วิธีการออกแบบชิ้นส่วนสำหรับการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม 3D
จะออกแบบชิ้นส่วนสำหรับการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม 3D ได้อย่างไร?
กระบวนการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม 3d คืออะไร?
การพิมพ์ เอฟดีเอ็ม 3D เป็นกระบวนการผลิตแบบเติมเนื้อที่ใช้เทคนิคการอัดขึ้นรูปวัสดุ เอฟดีเอ็ม หรือที่รู้จักในชื่อ FFFF เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่มีราคาไม่แพงมากที่สุดในตลาด การสร้างแบบจำลองการสะสมแบบหลอมละลาย (เอฟดีเอ็ม) จึงเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการสร้างต้นแบบที่รวดเร็วและต้นทุนต่ำ และสามารถใช้งานได้หลากหลาย
เช่นเดียวกับวิธีการผลิตอื่นๆ เอฟดีเอ็ม มีข้อจำกัดและข้อจำกัดบางประการเกี่ยวกับสิ่งที่สามารถพิมพ์ได้ ตอนนี้เราจะพูดถึงวิธีการปรับการออกแบบของคุณเพื่อให้ได้คุณภาพการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม ที่ดีที่สุด
จะออกแบบการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม 3d ได้อย่างไร?
เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด โปรดคำนึงถึงความสามารถและข้อจำกัดของ เอฟดีเอ็ม’s เมื่อออกแบบชิ้นส่วนสำหรับการพิมพ์ 3D เอฟดีเอ็ม
การเชื่อม
การเชื่อมโยง เอฟดีเอ็ม เกิดขึ้นเมื่อเครื่องพิมพ์จำเป็นต้องพิมพ์ระหว่างจุดรองรับหรือจุดยึดสองจุด
เนื่องจากไม่มีอะไรต้องต่อเติม จึงไม่มีการรองรับสำหรับเลเยอร์เริ่มต้นที่กำลังพิมพ์ และวัสดุมีแนวโน้มที่จะย้อย สะพานส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นในรูแกนนอนที่พบในผนังของวัตถุหรือในชั้นบนสุด (หรือหลังคา) ของชิ้นส่วนกลวง
วิธีแก้ไขประการหนึ่งคือการลดระยะห่างของสะพาน แต่ผลกระทบของสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับข้อจำกัดในการออกแบบ ส่วนหนึ่ง’s
วิธีแก้ปัญหาอื่นเพื่อหลีกเลี่ยงการหย่อนคล้อยคือการรวมการสนับสนุน สนับสนุน เสนอแพลตฟอร์มชั่วคราวสำหรับเลเยอร์การเชื่อมโยงที่จะสร้างขึ้น วัสดุรองรับจะถูกเอาออกเมื่อการพิมพ์เสร็จสิ้น แม้ว่าอาจทิ้งรอยไว้หรือทำให้พื้นผิวที่เชื่อมต่อส่วนรองรับเข้ากับส่วนสุดท้ายเสียหายได้
ข้อพิจารณาในการออกแบบที่สำคัญ:เนื่องจากธรรมชาติของ เอฟดีเอ็ม ความหย่อนคล้อยหรือรอยจากวัสดุรองรับจึงมักปรากฏอยู่เสมอ เว้นแต่สะพานจะน้อยกว่า 5 มม.
