Настройка SLA принтера : 10 факторов , влияющих на точность печати

Настройка SLA принтера : 10 факторов , влияющих на точность печати 3d печать
sla принтер , sla печать , настройка sla, точность 3d, точность 3d принтеров , точность 3d печати , печать +на фотополимерном принтере , точность фотополимерного принтера

10 факторов , влияющих на точность SLA‑ печати

При выборе 3D‑ принтера Одной из решающих особенностей является. точность . Этот параметр особенно важен для оборудования, основанного на лазерной стереолитографии (SLA). точностью Конструкция. В случае SLA принтер невозможно воспроизвести достаточное количество моделей. точностью значит, он не справился со своей основной задачей. Однако добиться идеального результата не так просто. Существует множество, казалось бы, несущественных моментов. факторов Все они приводят к сильному расхождению напечатанных объектов с оригинальной моделью.

Точность vs разрешение

Прежде всего, давайте уточним, что именно подразумевается под двумя связанными терминами – точностью и анализ. в 3D. печати точность Описывает степень отклонения изделия от его предполагаемой формы. Это может быть среднее значение общего отклонения по всему изделию или точки, где отклонение было больше.

Допустим, отсканированный аксессуар имеет среднее отклонение от заданных размеров на 0,050 мм (то есть естественное отклонение от исходной модели) и максимальное отклонение на 0,15 мм. Анализ характеризует уровень детализации, теоретически возможный в 3D принтера на основе технических спецификаций. Высокое разрешение не всегда означает высокое точность и эти цифры могут вводить в заблуждение. Нередко двигатели с высоким разрешением дают большую погрешность. Именно поэтому опытные производители ценят точность Это больше, чем анализ, особенно в отрасли, где детали имеют значение, — давайте рассмотрим десять основных причин, которые приводит Sla-. печати возникают проблемы с точностью .

1. Качество механического управления

Пожалуй, самая важная. фактор , влияющий точность Качество инженерного контроля. принтером . Речь идет о точности Движение различных механизмов, таких как зеркала, гальванометры и строительные платформы. Если какой-либо из механизмов не полностью соответствует программным требованиям, отклонения неизбежны. С точки зрения пользователя, мало что можно сделать. точность Движение зависит от качества компонентов и узлов.

Потребительские настольные компьютеры принтеры В этом отношении они проигрывают, поскольку их нельзя сравнивать с высококачественными промышленными машинами. Промышленные 3D Недорогие промышленные производители принтеров Существует также тенденция к экономии средств за счет использования более дешевых комплектующих. Использование низкокачественных компонентов означает, что механическое управление не только ненадежно с самого начала, но и снижается со временем по мере износа компонентов.

Конкретный характер неточности зависит от того, в какой части возникает проблема. Например, ошибки по оси Z отличаются от ошибок по оси X-Y; ошибки по оси X-Y обычно связаны с проблемами со сканирующим зеркалом (которое направляет луч на определенную часть матраса). Эта деталь очень важна. для точности И небольшое количество ошибок в его движении может привести к серьезным отклонениям.

Точность оси Z зависит в первую очередь от перемещения платформы в процессе построения модели слой за слоем (обычно опускается, но при использовании моделей из картона). принтерах — (поднята). Движение платформы контролируется длинными винтами, которые необходимо повернуть на нужную величину, чтобы переместить платформу на нужную высоту матраса (обычно около 0,1 мм). Небольшие отклонения в качестве винтов обычно отражаются на печатных участках в виде шероховатости поверхности. Также важно, чтобы строительная платформа всегда была строго параллельна. Небольшие отклонения приводят к неточностям, иногда в виде плохой согласованности по всей детали.

Напечатать оригинальное или функциональное изделие из фотополимера можно за один-два дня.

2. Деформация материала

Поскольку в SLA‑ принтерах При использовании фотополимера на основе смолы, а не расплавленного термопластика, эффекты усадки и деформации материала гораздо менее интенсивны, чем при использовании технологии печати Нить. Однако это не означает, что лазерная стереолитография свободна от проблем с деформацией.

Кронштейны обычно формируются под углом 45° к детали.

При 3D‑ печати Фотополимер часто свисает вниз. Под воздействием лазера смола становится твердой, но за это короткое время полностью не отверждается. Материал приобретает окончательную прочность, только если его обновить в УФ-печи на этапе после обработки; для некоторых моделей с поддержкой SAFE это не проблема, но если секции длинные или без поддержки, может произойти расслабление. Обычно она незначительна, но по мере формирования одного слоя за другим результат накапливается и может привести к заметным размерам.

На этот эффект влияет Используемая фотополимерная смола — это преимущественно гибкий материал. Поэтому материал скобы очень важен в процессе SLA, и если он не будет оптимально позиционирован программным обеспечением, точность серьезные риски.

