3D 프린팅 후 제품의 실제 크기는 얼마입니까?

이 기사에서는 3D 프린터로 인쇄된 제조 제품의 최종 치수를 변경하는 가장 일반적인 이유를 살펴보겠습니다. 이 기사는 디자이너와 발명가가 3D 인쇄용 XNUMXD 모델을 디자인하는 방법을 이해하는 데 유용합니다.

먼저 몇 가지 용어를 소개하겠습니다. 3D 프린팅 및 관련 기술의 기술 과정에서 발생하는 모든 편차를 "오류"라고 합니다. 어떤 유형의 오류가 있는지 살펴보고 각각에 대해 알아보겠습니다.

1. 돌출 너비 오류입니다.
2. 레이어 높이에 따른 반지름의 근사치.
3. 3D 프린터 압출기의 위치 정확도.
4. 관성 비트.
5. 재료의 통제되지 않은 수축.
6. 첫 번째 레이어 오류입니다.
7. 다공성.
8. 부품 인쇄 후 일치 정확도, 무너뜨리다.
9. 지지 재료의 분리 장소.
10. 얇은 벽의 거칠기.

돌출 너비 오류입니다.

3D 프린팅을 위한 3차원 모델을 준비하는 것은 소위 G 코드를 생성하는 것입니다. G 코드는 3D 프린터의 모든 전기 모터의 움직임을 설정하는 컴퓨터 코드입니다. 이러한 모터에는 압출기(3D 프린터의 3D 프린트 헤드) 이동을 담당하는 모터가 포함됩니다. Extruder의 움직임과 움직임은 선에 의해 결정되는 궤적에 의해 결정됩니다. XNUMXD 프린팅을 준비하기 위해 모델은 Z축을 따라 레이어로 나뉩니다. 선택한 레이어 높이. 압출기의 궤적은 이러한 레이어의 치수를 기준으로 작성되며 레이어 주변의 경우 Z축을 따라 평균화된 모델의 외부 표면을 설명합니다. 차례로 압출기는 G 코드에 지정된 궤적, 즉 노즐 중심을 반복합니다. 궁극적으로 모델을 설계할 때 노즐 자체에 플라스틱이 압출되는 구멍 직경이 있다는 사실을 고려해야 합니다. 간단히 말해서 노즐 반경이 3D 모델의 크기에 추가됩니다. 3D 프린터를 선택할 때 압출 폭 오차 측면에서 노즐 직경이 작은 쪽이 부품 정확도가 더 높습니다. 그리고 3D 프린팅을 위한 XNUMX차원 모델을 설계할 때 모델 확장을 위한 여유를 두어야 합니다. 레이저나 조명 장치를 사용하는 다른 XNUMXD 프린팅 기술에서는 초점, 즉 빔의 두께에 따라 외곽선의 폭이 달라진다는 점에 주목하고 싶습니다. 일반적으로 이러한 매개변수는 XNUMXD 프린터 제조업체 또는 전문가와 함께 명확히 할 수 있습니다. Studia3D.

구멍이 있는 XNUMX차원 모델의 예에서 이것이 어떻게 작동하는지 봅시다.

그림은 3D 프린팅의 7층에 대한 3D 모델, 준비된 G 코드의 시각화 및 압출기 노즐 중심의 궤적을 보여줍니다. 구멍의 둘레를 선택하고 궤적에 돌출의 실제 너비를 지정합니다(밝은 녹색으로 강조 표시됨).

보시다시피 구멍 직경이 더 작습니다. 얼마나 많이? 한쪽의 노즐 반경 + 다른 쪽의 노즐 반경. 즉, 구멍을 설계할 때 노즐의 너비만큼 간격을 설정해야 합니다. 다른 차들도 다 마찬가지입니다. 노즐 크기가 작을수록 부품은 공칭 크기에 더 가깝습니다. 동시에 더 작은 직경의 노즐로 인쇄하면 더 많은 비용이 듭니다. 이것은 성능 때문입니다. 단위 시간당 더 큰 노즐을 통해 더 많은 플라스틱이 나오므로 인쇄 속도에 영향을 줍니다. 프린터의 작동 시간과 재료의 양은 제품을 받는 비용에 영향을 미칩니다.

레이어 높이에 따른 반지름의 근사치.

지정된 레이어 높이는 3D 프린팅의 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다. 이것은 모델의 수직 단면의 반경에서 명확하게 나타납니다. 이전 단락의 세부 사항을 고려하여 3D 프린터의 카메라 가장자리에 배치합니다.

