Basisconcepten en uitdagingen van hangende constructies
Opgeschorte constructies verwijzen naar onderdelen die tijdens het 3D-printproces niet worden ondersteund door onderliggende materialen. Ze zijn een typisch kenmerk dat additieve productie onderscheidt van subtractieve productie. Het FDM-proces heeft beperkte ophangmogelijkheden en vereist meestal extra ondersteuning nadat de hellingshoek groter is dan 45 graden. Het SLA/DLP-proces heeft nog zwakkere ophangingsmogelijkheden en vereist ondersteuning voor vrijwel elk horizontaal projectiegebied. Het metalen SLM-proces vereist ook een groot aantal ondersteunende structuren om de warmte te geleiden en de vervorming te beheersen. Een onjuist ontwerp van hangende structuren kan leiden tot printfouten, verminderde oppervlaktekwaliteit en problemen bij het verwijderen van ondersteuning. Het begrijpen van het concept van een zelfdragende hoek is de basis voor een optimaal ontwerp.
Zelfdragende hoekstandaarden voor verschillende processen
De zelfdragende hoek verwijst naar de minimale hellingshoek waaronder een hangende structuur met succes kan worden geprint zonder extra ondersteuning. De zelfdragende hoek van het FDM-proces is doorgaans 45 graden, dat wil zeggen dat wanneer de hoek tussen het hangende oppervlak en het horizontale oppervlak niet minder dan 45 graden bedraagt, ondersteuningsvrij afdrukken kan worden uitgevoerd. Sommige geavanceerde FDM-apparatuur kan de zelfondersteuningshoek vergroten tot 50-60 graden door de koeling en extrusiecontrole te optimaliseren. De zelfdragende hoek van het SLA/DLP-proces is groter, meestal 60-70 graden. De zelfdragende hoek van het SLS/SLM-metaalproces varieert afhankelijk van de thermische eigenschappen van het materiaal, meestal in het bereik van 30-45 graden. De zelfdragende hoeknorm moet worden bepaald volgens het proces dat tijdens het ontwerp wordt gebruikt.
Ontwerpstrategie voor het minimaliseren van ondersteunende materialen
Het verminderen van het gebruik van ondersteunende materialen kan het materiaalverbruik verminderen, de printtijd verkorten en de nabewerkingsprocedures vereenvoudigen. De eerste is om het onderdeel zo te oriënteren dat de zijde met het grootste hangende oppervlak naar het printplatform is gericht, of om het hangende oppervlak in een steile hoek aan te passen. De tweede stap is het toevoegen van afschuiningen en het veranderen van de hangende scherpe randen in afschuiningen om de helling de zelfdragende standaard te laten bereiken. De derde is het ontwerpen van holtes en het veranderen van de solide hangende structuur in een framestructuur om het horizontale gebied dat moet worden ondersteund te verkleinen. De vierde is gesegmenteerd printen, waarbij complexe onderdelen in meerdere delen worden opgesplitst en deze afzonderlijk worden afgedrukt voordat ze worden gemonteerd. Elk onderdeel kan in de optimale richting worden afgedrukt. De vijfde is om de bestaande structuur te gebruiken en de wanden en ribben van de onderdelen zelf als ondersteuning te gebruiken tijdens het ontwerp.
Toepassingsvaardigheden van oplosbare ondersteuningen
Voor hangende constructies waar ondersteuning niet kan worden vermeden, is het gebruik van oplosbare ondersteuningsmaterialen een effectieve methode om de moeilijkheidsgraad van nabewerking te verminderen. De FDM-apparatuur met dubbele spuitmond kan de hulpspuitmond gebruiken om PVA- of HIPS-ondersteuningen te printen, terwijl de hoofdspuitmond onderdeelmaterialen print. Na het printen wordt het onderdeel ondergedompeld in water (PVA) of limoneenoplossing (HIPS) en lost de draagstructuur automatisch op. Bij het ontwerpen van een oplosbare steun moet aandacht worden besteed aan het contactgebied tussen de steun en het onderdeel. Als het contactgebied te groot is, laat het sporen achter, en als het contactgebied te klein is, zal de ondersteuning onstabiel zijn. De instelling voor de ondersteuningsdichtheid heeft invloed op de verwijderingssnelheid en het wordt aanbevolen deze in te stellen op 10-20%.
Kwaliteitsinspectie en verbetering van hangende constructies
Nadat het printen is voltooid, is een speciale kwaliteitscontrole van hangende constructies vereist. Controleer eerst de verzakking van het oppervlak en meet de afwijking tussen de werkelijke positie van het opgehangen oppervlak en de ontworpen positie. De kwalificatienorm bedraagt doorgaans minder dan 2 maal de laagdikte. Controleer ten tweede de oppervlakteruwheid. Het bovenoppervlak van het opgehangen oppervlak is gewoonlijk ruwer dan het zijoppervlak. Er moet worden beoordeeld of het voldoet aan de gebruikseisen. Controleer ten derde de scherpte van de randen. Er kunnen afgeronde hoeken of bramen aan de ophangranden zitten, die nabewerking en bijsnijden vereisen. Voor ongekwalificeerde hangende constructies moeten de redenen worden geanalyseerd en moeten de ontwerp- of printparameters worden geoptimaliseerd. Veel voorkomende verbeteringen zijn onder meer het aanpassen van de printrichting, het toevoegen van ondersteuningen of het verlagen van de printsnelheid.
Dien een model, tekening, afbeelding of schriftelijke notities in. Ingenieurs beoordelen materiaal, proces, afwerking en levering op basis van daadwerkelijk gebruik.