имеет пользовательский интерфейс с цифровым дисплеем и горизонтальную панель управления. Одна из наиболее заметных особенностей этого устройства - автоматический режим, который оценивает качество воздуха и соответствующим образом очищает его. Индикатор, который использует разные цвета, показывает состояние качества воздуха.

Характеристики

  • Три ступени фильтрации для полного удаления частиц и химикатов из воздуха
  • Легко читаемые индикаторы качества воздуха
  • Тихий режим сна
  • Двухлетняя гарантия
  • Не производит озон

Каким образом 3D-печать влияет на качество воздуха?

Самая распространенная технология 3D-печати - это FFF или Fused Filament Fabrication.Это включает нагревание полимерной нити примерно до 200 ° C и выдавливание размягченного пластика через узкое сопло для печати объекта.

Было показано, что этот процесс приводит к выбросу мелких частиц пластика и химикатов в окружающий воздух, однако опасность, которую эти выбросы представляют для вашего здоровья, остается предметом споров.

Полимерные волокна, такие как акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) и полимолочная кислота (PLA), являются наиболее часто используемыми материалами для 3D-печати.Считается, что выбросы от PLA, производимого растениями, не представляют опасности для здоровья, тогда как выбросы от ABS, полученного из нефти, считаются токсичными.

Исследования показали, что использование этих нитей в 3D-принтерах может приводить к выбросам мелких частиц и химикатов, которые в некоторых случаях могут быть вредными для вашего здоровья при вдыхании.

Поскольку спрос на 3D-печать увеличился, много люди могут подвергаться воздействию химических веществ и частиц, образующихся при использовании оборудования в своих офисах, домах и школах.В большинстве случаев недорогие 3D-принтеры, которые являются наиболее популярными, не имеют встроенных систем очистки воздуха, которые, как правило, используются в дорогих и дорогих 3D-принтерах высокого класса.

Заключение

3D-печать с использованием определенных материалов может выделять опасные пары и частицы, которые могут представлять опасность для здоровья. Поскольку использование 3D-принтеров стало широко распространенным, рекомендуется принять как можно больше мер предосторожности, чтобы убедиться, что вы и ваша семья безопасно используете 3D-принтер.

Обязательно соблюдайте осторожность, особенно при использовании недорогих принтеров, в которых нет систем воздушного фильтра, или когда вентиляция в вашей комнате ограничена.

Что бы вы ни использовали для снижения выбросов от вашего 3D-принтера, имеет смысл использовать монитор качества воздуха, чтобы вы могли быть уверены, что вы и ваша семья работаете в безопасных условиях.

-Дилан

.

Как 3D-печать движущихся компонентов в одном задании печати

3D-печать полностью собранных, многокомпонентных деталей в одном задании позволяет вам увидеть динамические компоненты, работающие на этапах их прототипирования. Вместо того, чтобы печатать более мелкие детали на 3D-принтере и собирать их вместе, вы можете снизить рабочую нагрузку, распечатав всю деталь за один раз. После того, как опоры будут вымыты, у вас будет бесшовная, идеально динамичная и подвижная деталь. 3D-печать движущихся компонентов избавляет от необходимости печатать очень маленькие и слабые детали, которые могут быть повреждены (или потеряны), например, в баке для стирки.

Ключом к 3D-печати движущихся компонентов является наличие воздушных зазоров между компонентами (также известного как отрицательное пространство), и это начинается с первоначального дизайна.

Пример движущихся компонентов для 3D-печати

Давайте воспользуемся конструкцией петли ниже в качестве примера:

Снимок экрана нестандартной конструкции петли, состоящей только из двух движущихся частей

Петли обычно состоят из суставов пальцев (полая часть петли). в котором установлен штифт), створки (части петли, которые выступают сбоку от суставов пальцев и соприкасаются с внешней поверхностью), и штифт (стержень, который удерживает створки вместе, будучи установленным внутри суставов пальцев) , но мы спроектируем и напечатаем петлю как только два компонента .

Методы, показанные для этой конструкции петли, можно применить практически к любому мобильному или динамическому компоненту, который вы проектируете.

Отрицательное пространство на основе толщины слоя и разрешения детали

Я разработал этот шарнир в SOLIDWORKS как один файл детали, разделенный на два тела. Используя серию повторяющихся базовых плоскостей, я вырезал и выдавил соединяющиеся суставы, убедившись, что добавлено равное количество отрицательного пространства между обоими суставами. Отверстия на концах листьев - это просто заполнители, так как основное внимание в этом проекте уделяется поворотному механизму.