หากต้องการพื้นผิวที่เรียบและได้ระดับ วิธีแก้ปัญหาขั้นสูงคือการแบ่งการออกแบบออกเป็นส่วนๆ หรือดำเนินการภายหลังการประมวลผลบางรูปแบบ
รูเพลาแนวตั้ง
เอฟดีเอ็ม มักจะพิมพ์รูเพลาแนวตั้งที่มีขนาดเล็กเกินไป กระบวนการพิมพ์ของรูดังกล่าวและสาเหตุของการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางสามารถสรุปได้ดังนี้:
ขณะที่หัวฉีดพิมพ์เส้นรอบวงของรูแกนแนวตั้ง หัวฉีดจะบีบอัดชั้นที่พิมพ์ใหม่ลงไปบนชั้นโครงสร้างที่มีอยู่เพื่อช่วยปรับปรุงการยึดเกาะ
แรงอัดของหัวฉีดทำให้รูปร่างของชั้นวงกลมที่อัดขึ้นรูปเปลี่ยนรูปจากทรงกลมเป็นรูปร่างที่กว้างและแบนยิ่งขึ้น
สิ่งนี้จะเพิ่มพื้นที่สัมผัสกับชั้นที่พิมพ์ไว้ก่อนหน้านี้ ปรับปรุงการยึดเกาะ แต่ขยายส่วนการอัดขึ้นรูปให้กว้างขึ้น
ส่งผลให้รูรับแสงที่พิมพ์เล็กลง การลดลงนี้อาจเป็นปัญหาได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิมพ์รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ซึ่งให้ผลมากกว่าเนื่องจากอัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางรูต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของหัวฉีด
จำนวนขนาดที่เล็กกว่านั้นขึ้นอยู่กับเครื่องพิมพ์ ซอฟต์แวร์การแบ่งส่วน ขนาดรู และวัสดุ
โปรแกรมการแบ่งส่วนมักคำนึงถึงการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูแกนแนวตั้ง แต่ความแม่นยำอาจแตกต่างกันไป อาจจำเป็นต้องทดสอบการพิมพ์หลายครั้งเพื่อให้ได้ความแม่นยำตามที่ต้องการ หากต้องการความแม่นยำในระดับสูง อาจจำเป็นต้องเจาะรูหลังการพิมพ์
การพิจารณาการออกแบบที่สำคัญ: หากเส้นผ่านศูนย์กลางของรูแกนแนวตั้งมีความสำคัญ คำแนะนำคือพิมพ์ให้เล็กลง แล้วเจาะรูให้ได้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ถูกต้อง
ยื่นออกมา
ปัญหาส่วนที่ยื่นออกมาเป็นปัญหาคุณภาพการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม ที่พบบ่อยที่สุดปัญหาหนึ่ง ผ้าม่านเกิดขึ้นเมื่อชั้นของวัสดุพิมพ์ได้รับการรองรับเพียงบางส่วนโดยชั้นด้านล่างเท่านั้น เช่นเดียวกับการเชื่อม การที่พื้นผิวใต้ชั้นโครงสร้างรองรับไม่เพียงพออาจส่งผลให้ชั้นยึดเกาะ บวม หรือโค้งงอได้ไม่ดี
โดยปกติแล้วระยะยื่นสูงสุด 45° สามารถพิมพ์ได้โดยไม่กระทบต่อคุณภาพ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุ ที่ 45° เลเยอร์ที่พิมพ์ใหม่ได้รับการสนับสนุน 50% ของเลเยอร์ก่อนหน้า สิ่งนี้จะสร้างการรองรับและการยึดเกาะที่เพียงพอต่อการสร้าง
สูงกว่า 45° จำเป็นต้องมีการรองรับเพื่อให้แน่ใจว่าเลเยอร์ที่พิมพ์ใหม่ไม่นูนลงและหลุดออกจากหัวฉีด
ปัญหาอีกประการหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อส่วนที่ยื่นออกมาของการพิมพ์คือการม้วนงอ เลเยอร์ที่พิมพ์ใหม่จะบางลงมากขึ้นที่ขอบที่ยื่นออกมา ส่งผลให้ความเย็นไม่สม่ำเสมอทำให้เสียรูปขึ้น
