نحوه طراحی قطعات برای چاپ سه بعدی SLA
نحوه طراحی قطعات برای چاپ سه بعدی SLA
استریولیتوگرافی (SLA) یک فرایند چاپ سه بعدی است که با استفاده از لیزر رزین فتوپلیمر را لایه به لایه ترمیم می کند. SLA برای تولید قطعات کوچک و صاف با جزئیات دقیق مناسب است. این مقاله به طور خلاصه روند چاپ SLA ، محدودیت ها و مزایای طراحی قطعات برای چاپ با SLA و بحث در مورد متداول ترین مواد SLA را ارائه می دهد.
چاپ با تکنولوژی SLA
فرآیند چاپ
یک دستگاه SLA حاوی لیزر UV برای ترمیم لایه خاصی از یک اجزا از مخزن رزین حساس به نور است. کف مخزن شفاف است و لیزر UV دقیقاً برای ردیابی کانتور 2 بعدی از جسم کنترل می شود. لیزر رزین را تشکیل می دهد و یک لایه را سخت می کند (جامد می کند).
با هر بار عبور لیزر ، یک برش بسیار نازک از جسم ایجاد می شود. این برش نازک قبل از آن (یا صفحه ساخت) و پایین مخزن به لایه چسبیده است. سپس لایه تازه چاپ شده از پایین مخزن جدا می شود (بسته به دستگاه این می تواند شامل لایه برداری ، لغزش یا تکان دادن مخزن باشد) ، صفحه ساخت سپس ضخامت 1 لایه را دور می کند و روند دوباره تکرار می شود.کاهش نیروها روی لایه های تازه چاپ شده در مرحله جداسازی بسیار مهم است. مرحله جداسازی در لبه های مدل بسیار حساس است زیرا می تواند منجر به میزان خرابی و تاب خوردگی قطعه شود (قسمتی از مدل می تواند به جای مخزن به سطح مخزن بچسبد).
جَهتِ چاپ
هنگام جهت گیری قسمتی برای SLA ، بیشترین نگرانی مربوط به سطح مقطع محور Z است. نیروهای درگیر با چاپی که به مخزن می چسبد ، مستقیماً با سطح مقطع دو بعدی چاپ متناسب هستند. به همین دلیل ، قطعه با زاویه صفحه ، چاپ می شود و کاهش پشتیبانی (ساپورت) مسئله اصلی نیست (همانطور که در تصاویر زیر نشان داده شده است). به حداقل رساندن سطح مقطع در امتداد محور z بهترین راه جهت گیری قطعات برای چاپهای SLA است.
مدل به صورت افقی با سطح مقطع بزرگ محور Z به صورت کاملاً بهینه. در این جهت گیری پشتیبانی به حداقل می رسد اما احتمال خرابی چاپ زیاد است. حجم چاپ = 33.39 میلی لیتر ، زمان چاپ = 2 ساعت و 27 دقیقه.
جهت گیری مجدد مدل با زاویه ، سطح مقطع محور Z را کاهش می دهد. افزایش زیاد پشتیبانی (ساپورت) با کاهش احتمال خرابی چاپ توجیه می شود.حجم چاپ = 36.95 میلی لیتر ، زمان چاپ = 4 ساعت و 7 دقیقه
به عنوان یک طراح مهم است که درک کنیم چرا جهت گیری قطعه بر کیفیت چاپ SLA تأثیر می گذارد. ضرورت جهت گیری اجزا و مولفه ها به گونه ای که سطح مقطع محور Z کاهش یابد ، غالباً نیاز به پشتیبانی (ساپورت) قابل توجهی به مدل دارد. در بعضی موارد ، طراحی ممکن است به چنان پشتیبانی نیاز داشته باشد که چاپ در SLA دیگر مقرون به صرفه نبوده یا آنقدر برای ظاهر قطعه ضرر دارد (پس از حذف پشتیبانی) که نتیجه نهایی از نظر بصری رضایت بخش نیست.
ایزوتروپی – همگرایی
چاپهای SLA ایزوتروپی (با یکدیگر همگرایی دارند) هستند زیرا لایه ها هنگام چاپ از نظر شیمیایی به یکدیگر پیوند می خورند و در نتیجه ویژگی های فیزیکی تقریباً یکسانی در جهت x ، y و z دارند. اگر قطعه به صورت موازی یا عمود بر صفحه ساخت چاپ شود ، خصوصیات ماده نهایی قطعه به طور محسوسی تحت تأثیر قرار نمی گیرد.
طراحی برای چاپ SLA
ویژگی های چاپ
سطح جزئیاتو کیفیتی که چاپگر SLA می تواند تولید کند به اندازه لیزر و خصوصیات رزین بستگی دارد. دستورالعمل های کلی برای طراحی SLA به شرح زیر است:
دیوارهای پشتیبانی شده – دیوارهایی که حداقل از دو طرف به سایر سازه ها متصل شده اند ، بنابراین احتمال تاب خوردن آنها بسیار کم است. این دیوار ها باید با حداقل 0.4 میلی متر ضخامت طراحی شوند.