В идеале, воздушные зазоры должны быть достаточно маленькими, чтобы оставаться незамеченными, и в то же время достаточно большими, чтобы полностью очищать пути экструзии, когда принтер накладывает слои. Это позволяет конечной детали сохранять свою структурную целостность, в то время как ее компоненты полностью подвижны.

Толщина слоя представляет собой не только высоту слоя, но и ширину каждого пути.

Правило проектирования, которого я придерживаюсь, - установить воздушные зазоры как минимум в два раза больше толщины слоя по вашему выбору .Например, если я печатаю показанный выше шарнир толщиной 0,007 дюйма, я хочу убедиться, что мои воздушные зазоры составляют не менее 0,014 дюйма. Таким образом, нет никаких шансов, что выдавленные пути пересекутся и сольются вместе в процессе печати. Тот же принцип применяется для всех высот слоя. Теперь мы могли бы перейти к удерживающим свойствам жидкого термопласта и утверждать, что воздушные зазоры могут меняться в зависимости от того, какой материал вы используете (например, Nylon12 вместо ABS-M30), но самый безопасный вариант, который работает практически с любым материалом, - это тот, который я только что описал. .

Петля без штифта

Теперь о дизайне. Как указывалось ранее, петля может иметь только две движущиеся части.

ПРИМЕЧАНИЕ. Эта модель предназначена для демонстрации некоторых уникальных принципов проектирования полностью собранных многокомпонентных заданий на печать.

На фото ниже изображена рассматриваемая конструкция. Если вы присмотритесь, то увидите, что в центре суставов пальцев нет булавки. Вместо этого суставы соединены между собой с воздушным зазором 0.3 мм (или 0,012 дюйма). Для целей этого блога я печатаю петлю слоями по 0,005 дюйма, поэтому мои воздушные зазоры немного больше, чем они должны быть (и это нормально). Если бы я сделал зазоры меньше 0,010 ″, была бы большая вероятность, что дорожки плавятся сами по себе в процессе печати, делая шарнир неподвижным после очистки.

Сделав одну из пластин прозрачной, можно хорошо видеть соединительный сустав, который заполняет зазоры.

Окончательный оттиск петель.

Здесь вы можете вблизи увидеть воздушные зазоры.

Действия после печати

Одним из основных недостатков этого метода печати / прототипирования является то, что для правильной печати этих деталей потребуется больше вспомогательного материала. В процессе печати отрицательное пространство (воздушные зазоры) заполняется материалом подложки, который затем растворяется в промывочной ванне.

Материал модели, который вы используете , должен быть совместим с растворимым материалом носителя . Опоры необходимо растворить, чтобы детали могли свободно перемещаться после затвердевания.

Что касается растворения опорных структур, время промывки для подобных отпечатков немного увеличивается. Это займет немного больше времени для решения, чтобы достичь внутреннего материала носителя похоронена в части. После того, как деталь будет полностью вымыта, осторожно, попытайтесь сдвинуть детали назад и четверть, чтобы отделить их. Если приложить слишком большое усилие, детали могут сломаться.

На что следует обратить внимание

Если вы разрабатываете детали для 3D-печати движущихся компонентов, которые полностью собраны из принтера, неплохо было бы использовать наименьшую толщину слоя, которую ваш 3D-принтер способен выдавливать.В моем случае это 0,005 дюйма. Более тонкие слои придают детали более гладкую поверхность, что означает меньшее трение между компонентами при их движении.

Еще одна вещь, на которую следует обратить внимание, - это материал поддержки, который будет использовать ваш 3D-принтер. Убедитесь, что опоры растворимы в воде. Эти типы отпечатков не подходят для стандартных бытовых принтеров, так как они выдавливают только материал модели.

.

3D-печать баллонов со сжатым воздухом

Использование трубы из ПВХ в качестве сосуда для сжатого воздуха может быть забавным и приятным хобби. Это также безопасно: несмотря на то, что есть сообщения о трубах из ПВХ, которые являются причиной несчастных случаев, эти несчастные случаи включают использование пистолета для картофельного порошка [1] и сварку слишком близко к трубке из ПВХ, содержащей сжатый воздух [2]. Сжатый воздух, хранящийся в трубе из ПВХ, никогда не является непосредственной причиной несчастного случая, и отчеты OSHA по расследованию смертельных случаев и катастроф подтверждают это; в этих сводках не было зафиксировано ни одного несчастного случая на производстве или на производстве, в котором сосуд высокого давления, сделанный из ПВХ, стал причиной травмы или смерти [3].

