Reka bentuk struktur digantung percetakan 3D: meminimumkan sudut sokongan diri dan bahan sokongan

Konsep asas dan cabaran struktur terampai

Struktur terampai merujuk kepada bahagian yang tidak disokong oleh bahan asas semasa proses pencetakan 3D. Ia adalah ciri tipikal yang membezakan pembuatan aditif daripada pembuatan tolak. Proses FDM mempunyai keupayaan penggantungan terhad dan biasanya memerlukan sokongan tambahan selepas sudut kecondongan melebihi 45 darjah. Proses SLA/DLP mempunyai keupayaan penggantungan yang lebih lemah dan memerlukan sokongan untuk hampir mana-mana kawasan unjuran mendatar. Proses SLM logam juga memerlukan sejumlah besar struktur sokongan untuk menjalankan haba dan mengawal ubah bentuk. Reka bentuk struktur terampai yang tidak betul boleh menyebabkan kegagalan cetakan, kualiti permukaan berkurangan dan kesukaran untuk mengeluarkan sokongan. Memahami konsep sudut sokongan diri adalah asas untuk reka bentuk yang optimum.

Standard sudut sokongan diri untuk proses yang berbeza

Sudut sokongan diri merujuk kepada sudut kecondongan minimum di mana struktur yang digantung boleh berjaya dicetak tanpa sokongan tambahan. Sudut sokongan diri proses FDM biasanya 45 darjah, iaitu, apabila sudut antara permukaan terampai dan permukaan mendatar tidak kurang daripada 45 darjah, pencetakan tanpa sokongan boleh dilakukan. Sesetengah peralatan FDM mewah boleh meningkatkan sudut sokongan diri kepada 50-60 darjah dengan mengoptimumkan kawalan penyejukan dan penyemperitan. Sudut sokongan diri bagi proses SLA/DLP adalah lebih besar, biasanya 60-70 darjah. Sudut sokongan diri proses logam SLS/SLM berbeza-beza bergantung pada sifat terma bahan, biasanya dalam julat 30-45 darjah. Piawaian sudut sokongan diri perlu ditentukan mengikut proses yang digunakan semasa reka bentuk.

Strategi reka bentuk untuk meminimumkan bahan sokongan

Mengurangkan penggunaan bahan sokongan boleh mengurangkan penggunaan bahan, memendekkan masa pencetakan dan memudahkan prosedur pasca pemprosesan. Yang pertama adalah untuk mengorientasikan bahagian, supaya bahagian dengan kawasan terampai terbesar menghadap platform percetakan, atau laraskan permukaan terampai ke sudut yang curam. Langkah kedua ialah menambah chamfers dan menukar tepi tajam yang digantung menjadi serong untuk membuat kecenderungan mencapai standard sokongan diri. Yang ketiga ialah mereka bentuk rongga dan menukar struktur terampai pepejal kepada struktur rangka untuk mengurangkan kawasan mendatar yang perlu disokong. Yang keempat ialah percetakan bersegmen, yang membahagikan bahagian kompleks kepada beberapa bahagian dan mencetaknya secara berasingan sebelum dipasang. Setiap bahagian boleh dicetak ke arah yang optimum. Yang kelima ialah menggunakan struktur sedia ada dan menggunakan dinding dan rusuk bahagian itu sendiri sebagai penyokong semasa reka bentuk.

Kemahiran aplikasi sokongan larut

Untuk struktur terampai di mana sokongan tidak dapat dielakkan, penggunaan bahan sokongan larut adalah kaedah yang berkesan untuk mengurangkan kesukaran pasca pemprosesan. Peralatan FDM dwi muncung boleh menggunakan muncung tambahan untuk mencetak sokongan PVA atau HIPS manakala muncung utama mencetak bahan bahagian. Selepas mencetak, bahagian itu direndam dalam air (PVA) atau larutan limonene (HIPS), dan struktur sokongan secara automatik larut. Apabila mereka bentuk sokongan larut, perhatian harus diberikan kepada kawasan sentuhan antara sokongan dan bahagian. Jika kawasan sentuhan terlalu besar, ia akan meninggalkan kesan, dan jika kawasan sentuhan terlalu kecil, sokongan akan menjadi tidak stabil. Tetapan ketumpatan sokongan mempengaruhi kelajuan penyingkiran, dan disyorkan untuk menetapkannya kepada 10-20%.

Pemeriksaan kualiti dan penambahbaikan struktur terampai

Selepas cetakan selesai, pemeriksaan kualiti khas struktur terampai diperlukan. Mula-mula periksa permukaan kendur dan ukur sisihan antara kedudukan sebenar permukaan terampai dan kedudukan yang direka. Piawaian kelayakan biasanya kurang daripada 2 kali ketebalan lapisan. Kedua, periksa kekasaran permukaan. Permukaan atas permukaan terampai biasanya lebih kasar daripada permukaan sisi. Ia perlu dinilai sama ada ia memenuhi keperluan penggunaan. Ketiga, periksa ketajaman tepi. Mungkin terdapat sudut bulat atau burr pada tepi tergantung, yang memerlukan pasca pemprosesan dan pemangkasan. Untuk struktur terampai yang tidak layak, sebabnya perlu dianalisis dan parameter reka bentuk atau percetakan harus dioptimumkan. Penambahbaikan biasa termasuk melaraskan arah cetakan, menambah sokongan atau mengurangkan kelajuan cetakan.