그림에서 볼 수 있듯이 구멍 품질은 선택한 레이어 높이에 따라 다릅니다. 레이어 높이가 낮을수록 부품이 더 좋습니다. 이 경우 3D 프린팅 시대를 고려해 볼 가치가 있습니다. 레이어 높이를 높이면 압출기가 설명하는 경로의 전체 길이를 줄여 인쇄 시간을 줄입니다. 따라서 부품 가격이 낮아집니다. 3D 프린터의 작동 시간은 3D 프린팅 비용에 직접적인 영향을 미칩니다.

3D 프린터 압출기의 위치 정확도.

이 매개변수는 G 코드에 지정된 궤적의 압출기 노즐 중심에 의한 반복 정확도를 결정합니다. 즉, 이 매개변수는 인쇄 중 궤적에서 압출기 노즐 중심의 가능한 최대 편차를 나타냅니다. 이 매개변수는 특정 프린터 모델에 대해 3D 프린터 제조업체에서 지정합니다. 그러나 이 매개변수는 제조업체가 권장하는 3D 인쇄 속도에 해당한다는 점에 유의해야 합니다. 차례로 전문가들은 Studia3D G 코드를 준비할 때 이 매개변수의 영향이 최소화되지만 완전히 제거되지는 않습니다. 속도 외에도 이 매개변수는 3D 프린터 및 압출기 구동 시스템의 강성에 의해 영향을 받습니다.

관성 비트.

포지셔닝 정확도의 특별한 경우로 3차원 인쇄 중에 발생하는 관성 비트를 별도의 항목으로 선별합니다. 이 매개변수는 이전 단락에서 설명한 동일한 위치의 영향을 받지만 이 오류는 다른 방식으로 감소됩니다. 이는 이 오류가 인쇄 품질에 미치는 영향(압출기 동작 벡터 방향의 급격한 변화)이 발생하는 순간을 조사하여 이해할 수 있습니다. 구동 시스템과 함께 전기 모터가 궤적의 방향을 갑자기 바꾸면 약간의 특징적인 무게를 가진 프린트 헤드가 관성에 의해 이전 방향으로 계속 움직입니다. 결과적으로 표면을 부정적으로 반사하는 동적 감쇠 진동이 발생합니다. 이 오류의 영향은 두 가지 방법으로 감소됩니다. 전 모델을 출력할 때 사용하는 외주를 예외 없이 출력하는 속도를 줄여 G-code를 준비하는 단계에 둡니다. 두 번째 방법은 모델을 설계할 때 설정됩니다. 가능한 경우 예각 모서리에서 모델에 메이트를 추가해야 합니다. 이 메이트는 2D 프린터 플랫폼에 부품을 배치할 때 XY 평면에 평행한 섹션에서 주변에 날카로운 모서리를 제공하십시오. 실습에서 알 수 있듯이 XNUMXmm 페어링이면 충분합니다. 예를 들어 보여줍니다.

그림에서 볼 수 있듯이 모서리를 둥글게 하여(면에 필렛을 도입하여) 이 오류의 영향을 최소화했습니다.

재료의 통제되지 않은 수축.

이 매개변수는 일반적으로 큰 물체의 3D 인쇄의 경우에 효과가 있습니다. 대형 - 이는 좌표 축을 따라 30D 프린터 카메라 최대 크기의 3% 이상을 의미합니다. 대부분이 오류는 층간 접착 및 XY에 평행 한 평면의 치수 감소에서 나타납니다.

우리의 관찰에 따르면 평행 축을 따라 단면 치수와 관련하여 가장 일반적인 재료 중 일부에 대한 대략적인 수축이 나타났습니다.

ABS: XY ≈ 5% 기준; Z ≈ 1%

PLA: XY ≈ 2%; Z에 의해 ≈ 0,5%

폴리프로필렌: XY ≈ 7% 기준; Z ≈ 10%

첫 번째 레이어 오류입니다.

G 코드 준비 프로그램은 3D 프린터의 플랫폼이 XY 평면과 절대적으로 평행하다고 간주하지만 실제로는 플랫폼 보정에도 자체 오류가 있습니다. 안에 Studia3D 첫 번째 레이어의 두께 차이에 대한 표준은 다음과 같습니다.

Δ = 0.1mm, 레이어 높이 0,2mm

Δ = 최대 0.05mm의 레이어 높이에서 0,2mm

다공성.