Хотя труба из ПВХ может быть совершенно безопасным, эффективным и дешевым сосудом под давлением для хобби, это не всегда лучший выбор. Группа студентов из Рененса, Швейцария, строит автономных роботов для конкурса Eurobot, и в этом году робот использует пневматику. Это означает сжатый воздух, и это означает сосуд высокого давления. Поскольку почти все остальное в этом роботе напечатано на 3D-принтере, они задали очевидный вопрос. Можно ли напечатать резервуар для сжатого воздуха на 3D-принтере?

Бак для этого робота будет использоваться только до 4 бар (400 кПа), и после нескольких быстрых вычислений команда обнаружила, что толщина стенок - даже в сосуде высокого давления с углами - будет довольно низкой.Первый прототип, 40-миллиметровый куб с 20% -ным заполнением и просверленным отверстием сбоку, выдерживал давление 6,5 бар (650 кПа) в течение часа. Однако этот успех длился недолго: второй прототип, прямоугольная призма размером 65x40x80 мм, напечатанная без такого большого заполнения, взорвался при давлении 5,5 бар (550 кПа).

Третий прототип - очарование, и с ребрами жесткости внутри резервуара, третий прототип смог выдержать давление до 6,5 бар. Конечно, ни один 3D-принт не идеален, и третий прототип протек, но немного акриловой аэрозольной краски, нанесенной на внешние поверхности, удерживало воздух.

Хотя это не так весело, легко, дешево, выгодно или безопасно, как использование трубы из ПВХ в качестве сосуда под давлением, команде все же удалось создать напечатанный на 3D-принтере сосуд под давлением нестандартной формы. С круглой трубкой этого не сделать. А 3D-печать открывает множество возможностей для экспериментов с внутренней структурой. Мы хотели бы, чтобы это развивалось дальше!

Источники: [1], [2], [3]

.

Почему детали, напечатанные на 3D-принтере, деформируются и как…

Designing for 3D Printing (DF3DP) - это серия блогов, посвященная советам и приемам 3D-печати, которым следует 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.

Если вы когда-либо использовали 3D-принтер FFF (Fused Filament Fabrication), вы, вероятно, сталкивались с деформацией деталей больших, длинных или необычной формы.Обычно это означает, что вам либо нужно провести пост-обработку, чтобы снова сделать их плоскими, либо вам придется просто смириться с неровной нижней поверхностью, которая, как вы, вероятно, предполагала, будет печатать плоской.

Деформация 3D-печатной детали - сложная проблема; Просто потому, что 3D-принтер надежен, не означает, что у него не будет этой проблемы. Детали, напечатанные на 3D-принтере, деформируются из-за термической деформации. Когда пластик нагревается, он расширяется. Когда они остынут, они сжимаются. Поскольку в 3D-печати FFF почти всегда используются термопласты, это происходит почти с каждым 3D-принтером FFF.Со стороны принтера есть две вещи, которые устраняют деформацию: нагретая рабочая плита или нагретый корпус. Эти два раствора поддерживают температуру детали, поэтому она не охлаждается, поэтому не деформируется. Просто! Другие 3D-принтеры будут иметь корпус, удерживающий тепло, и / или клей для нанесения на рабочую пластину (например, наш), что обычно помогает уменьшить коробление. Кроме того, если деталь остынет до комнатной температуры перед ее снятием, это уменьшит коробление, поскольку деталь остывает, все еще прилипая к рабочей пластине.

Но на самом деле речь идет не столько о системе, сколько о конструкции детали. Представление о том, что «3D-принтеры могут печатать что угодно», неверно (подробнее об этом в следующей публикации в блоге!), Потому что 3D-принтеры часто имеют столько же ограничений и рекомендаций по дизайну, сколько и другие методы производства. Например, наименьший размер элемента, который может создать 3D-принтер FFF, зависит от диаметра сопла и точности портала. В любом случае, многие детали деформируются просто из-за материальных ограничений 3D-принтеров FFF в сочетании с конструкцией деталей, не оптимизированной для 3D-печати.

Я разработал простую треугольную призму, усеченную с одной стороны, которая довольно склонна к деформации (по причинам, о которых вы скоро узнаете). Вот 3D-модель в Эйгере:

‍ Образец для испытания деформации. Длинная, тонкая геометрия и наклонные поверхности делают его склонным к деформации.

