Tervezési útmutató SLS additív technológiával gyártott kis sorozatú alkatrészekhez
A szelektív lézerszinterezés sikere az SLS 3D additív gyártási folyamathoz optimalizált alkatrészekkel kezdődik. Ez az útmutató leírja azokat a fontos méreteket és tervezési szempontokat, amelyeket szem előtt kell tartani a Fuse sorozatú nyomtatók alkatrészeinek tervezésekor.
Megjegyzés: A következő irányelvek általános referenciaként szolgálnak a Formlabs anyagokkal történő nyomtatáshoz a Fuse Series nyomtatókon. Bár ezek az ajánlások a legtöbb helyzetre vonatkoznak, nem feltétlenül tükrözik az összes körülményt, ami egy alkatrész gyártása esetén szóba jöhet. A felhasználóknak további információkért és megfontolásokért olvassák el az anyagspecifikus irányelveket.
Referencia méretek:
Ezeket a referenciaméreteket a Nylon 12 Powderhez fejlesztették ki a Fuse Series nyomtatókkal történő nyomtatáshoz. Írányelvek olyan méreteket javasolnak, melyek alkalmazása garantálja az alkatrészek funkcionalitását. Továbbá az "Anyagspecifikus" részben olvashatja tovább, hogy a többi alapanyag esetén mekkora eltérésekkel kell számolni.
MINIMÁLIS FÜGGŐLEGES ÁTMÉRŐ
Megjegyzés: Legyen különösen óvatos a vékony csapok tisztításakor a Fuse Sift porgyűjtő állomáson, hogy elkerülje azok eltörését. Az alkatrész nagy részével találkozó szélek lekerekítése csökkenti ezt a kockázatot.
MINIMUM LYUKÁTMÉRŐ
1,0 mm
Az 1,0 mm-nél kisebb átmérőjű lyukak nyomtatás közben elzáródhatnak.
Megjegyzés: Pontosan koncentrikus furatok esetén tervezzen egy alul méretezett furatot, melyet később a kész alkatrészen a kívánt méretre fel tud fúrni.
MINIMÁLIS TÁMASZTÁS NÉLKÜLI FALVASTAGSÁG
Függőleges falak: 0,6 mm
ízszintes falak: 0,3 mm
A minimális alátámasztás nélküli falvastagság az a minimális vastagság, amely egy kevesebb mint két oldalról alátámasztott falhoz szükséges. A túl vékony falak eldeformálódhatnak vagy leválhatnak a modellről.
MINIMÁLIS TÁMASZTÁSSAL RENDELKEZŐ FAL VASTAGSÁG
Függőleges falak: 0,6 mm
Vízszintes falak: 0,3 mm
A minimálisan alátámasztott falvastagság a két vagy több oldalról alátámasztott fal minimális vastagsága. A túl vékony falak deformálódhatnak vagy leválhatnak a modellről.
KIFOLYÓ NYÍLÁSOK
A zárt üregek megfelelő kivezető nyílások nélkül is kitöltve maradnak szinterezetlen porral. A legjobb eredmény érdekében legalább 2, 3,5 mm-nél nagyobb vagy azzal egyenlő átmérőjű kivezető nyílást kell kialakítani az üregből.
Megjegyzés: Több és nagyobb kivezető nyílás megkönnyíti a szinterezetlen por eltávolítását a belső üregekből. A tiszta belső felület garantálása érdekében úgy tervezze meg az alkatrészt, hogy a szóban forgó felület könnyen hozzáférhető legyen tisztítóeszközökkel.
MINIMUM MÉRETEK DOMBORÍTOTT JELZÉSEKNÉL
A. VÍZSZINTES LAPOK:
A.1 Mélység: 0,15 mm
A.2 Szélesség: 0,35 mm
A.3 Betűmagasság: 4,5 mm
A.4 Betűmélység: 0,3 mm
B. FÜGGŐLEGES LAPOK:
B.1 Mélység: 0,35 mm
B.2 Szélesség: 0,4 mm
B.3 Betűmagasság: 4,5 mm
B.4 Betűmélység: 0,3 mm
A dombornyomott elemek esetén a feltüntetett méretek alatti tervezésnél a kész alkatrészen nem lesznek láthatóak a kiemelkedések. A dombornyomott szöveggel a legjobb eredmény elérése érdekében lehetőség szerint félkövér betűtípust használjon.
