Orientacja przestrzenna modelu

NATRYSKIWANIE MATERIAŁU

Drukowanie obiektów 3D metodą MJ (Material Jetting) odbywa się na podobnej zasadzie, jak drukowanie 2D na papierze, za pomocą zwykłej drukarki atramentowej. Nad platformą, na której ma powstać przedmiot, przesuwana jest głowica, która natryskuje stopiony materiał. Ten schładza się i zestala, po czym jest spryskiwany kolejną porcją materiału. Warstwy mogą być dodatkowo utrwalane przez naświetlanie promieniowaniem UV.

W drukarkach MJ jednocześnie można używać kilku różnych materiałów, na przykład o innych kolorach. Niestety tylko ograniczona ich liczba, o właściwościach umożliwiających uformowanie kropel, głównie polimerów, nadaje się do użytku w urządzeniach tego typu. Wymagane są także podpory, wykonywane przeważnie z innego tworzywa. Ze względu na właściwości materiałów używanych w druku MJ obiekty z nich wytworzone bywają łamliwe. Ponadto sam proces przebiega stosunkowo wolno.

NATRYSKIWANIE SPOIWA

Ostatnią metodą, którą przedstawiamy, jest technika BJ (Binder Jetting). W tym przypadku używa się dwóch materiałów - pierwszym z nich jest budulec, zaś drugim spoiwo. To drugie pełni funkcję łącznika między kolejnymi warstwami budulca. Spoiwo z reguły ma formę płynną, natomiast materiał właściwy jest sproszkowany.

Częścią drukarki BJ jest zbiornik wypełniony proszkiem, który za pomocą rolki wyrównującej jest rozprowadzany po platformie oraz głowica, która natryskuje na nią w odpowiednich miejscach klej. Następnie podstawka jest przesuwana w dół. Zasypuje ją wówczas kolejna warstwa proszku, który w miejscach wcześniej pokrytych spoiwem przywiera do warstwy pod spodem. Kroki te powtarza się wielokrotnie.

Tak jak w przypadku wcześniej omówionych metod spiekania proszków, nie ma potrzeby wykonywania podpór, a gotowy obiekt pozostaje zanurzony w sproszkowanym budulcu. W drukarkach BJ można używać różnych materiałów dostępnych w postaci proszku, na przykład metali, polimerów, ceramiki. Możliwe są także wydruki wielokolorowe. Proces ten jest szybki w porównaniu do innych metod. By poprawić właściwości mechaniczne gotowych przedmiotów, ze względu na kruchość połączeń na styku spoiwa z budulcem, wymagana bywa dodatkowa obróbka.

JAK OSIĄGNĄĆ SUKCES W DRUKU 3D?

By wydruk na drukarce przestrzennej spełnił nasze oczekiwania, wcześniej trzeba samemu spełnić szereg warunków, przepis na sukces w dziedzinie druku 3D ma bowiem wiele składników. M.in. trzeba znać możliwości oraz ograniczenia poszczególnych technik wytwarzania addytywnego - pewnych konstrukcji nie można wykonać niektórymi metodami, a w przypadku innych jest to możliwe, jednak nie opłaca się lub wydruk nie będzie się nadawał do użytku, ponieważ będzie nietrwały. Podobnie jest w przypadku materiałów.

Mogą one być kruche, twarde, elastyczne, gładkie, szorstkie, ciężkie albo lekkie, co powinno się uwzględnić w projekcie przedmiotu. Na koniec trzeba go również odpowiednio wykończyć. Jeśli wybierzemy w tym celu niewłaściwą metodę, możemy zniszczyć już uzyskany efekt, na przykład zmieniając wymiary obiektu.

W dalszej części artykułu przedstawiamy wybrane porady praktyczne dla technik druku SLA i FDM. Poprzedzamy je wybranymi ogólnymi wskazówkami, których warto przestrzegać, opracowując model cyfrowy przedmiotu do wydrukowania.

Obróbka wykończeniowa wydruków FDM

Jak usunąć wsporniki?
Podobnie jak w przypadku przedmiotów wykonanych za pomocą drukarek SLA, również z tych wydrukowanych metodą FDM wsporniki można wyłamać albo odciąć. Poza tym te wykonane z materiałów rozpuszczalnych, na przykład z polimeru PVA, z którego wytwarza się podpory dla przedmiotów z PLA, usuwa się, umieszczając obiekt w zbiorniku wypełnionym rozpuszczalnikiem. Na przykład w przypadku PVA jest nim woda.

Jak skrócić czas rozpuszczania wsporników?
Oddziaływanie rozpuszczalnika można przyspieszyć na różne sposoby. Jednym z nich jest jego podgrzanie. Inna metoda polega na użyciu myjki ultradźwiękowej. Myjąc w rozpuszczalniku wiele wydruków, jeden po drugim, trzeba go regularnie wymieniać. Inaczej nasyci się on rozpuszczonym materiałem, co zmniejszy skuteczność jego działania.

Zalety i wady rozpuszczalnych podpórek
Wsporniki z rozpuszczalnego tworzywa mają wiele zalet. Przede wszystkim ich usunięcie jest łatwiejsze w przypadku obiektów o skomplikowanych kształtach. Ponadto jest to metoda mniej inwazyjna, dzięki czemu nie uszkadza się przy okazji powierzchni, do której były przymocowane podpórki. Z drugiej strony, jeśli materiał wsporników wtopił się w budulec, to po rozpuszczeniu go w przedmiocie pozostaną dziury.

