Các khái niệm cơ bản và thách thức của cấu trúc treo
Cấu trúc treo đề cập đến các bộ phận không được hỗ trợ bởi vật liệu cơ bản trong quá trình in 3D. Chúng là đặc điểm điển hình giúp phân biệt sản xuất bồi đắp với sản xuất trừ dần. Quá trình FDM có khả năng treo hạn chế và thường yêu cầu hỗ trợ bổ sung sau khi góc nghiêng vượt quá 45 độ. Quy trình SLA/DLP thậm chí còn có khả năng tạm dừng yếu hơn và yêu cầu hỗ trợ cho hầu hết mọi khu vực chiếu ngang. Quá trình SLM kim loại cũng đòi hỏi một số lượng lớn các cấu trúc hỗ trợ để dẫn nhiệt và kiểm soát biến dạng. Việc thiết kế các cấu trúc lơ lửng không đúng cách có thể dẫn đến lỗi in, giảm chất lượng bề mặt và khó tháo dỡ vật đỡ. Hiểu được khái niệm góc tự đỡ là cơ sở để thiết kế tối ưu.
Tiêu chuẩn góc tự hỗ trợ cho các quy trình khác nhau
Góc tự hỗ trợ đề cập đến góc nghiêng tối thiểu mà tại đó cấu trúc treo có thể được in thành công mà không cần hỗ trợ thêm. Góc tự hỗ trợ của quy trình FDM thường là 45 độ, nghĩa là khi góc giữa bề mặt treo và bề mặt nằm ngang không nhỏ hơn 45 độ, có thể thực hiện in không cần hỗ trợ. Một số thiết bị FDM cao cấp có thể tăng góc tự hỗ trợ lên 50-60 độ bằng cách tối ưu hóa việc kiểm soát làm mát và ép đùn. Góc tự hỗ trợ của quy trình SLA/DLP lớn hơn, thường là 60-70 độ. Góc tự hỗ trợ của quá trình kim loại SLS/SLM thay đổi tùy thuộc vào tính chất nhiệt của vật liệu, thường nằm trong khoảng 30-45 độ. Tiêu chuẩn góc tự đỡ cần được xác định theo quy trình sử dụng trong quá trình thiết kế.
Chiến lược thiết kế để giảm thiểu vật liệu hỗ trợ
Giảm việc sử dụng vật liệu hỗ trợ có thể giảm mức tiêu thụ vật liệu, rút ngắn thời gian in và đơn giản hóa các thủ tục xử lý sau. Đầu tiên là định hướng bộ phận sao cho mặt có diện tích treo lớn nhất hướng về bệ in hoặc điều chỉnh bề mặt treo theo một góc dốc. Bước thứ hai là thêm các vát và thay đổi các cạnh sắc treo thành các góc xiên để làm cho độ nghiêng đạt tiêu chuẩn tự hỗ trợ. Thứ ba là thiết kế các hốc và thay đổi kết cấu treo chắc chắn thành kết cấu khung để giảm diện tích ngang cần đỡ. Thứ tư là in phân đoạn, chia các bộ phận phức tạp thành nhiều phần và in chúng riêng biệt trước khi lắp ráp. Mỗi phần có thể được in theo hướng tối ưu. Thứ năm là sử dụng cấu trúc hiện có và sử dụng các bức tường và gân của chính các bộ phận làm giá đỡ trong quá trình thiết kế.
Kỹ năng ứng dụng chất hỗ trợ hòa tan
Đối với các kết cấu treo không thể tránh khỏi sự hỗ trợ, việc sử dụng vật liệu hỗ trợ hòa tan là một phương pháp hiệu quả để giảm bớt khó khăn trong quá trình xử lý sau. Thiết bị FDM vòi phun kép có thể sử dụng vòi phun phụ để in các giá đỡ PVA hoặc HIPS trong khi vòi phun chính in các vật liệu chi tiết. Sau khi in, bộ phận được ngâm trong nước (PVA) hoặc dung dịch limonene (HIPS) và cấu trúc hỗ trợ sẽ tự động hòa tan. Khi thiết kế giá đỡ hòa tan, cần chú ý đến diện tích tiếp xúc giữa giá đỡ và bộ phận. Nếu diện tích tiếp xúc quá lớn sẽ để lại dấu vết, còn nếu diện tích tiếp xúc quá nhỏ thì giá đỡ sẽ không ổn định. Cài đặt mật độ hỗ trợ ảnh hưởng đến tốc độ loại bỏ và nên đặt ở mức 10-20%.
Kiểm tra chất lượng và cải tiến kết cấu treo
Sau khi in xong, cần phải kiểm tra chất lượng đặc biệt đối với kết cấu treo. Đầu tiên hãy kiểm tra độ võng của bề mặt và đo độ lệch giữa vị trí thực tế của bề mặt treo và vị trí thiết kế. Tiêu chuẩn chất lượng thường nhỏ hơn 2 lần độ dày lớp. Thứ hai, kiểm tra độ nhám bề mặt. Bề mặt trên của bề mặt treo thường nhám hơn bề mặt bên. Nó cần được đánh giá xem nó có đáp ứng được yêu cầu sử dụng hay không. Thứ ba, kiểm tra độ sắc nét của cạnh. Có thể có các góc tròn hoặc gờ trên các cạnh treo, cần phải xử lý hậu kỳ và cắt tỉa. Đối với các cấu trúc treo không đủ tiêu chuẩn, cần phân tích lý do và tối ưu hóa các thông số thiết kế hoặc in ấn. Những cải tiến phổ biến bao gồm điều chỉnh hướng in, thêm hỗ trợ hoặc giảm tốc độ in.
Gửi mô hình, bản vẽ, hình ảnh hoặc ghi chú bằng văn bản. Kỹ sư sẽ xem xét vật liệu, quy trình, hoàn thiện và giao hàng dựa trên sử dụng thực tế.