ข้อควรพิจารณาในการออกแบบที่สำคัญ: คุณสามารถเอาชนะข้อจำกัดของระยะยื่นได้โดยใช้ส่วนรองรับสำหรับมุมผนังที่สูงกว่า 45° สำหรับระยะยื่นขนาดใหญ่ที่ต้องการการรองรับ เครื่องหมายจะปรากฏบนพื้นผิวสุดท้าย เว้นแต่จะได้รับการประมวลผลภายหลัง
มุม
เนื่องจากหัวฉีดการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม มีลักษณะกลม รัศมีของมุมและขอบจึงเท่ากับขนาดหัวฉีด ซึ่งหมายความว่าคุณลักษณะต่างๆ จะไม่เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่สมบูรณ์แบบ
การพิมพ์ชั้นแรกมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับขอบและมุมที่คมชัด ตามที่กล่าวไว้ข้างต้นสำหรับรูแนวตั้ง สำหรับแต่ละชั้นที่พิมพ์ หัวฉีดจะบีบอัดวัสดุที่พิมพ์ลงด้านล่างเพื่อปรับปรุงการยึดเกาะ สำหรับเลเยอร์การพิมพ์เริ่มต้น สิ่งนี้จะสร้างแสงแฟลร์ที่มักเรียกว่า"เท้าช้าง"
แฟลร์ยื่นออกมาเกินขนาดที่กำหนด และส่งผลต่อความสามารถในการประกอบชิ้นส่วน เอฟดีเอ็ม
ปัญหาทั่วไปอีกประการหนึ่งของการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม ในเลเยอร์แรกคือการบิดงอ เมื่อเปรียบเทียบกับ ปลา แล้ว เอบีเอส มีแนวโน้มที่จะเกิดการบิดงอได้มากกว่าเนื่องจากอุณหภูมิการพิมพ์ที่สูงขึ้น ชั้นล่างสุดเป็นชั้นแรกที่จะพิมพ์ โดยจะเย็นลงเมื่อชั้นระบายความร้อนอื่นๆ พิมพ์อยู่ด้านบน ส่งผลให้ความเย็นไม่สม่ำเสมอและอาจทำให้ชั้นฐานโค้งงอออกจากฐานรองพิมพ์ขณะหดตัว
การเพิ่มการลบมุมหรือรัศมีตามขอบของชิ้นส่วนที่สัมผัสกับฐานรองพิมพ์สามารถลดผลกระทบจากปัญหาเหล่านี้ได้ นอกจากนี้ยังอำนวยความสะดวกในการถอดส่วนประกอบออกจากฐานพิมพ์หลังจากการพิมพ์เสร็จสิ้น
การพิจารณาการออกแบบที่สำคัญ: หากการประกอบหรือขนาดโดยรวมมีความสำคัญต่อการทำงานของชิ้นส่วน เอฟดีเอ็ม ให้รวมการลบมุมหรือรัศมี 45° บนขอบทั้งหมดที่สัมผัสกับเพลตฐานสร้าง
พินแนวตั้ง
หมุดแนวตั้งมักพิมพ์โดยใช้ เอฟดีเอ็ม เมื่อจำเป็นต้องประกอบหรือจัดตำแหน่งชิ้นส่วน สิ่งสำคัญคือต้องทราบขนาดของหมุดแนวตั้งที่ เอฟดีเอ็ม สามารถพิมพ์ได้อย่างแม่นยำ เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้มักจะมีประโยชน์
เดือยขนาดใหญ่ (เส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 5 มม.) จะถูกพิมพ์โดยมีเส้นรอบวงและแผ่นรองเพื่อให้เชื่อมต่อกับส่วนที่เหลือของงานพิมพ์
เดือยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า (เส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 5 มม.) สามารถประกอบด้วยการพิมพ์บริเวณรอบนอกเท่านั้นโดยไม่ต้องเติม สิ่งนี้จะสร้างความไม่ต่อเนื่องระหว่างส่วนที่เหลือของการพิมพ์และหมุด ส่งผลให้การเชื่อมต่ออ่อนแอและอาจขาดได้ง่าย ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด หมุดขนาดเล็กอาจไม่พิมพ์ได้เลย เนื่องจากมีวัสดุพิมพ์ไม่เพียงพอสำหรับเลเยอร์ที่พิมพ์ใหม่ที่จะยึดติด