دیوارهای پشتیبانی نشده – دیواره هایی که کمتر از دو طرف به بقیه چاپ متصل هستند و احتمال تاب خوردن یا جدا شدن از چاپ بسیار زیاد است. ضخامت این دیواره ها باید حداقل 0.6 میلی متر باشد و باید با پایه های پر شده (جایی که دیواره به بقیه چاپ متصل می شود) طراحی شود تا غلظت لرزش در طول اتصال کاهش یابد.
برآمدگی – چاپ بدون پشتوانه اغلب منجر به تاب برداشتن چاپ می شود ، اما اگر چاپ بدون پشتیبان لازم باشد ، هرگونه برآمدگی پشتیبانی نشده باید طول کمتر از 1.0 میلی متر و حداقل 19 درجه از سطح داشته باشد.
جزئیات برجسته – هر ویژگی در مدل که کمی بالاتر از سطوح اطراف آنها بلند شده باشد. برای اطمینان از قابل مشاهده بودن جزئیات ، باید ارتفاع این سطح حداقل 1/0 میلی متر از سطح چاپ باشد.
جزئیات فرورفتگی – هر ویژگی که در مدل حک شده یا فرو رفته باشد. این جزئیات در صورت چاپ اگر خیلی کوچک باشند ، در معرض ترکیب شدن با بقیه مدل قرار دارند ، بنابراین این جزئیات باید حداقل 0.4 میلی متر عرض و حداقل 0.4 میلی متر ضخامت داشته باشند (فاصله سطح مدل تا جزئیات فرورفتگی).
پل های افقی – پل های بین دو نقطه روی یک مدل می توانند با موفقیت چاپ شوند ، اما طراح باید به خاطر داشته باشد که پل های عریض باید کوتاه تر (کمتر از 21 میلی متر) از پل های نازک باشند. پلهای عریضتر دارای سطح تماس z محور بیشتری هستند و احتمال خرابی چاپ در هنگام لایه برداری را افزایش می دهند.
سوراخ – سوراخ هایی با قطر کمتر از 0.5 میلی متر در محورهای x ، y و z ممکن است هنگام چاپ بسته شوند.
اتصالات – فاصله 0.5 میلی متری بین قطعات متحرک. فاصله 0.2 میلی متر برای اتصالات مونتاژ. فاصله 0.1 میلی متری به شما فشار مناسب می دهد.
وضوح
SLA قادر به دستیابی به وضوح بسیار بالاتر از FDM است زیرا از لیزر برای جامد ساختن مواد استفاده می کند. وضوح چاپ SLA در جهت XY (یا وضوح افقی) به اندازه نقطه لیزر بستگی دارد و می تواند از 30 تا 140 میکرون باشد. این پارامتر قابل تنظیم چاپ نیست. حداقل اندازه ویژگی نمی تواند کوچکتر از اندازه نقطه لیزر باشد. وضوح در جهت Z (یا وضوح عمودی) از 25 تا 200 میکرون متغیر است. انتخاب وضوح عمودی یک معامله بین سرعت و کیفیت است. برای بخشی که منحنی یا جزئیات جزئی کمی دارد ، چاپ در 25 میکرون در مقابل چاپ در 100 میکرون تفاوت کمی خواهد داشت. برای مقایسه ، یک دستگاه FDM رومیزی معمولاً لایه های محور z را در 150 تا 400 میکرون چاپ می کند.
گود شدن
دستگاه های SLA یک مدل جامد و متراکم را چاپ می کنند اما اگر چاپ به عنوان یک قسمت کاربردی توخالی در نظر گرفته نشود ، مدل به میزان قابل توجهی میزان مواد مورد نیاز و همچنین زمان چاپ را کاهش می دهد. توصیه می شود که ضخامت دیواره های چاپ توخالی حداقل 2 میلی متر باشد تا خطر خرابی هنگام چاپ کاهش یابد. در صورت چاپ یک قسمت توخالی ، باید سوراخ های زهکشی اضافه شود تا از به دام افتادن رزین پاک نشده در داخل چاپ نهایی جلوگیری شود. این رزین پاک نشده عدم تعادل فشار را در داخل محفظه توخالی ایجاد می کند و باعث ایجاد “برآمدگی” می شود. خرابی های کوچک (ترک / سوراخ) در سراسر قطعه پخش می شود و در صورت عدم اصلاح باعث خرابی کامل یا انفجار قطعه می شود. سوراخ های تخلیه باید حداقل 3.5 میلی متر قطر داشته باشند و حداقل یک سوراخ باید در هر قسمت توخالی وجود داشته باشد.
نظرات
نظری ثبت نشده