Co zastępuje klej?
W ramach wykończenia wydruków z drukarek 3D podzielonych na mniejsze części trzeba je ze sobą skleić. W przypadku tych z tworzywa ABS w tym celu można użyć, zamiast kleju, acetonu. Jego zaletą jest przede wszystkim to, że nie zmienia on koloru ani innych właściwości złącza. Z drugiej strony jego nadmiar może zbytnio rozpuścić krawędzie sklejanych części, co wpływa na wymiary przedmiotu po ich połączeniu.

Jak uzupełnić dziury na powierzchni z ABS?
Mieszankę ABS i acetonu (najlepiej w stosunku 1:2) można także wykorzystać do wypełnienia luk w wydruku FDM, powstałych na przykład w wyniku rozpuszczenia wsporników. Zaletą tego rozwiązania jest to, że uzupełnione miejsca nie będą widoczne jako przebarwienia.

GRUBOŚĆ ŚCIANEK I ROZDZIELCZOŚĆ

Jedną z najczęstszych przyczyn trudności z wykonaniem przedmiotu metodami wytwarzania addytywnego na podstawie modelu komputerowego jest nieodpowiednia grubość jego ścian. Jeżeli ściany będą bardzo cienkie, trudno będzie wydrukować bardzo małe detale obiektu lub będą one bardzo delikatne i z tego powodu łatwo będzie można je uszkodzić. Ściany, które będą zbyt grube, będą natomiast powodować duże naprężenia wewnętrzne, co może skutkować pękaniem obiektu.

W przypadku druku przestrzennego najpopularniejszym formatem pliku jest STL (patrz ramka z opisem etapów druku 3D). Rozdzielczość przybliżenia naszego modelu za pomocą trójkątów, z jaką zostanie on eksportowany do pliku STL, wpływa na jakość gotowego przedmiotu.

Jeżeli wybierzemy zbyt małą rozdzielczość, trójkąty, które będą odwzorowywać nasz obiekt, będą miały bardzo duże rozmiary. W rezultacie jego powierzchnia po wydrukowaniu nie będzie gładka. Z kolei bardzo duża rozdzielczość pliku STL sprawi, że jego rozmiar będzie na tyle duży, że jego otwarcie może sprawić trudność. Oprócz tego stopień szczegółowości detali przedmiotu będzie wówczas tak duży, że jego odwzorowanie przez drukarkę 3D może okazać się niemożliwe. Rozdzielczość tę zazwyczaj ustawia się, określając w oprogramowaniu do modelowania 3D tolerancję eksportu do pliku STL.

Radomir Ochocki

igus

Gdzie stosować można elementy wykonane w technologii wytwarzania przyrostowego? Jakie są ich koszty?

Technologię druku 3D zaimplementowaliśmy do produkcji tryboelementów, czyli komponentów o niskim współczynniku tarcia ślizgowego oraz o niskim zużyciu ściernym. Są to elementy docelowo pracujące jako łożyska lub podzespoły ślizgowe. Dzięki drukowi addytywnemu możemy zaproponować produkty o bardzo skomplikowanej geometrii do pojedynczego stosowania, jak i w celach prototypowych, co pozwala znacznie obniżyć koszty prototypu.

Każdy z naszych klientów może w bardzo łatwy sposób wycenić potencjalny wydruk - na naszej stronie internetowej umieściliśmy aplikację, w której poprzez wgranie pliku STP można w kilka sekund sprawdzić cenę oraz dostępność wydruków w każdej z dostępnych technologii i dla każdego dostępnego materiału.

Jakie materiały do druku 3D dostarczacie?

Oferujemy trybofilamenty do technologii FDM oraz tryboproszek do produkcji w technologii SLS. Wszystkie te materiały są dostępne w terminie 3 do 5 dni z naszego magazynu. Wydruki wykazują kilkudziesięciokrotnie niższe zużycie, porównując do materiałów konwencjonalnych takich jak ABS, PLA i podobne.

ORIENTACJA PRZESTRZENNA MODELU

Ważna jest także orientacja modelu w przestrzeni. Wyjaśnia to przykład walca. Jeżeli będzie on drukowany w ustawieniu pionowym, kolejne jego warstwy będą miały kształt koła. Dzięki temu gotowa bryła będzie miała gładkie boki.

Jeżeli jednak walec zostanie wydrukowany w poziomie, na jego bocznej powierzchni granice następujących po sobie warstwy mogą się bardzo wyraźnie odznaczać. Do ich wykonania będą prawdopodobnie potrzebne wsporniki. Co więcej, ten bok, na którym walec "leży", w miejscu, w którym wydrukowana została pierwsza warstwa, będzie spłaszczony. Z drugiej jednak strony, w przypadku niektórych metod druku przestrzennego, ze względu na mniejszą liczbę warstw, wydrukowanie walca w poziomie może trwać krócej.

Trzeba również pamiętać, że drukowanie podpórek wydłuża czas drukowania oraz, z powodu większego zużycia materiałów, zwiększa jego koszt. Elementami, które przeważnie wymagają dużej liczby wsporników, są zwisy i łuki.