А вот снимок деформации детали после того, как она оторвалась от рабочей пластины. Чтобы продемонстрировать деформацию, я зажал деталь с одной стороны стола и наблюдал прогиб с другой стороны:

‍ Как вы можете видеть, эта 3D-печатная деталь деформируется с обеих сторон, делая нижнюю поверхность неровной.

Эти пять советов служат руководством по проектированию 3D-печати, чтобы вы могли уменьшить деформацию деталей, напечатанных на 3D-принтере, в процессе проектирования. Надеюсь, они помогут!

1. Скругленные края и дизайн с круглыми естественными формами в памяти.

Когда детали, напечатанные на 3D-принтере, деформируются, это происходит из-за теплового момента, возникающего по краю детали. Этот тепловой момент возникает из-за того, что когда принтеры FFF укладывают нить, они нагревают пластик, пока он не станет полужидким, а затем охлаждают его после экструдирования.Когда большинство материалов остывают, они хотят дать усадку. В случае 3D-принтеров FFF это означает, что каждая «линия» материала будет сокращаться в длину. Обычно этого недостаточно, чтобы нарушить адгезию с рабочей пластиной, но эта сила нарастает по мере добавления дополнительных слоев, вызывая деформацию детали. Это особенно характерно для длинных и тонких деталей, таких как тестовый образец, который я использую в этой публикации, из-за их продольного сжатия.

Когда к сегменту линии, который необходимо сузить, добавляются дополнительные углы, углы будут отслаиваться из-за накопления напряжения в этом месте, как показано на диаграмме ниже:

‍ Искривление происходит в углах, потому что силы от каждого края складываются.

Острые углы создают концентрацию напряжений, поэтому углы являются наиболее распространенной геометрией, вызывающей коробление. Добавление скругления к этим углам снижает концентрацию напряжений, потому что острый угол закругляется, и напряжение распределяется. Как правило, создание более круглых поперечных сечений при контакте с рабочей пластиной снижает деформацию - когда инженеры проектируют детали, они обычно имеют прямоугольную форму; это обычно то, что легче всего обрабатывать. Но проектирование с самого начала с более округлыми, естественными формами и поверхностями уменьшит деформацию, поскольку распределяет накопившееся напряжение.Ниже я отредактировал тестовый образец, добавив скругления по углам.

‍Скругление кромок, перпендикулярных рабочей пластине, снижает концентрацию напряжений, вызванных деформацией.

Даже с этим простым изменением скругления на краях значительно уменьшили коробление.

‍ Добавление галтелей снижает напряжение, которое создается на углах, тем самым уменьшая силу, вызванную термической деформацией.

Еще один быстрый совет по скруглению - добавление скругления к нижнему краю вашей детали позволит вам легче удалить его с рабочей пластины - это дает хороший выступ, под которым скребок может попасть!

2.Распечатайте детали с самой большой гранью внизу.

Когда слои накладываются друг на друга, эти силы умножаются. Если слой над тем, который был только что положен, немного больше, значит, добавлен дополнительный материал, который хочет сжаться, поэтому сила увеличивается еще больше. Это означает, что худшие формы для 3D-печати - это формы с большим поперечным сечением, когда вы поднимаетесь вверх, и формы с острыми углами после длинных прямых сегментов, как в нашем тесте на деформацию!

Детали не всегда деформируются только на нижнем слое - деформация может возникать везде, где существуют эти геометрические условия.Часто длинные выдавленные выступы в конечном итоге скручиваются вверх по тем же причинам, даже если они поддерживаются, как показано на этом тонком угловом выступе ниже:

‍ Даже если эта деталь не деформировалась внизу, длинные, сложенные друг на друга профили вызвали часть свернуться калачиком на свесе и выйти из строя.

Итак, при 3D-печати деталей важно попытаться получить самую большую грань внизу, потому что детали имеют тенденцию деформироваться по мере увеличения поперечного сечения поверх сложенных слоев. Кроме того, чем большая площадь поверхности соприкасается с рабочей пластиной, тем лучше, потому что большая площадь поверхности будет лучше удерживаться.Я распечатал усеченную призму в перевернутом виде в ориентации, показанной ниже:

‍ Ориентация 3D-печатной детали действительно важна - простое проектирование с учетом ориентации печати может решить множество проблем.

И, как и следовало ожидать, деформации нет:

‍Ни одна сторона детали не деформирована, потому что способ укладки слоев снижает силы, действующие на деталь.