3. Компьютерное моделирование

Предположим, что и механические средства управления у принтера и расходные материалы идеальны. Но, опять же, мы не можем гарантировать 100%! точности Дело в том, что практические возможности CAD-моделирования накладывают определенные ограничения на уровень детализации; STL-моделирование использует конечное число треугольников для создания формы компонента. Если с воспроизведением плоских поверхностей при помощи этого метода особых проблем не возникает, то кривые, естественно, невозможно представить в полном объеме. Для наилучшего приближения к кривым используется огромное количество треугольников с острым углом, но на малом уровне кривые не являются гладкими.

Чем больше треугольников используется в STL-файле, тем лучше воспроизводится кривая

Чем больше треугольников, тем лучше детализация, но в то же время возникают проблемы с размером файла и временем обработки. Современные технологии и программное обеспечение могут столкнуться с этой проблемой чаще, чем в прошлом: на заре развития технологии SLA вычислительная мощность была очень серьезным ограничением.

Специалисты IQB Technologies рекомендуют воспользоваться советами, приведенными в статье 17 3D -. печати фотополимерами

4. Ориентация модели

В большинстве настольных движков модели печатаются вверх ногами. Это означает, что большая часть модели болтается в процессе конструирования. В некоторой степени это можно компенсировать дополнительным поддерживающим материалом, но гравитация все равно вызывает небольшое провисание материала.

Однако дело не только в направлении. печати Но и ориентация работы в камере. принтера . Во-первых, необходимо решить проблему переэкспонирования. Это происходит, когда лазерный луч проникает в текущий слой и частично отверждает ту часть смолы, которая находится за ним. Результат гораздо хуже для прозрачных или полупрозрачных материалов. Кроме того, некоторые цвета поглощают больше ультрафиолетового излучения, чем другие, поэтому изделия из синих, зеленых или желтых материалов будут поглощать меньше, а красные или серые — больше. Эту проблему можно частично решить, если продумать оптимальное положение объекта в камере лазерной структуры, чтобы луч не пронзал другие неотверждаемые материалы.

Помимо прозрачности, есть еще одна сложность, связанная с изгибом света вокруг изделия во время процедуры. печати . В результате ультрафиолетовый свет может попасть на те участки, на которые он не должен попадать, что приведет к переоблучению. Рассчитать оптимальное направление для модели, чтобы минимизировать этот результат, очень сложно, но нельзя игнорировать максимальную точность .

Ориентация детали влияет как на точность , так и на скорость печати

5. Толщина слоя

Принято считать, что чем меньше толщина матраса, тем лучше, поскольку более тонкие слои обеспечивают более высокое разрешение. Однако в определенный момент это не всегда так. Исследования показали, что толщина слоя менее 0,1 мм и ниже по мере уменьшения толщины слоев. точности . Это объясняется рядом факторов факторов (i) толщина слоя менее 0,1 мм. Для большинства компонентов толщина менее 0,1 мм не дает реальных преимуществ в деталях и просто увеличивает количество слоев. Чем больше слоев, тем больше усиливается механическое движение и различия в движении.

Кроме того, более тонкие слои повышают риск деформации, а более длительное время изготовления означает, что изделию требуется больше времени, чтобы стать полностью жестким в печи. Неточности, вносимые этими факторами погрешности незначительны, но могут объяснить, почему слой толщиной 0,05 мм может дать менее точную часть слоя толщиной 0,1 мм. Тем не менее, слой, значительно превышающий 0,1 мм, несомненно, уменьшит толщину матраса. точности печати И в появлении удивительной «лесенки».

6. Диаметр луча

Как показывает практика, чем ближе к лазерному лучу, тем выше уровень детализации. Широкие лучи могут быть длиннее печати но за счет меньшей детализации! и точности . Такие простые компромиссы ушли в прошлое, и сегодня существует множество приборов. принтеры (включая те, что производятся компанией Protofab), которые поддерживают переменную мощность лазера во время сеанса. печати .

На рисунке не используется компенсация радиуса — на рисунке B используется компенсация радиуса

Можно настроить два размера загрязнения — малый. Больший размер используется для участков, где детализация не критична для ускорения процесса, в то время как меньший размер используется для таких участков, как углы и кривые. Таким образом, в некотором смысле две черепахи могут быть убиты одним воробьем. Без этой функции. точность Она неизбежно будет потеряна. Также очень важно выбрать правильный размер луча для каждого сеанса, независимо от того, поддерживает ли оборудование переменную мощность лазера. Определение оптимального размера луча, исходя из требований к компонентам, требует опыта и глубокого понимания технологии. Неправильный выбор этого параметра обязательно приведет к негативным последствиям! на точности .