MINIMUM GRAVÍROZOTT JELLEMZŐK
A. VÍZSZINTES LAPOK:
A.1 Mélység: 0,1 mm
A.2 Szélesség: 0,3 mm
A.3 Betűmagasság: 3 mm
A.4 Betűmélység: 0,3 mm
B. FÜGGŐLEGES LAPOK:
B.1 Mélység: 0,15 mm
B.2 Szélesség: 0,35 mm
B.3 Betűmagasság: 3 mm
B.4 Betűmélység: 0,3 mm
A gravírozott elemek a modell felületéről vannak kivágva. A megadott méreteknél kisebb értékű gravírozott elemek nem láthatók a kész alkatrészen. A gravírozott szöveggel a legjobb eredmény elérése érdekében lehetőség szerint félkövér betűtípust használjon.
MINIMÁLIS ÖSSZESZERELÉSI TŰRÉSEK
20 mm2-nél kisebb jellemzők: 0,2 mm
20 mm2-nél nagyobb jellemzők: 0,4 mm
Hagyjon egy kis rést a nyomtatás utáni illeszkedésre vagy illesztésre szánt nyomtatott alkatrészek, például összeszerelő illesztések vagy fogaskerekek között.
INTEGRÁLT ÖSSZESZERELÉSI JAVASLAT EGYBEN NYOMTATOTT ALKATRÉSZEK ESETÉN
20 mm2-nél kisebb jellemzők: 0,3 mm
20 mm2-nél nagyobb jellemzők: 0,6 mm
Az integrált szerelvényben együtt nyomtatandó alkatrészek esetében hagyjon helyet, hogy az alkatrészek ne olvadjanak össze nyomtatás közben.
Sikeres tervezés:
Az SLS 3D nyomtatási folyamat abban különbözik a többitől, hogy mikron méretű por részecskéket használ, amelyeket 0,1 mm rétegmagasságokon összeolvasztva jön létre az alkatrész, lehetővé téve a nyomtatást külön tartószerkezetek nélkül. Mint minden folyamatnál, itt is vannak módok a terv optimalizálására az eredmények maximalizálása érdekében. Ezek az ajánlások segíthetnek anyag- és nyomtatási idő megtakarításában, miközben optimalizálja az alkatrészt a sikeres nyomtatás érdekében.
EGYENLETES FALVASTAGSÁG FENNTARTÁSA
Ahol lehetséges, az alkatrészek vastagságát tartsa állandó értéken. Ez csökkenti a vetemedési problémákat az alkatrészek hűlése során. Fontolja meg vastagabb alkatrészek kikönnyítését az egyenletes vastagság fenntartása és az anyagmegtakarítás érdekében.
A STRESSZKONCENTRÁCIÓ CSÖKKENTÉSE
Az alkatrészeknél feszültség keletkezhet a keresztmetszet hirtelen változásainál, például vastag alapokról vékony extrudált daraboknál. A feszültségkoncentrációk csökkentése érdekében fokozatos élátmeneteket, lekerekítéseket érdemes alkalmazni a sarkos kialakítások helyett.
TÁMASZTÉKOK TERVEZÉSE
A nagy oldalarányú alkatrészek hajlamosak a vetemedésre. Az olyan jellemzők, mint a bordák vagy a huzalok, csökkenthetik a vetemedés kockázatát vékony, extrudált szakaszokon, például konzolokon és huzalokon. Ez a megoldás nem csak a gyártást segítik, hanem a később az alkatrész felhasználása során a mechanikai tulajdonságaikat is javítják.
RÁCSOK TERVEZÉSE
Rácsszerkezet tervezésekor ne feledje, hogy a laza porokat el kell távolítani a rácsból. A Fuse Siftben a por könnyű eltávolításának biztosítása érdekében a rácsokat legalább 8 mm-es résekkel tervezze, és hagyjon nyitott felületeket a rácsban, hogy ne csapdába essen a por.