Хотя это простой пример, и с такой деталью может быть ясно, что она должна быть напечатана самой большой лицевой стороной вниз, в некоторых сценариях это не так очевидно, поэтому не забывайте учитывать ориентацию сборки при проектировании детали.

3. Добавьте кромку

Кромку можно добавить к деталям с помощью инструмента «кромка», который по существу добавляет некоторую дополнительную площадь контакта к рабочей пластине, окружающей вашу деталь.

‍Выберите «Use Brim» в «Advanced Settings», чтобы добавить поля к вашей части.

Это уменьшает коробление или скручивание по двум причинам. Во-первых, деталь имеет «расширенную» нижнюю поверхность, что означает, что контакт с рабочей пластиной больше, чем обычно. Во-вторых, любое возникающее коробление переходит на край, что устраняет худшее из этого.Кромка дополнительно обеспечивает лучшую поверхность для сцепления опорных конструкций. Наши опорные конструкции - это длинные тонкие линии, которые, как я объяснил выше, действительно хотят сузиться. Если под вашей деталью много поддерживающего материала, край обеспечит хорошую поверхность, к которой опорные конструкции прилипнут. Опоры не будут так сильно скручиваться, потому что они прилипают к краю - плоской поверхности большой площади, прилипающей к рабочему столу. Ниже приведен тест детали с краем:

‍ Добавление края уменьшает деформацию 3D-печатной детали за счет увеличения площади контакта с рабочей пластиной.

4. Сделайте свой собственный край

Иногда из-за нестандартной геометрии точек контакта рабочей пластины детали все равно деформируются только потому, что край может быть недостаточно большим или изогнутым. В этих уникальных случаях может потребоваться САПР для собственных полей. В этих сценариях предлагается добавить тонкие круглые «точки» ко всем углам детали, что обеспечит контакт большей площади поверхности с рабочей пластиной в ключевых точках, где происходит деформация.

‍Иногда для уменьшения деформации 3D-печатных деталей необходимо спроектировать собственные поля.

Края, разработанные мной, устраняют деформацию так же, как и наши сборные края, и могут пригодиться для более сложных деталей:

‍ «Точки» на каждой стороне обеспечивают большую площадь контакта в углах, к которой прилипает деталь, и могут быть обрезаны позже.

5. Добавьте композитное волокно в вашу деталь

Одна из уникальных возможностей Mark Two - это его способность прокладывать волокно внутри компонентов, чтобы делать более жесткие и прочные детали, напечатанные на 3D-принтере. Поскольку 3D-принтеры Markforged обладают возможностями композитного материала, для уменьшения деформации детали вы можете добавить волокно к нескольким нижним слоям, чтобы увеличить ее жесткость.

‍ Вид образца для испытания на деформацию в Эйгере с волокнами вверху и внизу.

Это по существу делает нижние слои плоскими, что делает их практически невозможными для деформации. Однако, если вы делаете это, не забудьте сбалансировать композит, создав сэндвич из волокна на верхней и нижней поверхности детали, чтобы оптимизировать прочность на скручивание, как описано в этом сообщении в блоге. Как видите, без изменений конструкции оригинальной детали образец основы для испытаний остается плоским:

‍ Добавление волокна заставит слои оставаться плоскими из-за повышенной жесткости.

Дополнительный совет: печатайте в ониксе!

Как описано в совете № 5, минимизировать коробление можно с точки зрения материалов с помощью нашего метода непрерывного изготовления волокна (CFF). Но некоторые другие наши материалы пригодятся и при решении этой проблемы. Оникс, наша нить, армированная микроуглеродом, не так сильно деформируется при нагревании. Это означает, что он деформируется намного меньше, чем наш стандартный нейлон, и создает гораздо более стабильные детали. Вы можете узнать больше о стабильности размеров Onyx здесь.Без армирования волокном нить Onyx остается стабильной:

‍Onyx является более стабильным материалом, а его тепловые свойства означают, что он намного меньше коробится.

Я надеюсь, что этот пост помог вам понять, почему детали, напечатанные на 3D-принтере, деформируются и как улучшить дизайн, чтобы избежать деформации! Если вы хотите опробовать собственные эксперименты по уменьшению деформации деталей, напечатанных на 3D-принтере, попробуйте сами с помощью файлов stl и mfp! Если у вас есть какие-либо вопросы, предложения или идеи для будущих публикаций в блоге, сообщите нам об этом по адресу printstronger @ markforged.com.

.

Смотрите также