การสอบเทียบเครื่องพิมพ์ที่เหมาะสม (รวมถึงความสูงของชั้นที่เหมาะสม ความเร็วการพิมพ์ อุณหภูมิหัวฉีด ฯลฯ) มักจะช่วยลดโอกาสที่พินจะเสียหาย การเพิ่มรัศมีให้กับฐานของหมุดจะช่วยลดความเข้มข้นของความเค้นที่จุดนั้น และเพิ่มความแข็งแรง สำหรับหมุดวิกฤตที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 5 มม. การสอดหมุดที่มีจำหน่ายทั่วไปเข้าไปในรูที่พิมพ์อาจเป็นทางออกที่ดีที่สุด
การพิจารณาการออกแบบที่สำคัญ: หากการออกแบบของคุณมีหมุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า 5 มม. ให้เพิ่มเนื้อเล็กๆ ที่ด้านล่างของหมุด หากฟังก์ชันการทำงานมีความสำคัญ ให้พิจารณารวมการเจาะรูในการออกแบบที่ตำแหน่งหมุด เจาะรูให้ได้ขนาดที่ถูกต้อง และสอดหมุดที่มีจำหน่ายทั่วไป
เคล็ดลับสำหรับการออกแบบ เอฟดีเอ็ม ขั้นสูง
เมื่อพิมพ์ด้วย เอฟดีเอ็ม ให้พิจารณาวิธีการลดปริมาณการรองรับที่ต้องการ การวางแนวของชิ้นส่วนในปี 2019 และทิศทางของชิ้นส่วนที่สร้างขึ้นบนแท่นสร้าง
การแยกโมเดลของคุณ
การแยกแบบจำลองมักจะสามารถลดความซับซ้อน ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนและเวลาได้ ส่วนยื่นที่ต้องการการรองรับจำนวนมากสามารถลบออกได้โดยการแบ่งรูปร่างที่ซับซ้อนออกเป็นส่วนๆ โดยจะพิมพ์แยกกัน หากต้องการ คุณสามารถติดส่วนต่างๆ เข้าด้วยกันได้เมื่อการพิมพ์เสร็จสิ้น
การวางแนวของรู
วิธีที่ดีที่สุดในการหลีกเลี่ยงการรองรับรูคือการเปลี่ยนการวางแนวการพิมพ์ การถอดส่วนรองรับในรูแกนนอนมักทำได้ยาก แต่การหมุนทิศทางการสร้าง 90° ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีส่วนรองรับ สำหรับส่วนประกอบที่มีรูหลายรูในทิศทางต่างกัน ให้จัดลำดับความสำคัญของรูตัน ตามด้วยรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กที่สุดถึงใหญ่ที่สุด จากนั้นจึงให้ความสำคัญเรื่องขนาดรู
ทิศทางการสร้าง
เนื่องจากธรรมชาติของการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม แบบแอนไอโซทรอปิก การทำความเข้าใจการประยุกต์ใช้ส่วนประกอบและวิธีการสร้างส่วนประกอบจึงมีความสำคัญต่อความสำเร็จของการออกแบบ ส่วนประกอบ เอฟดีเอ็ม จะอ่อนแอกว่าในทิศทางเดียวโดยธรรมชาติเนื่องจากการวางแนวเลเยอร์
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการพิมพ์ เอฟดีเอ็ม 3D
หากสะพานเกิน 5 มม. วัสดุรองรับอาจเกิดการหย่อนคล้อยหรือเป็นรอยได้ การแยกการออกแบบหรือขั้นตอนหลังการประมวลผลสามารถขจัดปัญหานี้ได้
สำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางรูแนวตั้งที่สำคัญ ให้เจาะรูหลังการพิมพ์เพื่อความแม่นยำที่มากขึ้น
การเพิ่มการรองรับจะทำให้เครื่องพิมพ์ เอฟดีเอ็ม สามารถพิมพ์มุมผนังได้มากกว่า 45°
รวมการลบมุมหรือรัศมี 45° องศาไว้ที่ขอบทั้งหมดของชิ้นส่วน เอฟดีเอ็ม ที่สัมผัสกับฐานรองพิมพ์
สำหรับการใช้งานที่มีหมุดแนวตั้งขนาดเล็ก ให้เพิ่มเนื้อเล็กๆ ที่ด้านล่าง หรือพิจารณาการสอดหมุดที่มีจำหน่ายทั่วไปเข้าไปในรูที่พิมพ์
การแยกแบบจำลอง การปรับทิศทางรู และการระบุทิศทางการสร้างเป็นปัจจัยทั้งหมดที่สามารถลดต้นทุน เร่งกระบวนการพิมพ์ และเพิ่มความแข็งแกร่งของการออกแบบและคุณภาพการพิมพ์