KÜLSŐ ALKATRÉSZEK INTEGRÁLÁSA A TERVEKBE
Határozza meg, hogy hol van értelme külső elemeket integrálni a nyomtatott alkatrészbe.
Íme néhány példa:
A Tipli csapok precíz pozicionáló elemek
B Hőrögzített betétek tartós menetes csatlakozásokhoz
C Perselyek koncentrikus csatlakozásokhoz tengelyekhez vagy sínekhez
HA KÉTSÉGED VAN, TESZTELJ!
Ha aggódik egy adott jellemző sikeressége miatt, készítsen egy kis tesztnyomatot az adott geometriáról. Izolálja el a jellemzőt, és nyomtassa ki a tesztalkatrészt ugyanabban a kívánt irányban, mint a teljes alkatrészt, hogy a legjobb képet kapja a tervezés sikerességéről.
Megjegyzés: Érdemes lehet egyszerre több, különböző méretű tesztdarabot kinyomtatni, hogy tesztelje a különböző illeszkedéseket, mielőtt nagyobb nyomatot választana.
Anyagspecifikus jellemzők
A Fuse sorozatú nyomtatókkal történő nyomtatás legjobb eredményeinek elérése érdekében fontos figyelembe venni a használt anyag egyedi tulajdonságait. A következő irányelvek segítenek a felhasználóknak optimalizálni terveiket additív gyártáshoz különböző porok felhasználásával a Fuse sorozatú nyomtatókon.
Nejlon 12 por tervezési szempontjai:
A Nejlon 12 por kiváló általános célú anyagként szolgál kiegyensúlyozott anyagtulajdonságai, könnyű nyomtatása és utófeldolgozása, valamint biokompatibilitása miatt. Az előző szakaszokban ismertetett irányelveket a Nejlon 12 por szem előtt tartásával állították össze, így további tervezési szempontok nem szükségesek.
Nylon 12 GF (üvegporral bővített) tervezési szempontok
A Nylon 12 GF por kiválóan alkalmas merev, hőálló, terhelés alatt is stabil alkatrészek nyomtatására. Előnye a biokompatibilitás is, így bőrrel érintkező alkalmazásokhoz is alkalmas.
Az anyagra vonatkozó tervezési szempontok a következők:
Felületi érdesség: Az anyaggal készült felület érdesebb, mint a Nylon 12 porral nyomtatott alkatrészeké. A sima felületet igénylő terveknél figyelembe kell venni a sima felület eléréséhez szükséges másodlagos utófeldolgozási lépéseket, legyen az megmunkálás, csiszolás vagy más kidolgozási eljárás.
Ridegség: A Nylon 12 GF porban található üveggyöngy-töltőanyag fokozott merevséget biztosít, de a nyomtatott alkatrészeket ridegebbé is teszi. A finom pozitív jellemzőket esetleg vastagítani kell, hogy megakadályozzuk a törést az utófeldolgozási lépések és a végfelhasználás során. A ridegség különösen jelentős a rétegek között, ezért a szilárdságot igénylő jellemzőket általában úgy kell elhelyezni, hogy lehetőség szerint az XY síkkal egy vonalban legyenek.
Ürítő nyílások: A Nejlon 12 GF porral nyomtatott alkatrészek felületvédelme erősebb, mint a Nejlon 12 porral nyomtatott alkatrészeké. Az üratőlyukaknak nagyobbaknak kell lenniük, és ideális esetben minden felületnek (belső és külső) rálátással kell rendelkeznie, hogy a felületet a végső tisztítási lépésekben egy szórópisztoly segítségével teljesen meg lehessen tisztítani.
Nejlon 11 portervezési szempontok
A Nejlon 11 porral nyomtatott alkatrészek nagyobb képlékenységet mutatnak a Nejlon 12 porral nyomtatottakhoz képest. Nagyobb ellenállást biztosítanak az ütésekkel és rezgéssel szemben, és biokompatibilis alkalmazásokhoz validálták őket.
A Nejlon 11 porra vonatkozó tervezési szempontok a következők:
Vetemedés: A Nejlon 11 por fokozottan hajlamos a vetemedésre, ha nagy keresztmetszeteket nyomtatnak az XY síkban. A vetemedés hatásainak minimalizálása érdekében kövesse a nagy képarányú alkatrészekre vonatkozó útmutatót.