3D 프린팅의 경우 다공성은 일반적으로 다음의 경우에만 논의됩니다. 내부 슬래브 충전 비율 100까지%. 그러나 100% 채우기로 인쇄할 때 기공도는 아무데도 가지 않습니다.

이는 공작물이 파손된 부위를 현미경으로 관찰할 때 명확하게 알 수 있습니다. 강도 특성의 결정.

부품 인쇄 후 일치 정확도, 무너뜨리다.

모델이 3D 프린터의 인쇄 영역에 포함되지 않은 경우 구성 요소로 나뉩니다. 최상의 경우 가장 정확한 조립을 위해 홈이 제공됩니다. 구성 요소에서 모델을 조립하는 것도 전체 설계의 정확도에 영향을 미친다는 점을 이해해야 합니다. 이 정확도는 평가하기가 매우 어렵습니다. 주어진 모델에서 + - 2% 정도의 편차를 허용합니다. 조인트를 고정하기 위해 접착제를 거의 사용하지 않지만 특수 화학 용액... 궁극적으로 부품은 서로 달라붙지 않고 납땜됩니다. 재료의 열 용해가 아니라 화학적 용해입니다. 접착력은 층간 접착력보다 높습니다. 간단히 말해서, 그러한 부품을 벽에 던지면 부러지지만 주로 관절에서는 그렇지 않습니다.

지지 재료의 분리 장소.

이 항목은 기계적으로 제거 가능한 지지대를 나타냅니다. 지지체 재료와 주요 부품 재료가 동일한 재료로 구성되어 있기 때문에 온도의 영향으로 간단히 함께 납땜됩니다. 이러한 지지대를 떼어내면 흔적, 실, 칩 등이 남습니다.

이 오류를 최소화하려면 3D 프린팅을 주문해야 합니다. 가용성 지지체... 가용성 지지체의 값 비싼 재료로 인해 3D 인쇄 비용도 크게 증가합니다. 아름다움과 마찬가지로 정밀함에는 희생이 필요합니다.

얇은 벽의 거칠기.

표준 형식으로 G 코드를 준비할 때 프로그램은 가능한 한 귀하의 부분을 강화하기 위해 노력합니다. 이것은 제품에 얇은 벽 요소가 있는 경우에만 나쁩니다. 궤적을 구성할 때, 우리는 내부의 최소 벽 두께를 설정합니다. 채우기... 일반적으로 이 두께는 노즐 직경의 3배입니다. 그러나 두께가 외벽의 두께보다 얇은 곳이 있는 경우 궤적을 구성할 때 프로그램은 궤적을 구성할 때 양쪽에 하나의 둘레를 윤곽을 그리며 그 사이의 공백을 채웁니다. 1~2 노즐 직경의 거리에서 충전이 발생하기 때문에 압출기가 진동하기 시작하고 관성 런아웃이 시작됩니다(단락 참조 관성 런아웃). 이 거리가 1 노즐 직경으로 줄어들수록 근접 공진 주파수가 더 빨리 발생합니다. 진동이 주변 재료로 전달되기 때문에 이 모든 것이 이 벽의 외관에 부정적인 영향을 미칩니다. 분명히 봅시다.

이 오차를 최소화하려면 벽 두께가 노즐 직경의 배수가 되도록 부품을 설계해야 합니다. 차이점은 얼굴에 있습니다!

출력.

결론적으로 3D 프린팅을 위한 XNUMX차원 모델을 설계할 때 제품의 정확성에 영향을 미치는 모든 요소를 ​​고려하는 것이 필요하며 특정 요소를 고려하는 것이 아니라는 점에 주목하고 싶습니다. 팀 Studia3D 우리는 매일 3D 프린팅 프로세스가 완벽하게 예측 가능하고 제어 가능하도록 노력하지만, 모든 종류의 생산과 마찬가지로 3D 프린팅에는 고유한 정밀도가 있습니다. 이상적인 크기는 없습니다. 따라서 XNUMX차원 모델 외에도 모든 맞춤, 공차, 거칠기 등이 표시된 제품의 작업 도면이 제공되면 매우 기쁩니다. 이 경우에만 기술을 선택하고 G 코드를 적절하게 준비하고 디자이너가 제시한 품질을 보장할 수 있습니다. 다른 경우에는 배치를 시작하기 전에 필요한 매개 변수를 검사하고 선택한 후 "조준" 봉인을 만들어야 합니다.