7. Температура и окружающая среда

При изготовлении промышленных протезов важно поддерживать контролируемую среду. О таких проблемах SLA, как деформация и релаксация, уже говорилось выше. печати Деформация и релаксация, например, усугубляются под воздействием тепла и влажности. Изменения этих параметров в ходе процесса печати будут влиять влияют на конечный результат. Фотополимеры очень чувствительны к перепадам температуры, поэтому для 3D-технологий важно, чтобы смола не подвергалась температурным колебаниям. печати Важно, чтобы ее вязкость была как можно ниже. Важно, чтобы смола была теплой (и имела постоянную температуру), так как чем выше температура, тем ниже вязкость смолы.

Однако материал не может быть очень горячим. В противном случае изделие будет очень мягким и нестабильным. Обычно оптимальная температура составляет около 38 °C, любое отклонение от нее скажется на форме изделия. Также важно, чтобы поверхность смолы всегда оставалась идеально ровной. Любая вибрация или незначительное движение оборудования. точность может привести к серьезным нарушениям.

Поверхность смолы всегда должна оставаться абсолютно плоской

8. Шаг сканирования

Шаг сканирования — это расстояние между центрами отдельных лазерных точек. Луч не движется постоянно, а регулярно излучается в определенных точках вдоль трассы. Как правило, точки частично перекрываются. В противном случае между каждой обработанной областью остаются большие зазоры.

Шаг сканирования определяет степень покрытия. Это очень важно для скорости работы. влияет как на точность Шаг сканирования определяет степень покрытия. Это важно для скорости работы. Чем меньше шаг сканирования, тем меньше неотвердевшей смолы на краях и тем более гладкая поверхность. Это, конечно, ведет к увеличению продолжительности работы! печати С другой стороны, большие шаги сканирования обеспечивают высокую скорость, но приводят к неровным краям, требующим тщательной шлифовки. С другой стороны, большие шаги сканирования обеспечивают высокую скорость, но приводят к неровным краям, требующим тщательной шлифовки.

Модификации сканирования. влияет на точность Скорость сканирования — еще один ключевой фактор, влияющий на скорость сканирования, долговечность и эффективность конструкции.

9. Скорость сканирования

Скорость сканирования — еще один из основных параметров. влияющих на точность Скорость сканирования — еще один из основных параметров. Чем выше скорость сканирования, тем ниже скорость сканирования. точности , но ускоряет время печати . Однако влияние на точность Обычно это заметно только при очень высоких скоростях сканирования.

Во-вторых, более низкая скорость сканирования не обязательно означает более высокую. точности Если скорость сканирования слишком низкая, то соответствующая скорость сканирования будет слишком высокой. При слишком низкой скорости сканирования может возникнуть чрезмерная кратность, поскольку луч задерживается в каждой точке очень долго. Определение подходящей скорости сканирования для каждого сеанса требует опыта в сочетании со сложными расчетами.

10. Постобработка

Последующая обработка в SLA-печати часто требует большого опыта и навыков.

После печати Необходимо выполнить ряд операций по последующей обработке, таких как очистка модели спиртом, удаление опор и шлифовка. Эти операции обычно выполняются вручную и чреваты ошибками оператора: из-за особенностей технологии SLA только что напечатанные детали обычно имеют небольшие неровности по краям (см. шаги 6 и 8). Поэтому напечатанные SLA детали необходимо шлифовать и полировать, иногда с очень грубым уровнем шлифовки.

В промышленности, где погрешности измеряются микрометрами, обработка деталей обычной грубой наждачной бумагой неизбежно приводит к непредсказуемым изменениям и потерям в работе. точности Используемую мощность трудно рассчитать и согласовать, как и продолжительность работы. Для выравнивания поверхности используются мерки, но этот процесс все равно неточен, особенно по сравнению с высококонтролируемым характером самой работы. принтера .

Для отмывки напечатанных объектов рекомендуется привлекать профессионалов

Еще один аспект постобработки, который может оказать влияние, — удаление вспомогательного материала. на точность Удаление вспомогательного материала. Опорные конструкции должны быть повреждены или вырезаны ручными инструментами, обычно оставляя следы. Их можно очистить наждачной бумагой, как описано выше, точность Пострадает. На этом этапе рекомендуется использовать профессиональный персонал. Это связано с тем, что острые инструменты могут легко поцарапать аксессуары и оставить следы, превышающие по размеру основные.

Материалы предоставлены компанией Protofab.

Статья 05. 10. 2023, последняя версия 30. 11. 2023

О писателе.

Станислав Осипов — технический эксперт компании IQB Technologies. Окончил Математический институт имени К.Э. Циолковского по специальности «Лазеры и лазерные технологии». Его профессиональные интересы и обязанности охватывают все 3D-технологии, включая сканирование, моделирование и протезирование конструкций. Среди увлечений Станислава — научная фантастика.

Оцените статью