Hézagok: Az integrált szerelvények nagyobb hézagokat igényelnek. Hagyjon legalább 1 mm hézagot az integrált összeállítások alkatrészei között, és akár egy teszt nyomat segítségével optimalizálja a pontos hézagokat, amelyek a legjobban megfelelnek az összeállítás követelményeinek.
Minimum méretek jellemzők: A Nejlon 11 por minimális jellemzőméretei valamivel nagyobbak, mint a Nejlon 12 por esetében megadottak, és az alkatrészen lévő jellemző tájolásától függően változhatnak. Ez hatással lehet a minimum méretek jellemzőkre, például a negatív és a pozitív jellemzőkre, a vékony falakra, a dombornyomott szövegre és a gravírozott szövegre. Pontos tervezési értékek meghatározása érdekében javasolt teszt nyomatok készítése. Nyilván ez csak a akkor szükséges, ha a tervezési értékek a megadott minim méretek közelében vannak.
TPU 90A Powder Design Considerations
A TPU 90A por egy elasztomer, amely nagy szakítószilárdsággal és szakadási nyúlással rendelkezik.90A Shore-keménységével szilárd, gumiszerű tulajdonságokkal rendelkező anyag. A rugalmasabb zónák kialakítása a tömör geometriák rácsszerkezetekre történő cseréjével érhető el, amellyel célzott merevségi szintek realizálhatók. A TPU 90A por biokompatibilis és alkalmas bőrrel érintkező alkalmazásokhoz.
Vastag keresztmetszetek: A 3–4 cm-nél vastagabb geometriák felső felületein található finom részletek (például a kisméretű csapok, furatok, valamint a süllyesztett vagy dombornyomott szövegek) esetenként nem rajzolódnak ki pontosan.
Ezt az alkatrészben felhalmozódó hő (hőtorlódás) okozza, ami a munkadarabok újraorientálásával (más irányú elhelyezésével) vagy a geometria kiürítésével (elüregelésével) orvosolható.
Minimum értékű részletek: A TPU 90A por minimális alaksajátosság-méretei valamivel nagyobbak, mint a Nylon 12 por esetében megadott értékek, és a részlet alkatrészen belüli elhelyezkedésétől (orientációjától) függően is változhatnak. Ez hatással lehet a minimum értékű részletekre, például a kisméretű negatív (süllyesztett) és pozitív (kiálló) elemekre, a vékony falakra, valamint a dombornyomott és süllyesztett szövegekre. A finom részletek pontos kirajzolódása érdekében érdemes egy kis tesztnyomtatást végezni a kívánt elemekkel, mielőtt a teljes darabot vagy egy egész sorozatot kinyomtatna.
Vetemedés: A TPU 90A por hajlamos a vetemedésre. A vetemedés jellemzően az alkatrészek alsó felületein a leggyakoribb. A vetemedés hatásainak minimalizálása érdekében kövesse a nagy méretarányú (karcsú) alkatrészekre vonatkozó útmutatást.
Méretpontosság: A nyomtatási elrendezés (layout) befolyásolhatja az alkatrészek méretpontosságát. A legjobb méretpontosság elérése érdekében helyezze el az alkatrészeket szorosan egymás mellett, a munkatér (építőkamra) alja felé orientálva.
Hézagok: Az egybeépített szerkezetek (integrált egységek) nagyobb hézagot igényelnek. Biztosítson legalább 1 mm-es hézagot annak érdekében, hogy az egybeépített szerkezetek a tervezett módon működjenek. A vastag nyomtatott keresztmetszetek közvetlen közelében lévő hézagoknál nagyobb résre lehet szükség, míg a vékony nyomtatott keresztmetszetek környezetében kisebb hézag is elegendő lehet.
Körkörös alaksajátosságok megnyúlása: Az XY síkú tengellyel rendelkező körkörös geometriák hajlamosak megnyúlni, így a tökéletes kör forma helyett enyhén tojásdad vagy elliptikus alakot vesznek fel. Ezen hatás mérséklése érdekében úgy orientálja az alkatrészt, hogy a körkörös geometriák tengelye a Z irányba essen.