Če želite uspeti v aditivni proizvodnji, potrebujete visoke hitrosti. Ključno vprašanje ostaja: kako lahko ohranite kakovost, medtem ko znatno povečate hitrost tiska?

Za boljše razumevanje bomo razložili, kako so definirane hitrosti 3D tiskanja, kaj pomenijo za vaše izdelke in predstavili nekaj preizkušenih načinov hitrejše izdelave izdelkov. Če želite izvedeti več, preberite naš izčrpen vodnik spodaj.

Definicija hitrosti 3D tiskalnika

Pogosto se hitrost 3D-tiskalnika enači s hitrostjo tiskalne glave (ekstruderja): hitreje ko se tiskalna glava premika in odlaga filament, hitreje je del izdelan. Toda to je le del slike.

Medtem ko hitrost tiskalne glave vpliva na hitrost nanašanja filamenta na tiskalno posteljo, ne odraža celotne dolžine postopka 3D tiskanja. To še zdaleč ni edina nastavitev tiskanja, ki vpliva na skupni čas tiskanja. Vredno je podrobneje pregledati hitrosti 3D tiskanja za postopek FFF, pri čemer upoštevamo postopek 3D tiskanja od začetka (predobdelava) do konca (naknadna obdelava).

Vsak korak v procesu 3D-tiskanja FFF dodaja čas, kar prispeva k temu, koliko časa traja, da pridemo od 3D-modela do končnega izdelka. Na srečo to pomeni, da je mogoče hitrost 3D tiskanja od začetka do konca procesa pospešiti z optimizacijo določenih elementov procesa tiskanja in spreminjanjem določenih nastavitev. Predlagamo nekoliko bolj obsežno meritev hitrosti, ki upošteva porabljen čas in delo pred in po tiskanju ter sam čas tiskanja izdelka.

Kaj vpliva na hitrost 3D tiskanja?

Za pospešitev in optimizacijo hitrosti procesa 3D tiskanja je pomembno razumeti, kateri dejavniki pridejo v poštev v fazah predprocesiranja, izdelave in naknadne obdelave izdelka.

Predhodna obdelava

Predprocesiranje zajema čas, ki je potreben za pripravo 3D modela in 3D tiskalnika za proces tiskanja. Tri stopnje predhodne obdelave določajo, kako dolgo bo trajalo 3D-tiskanje.

Priprava 3D modela

Priprava 3D modela pomembno vpliva na hitrost tiska, saj vključuje izbiro parametrov in nastavitve tiskanja. Odločitve, sprejete pri pripravi 3D modela, močno vplivajo na skupni čas tiskanja. Na primer, izbira prave usmeritve/orientacije izdelka za 3D-tiskanje na tiskalni platformi lahko zmanjša ali celo odpravi potrebo po podporah in s tem skrajša čas tiskanja. Nekateri programi za rezanje, kot je BigRep BLADE, ponujajo samodejne nastavitve, kot je samodejna orientacija, ki optimizirajo te funkcije, tako da vam ni treba porabiti časa za ugotavljanje pravih parametrov.

Razrez modela (Slicing)

Programska oprema za rezanje (slicing) prevede 3D modele v jezik, ki ga 3D tiskalniki razumejo. Ta postopek traja nekaj časa, še posebej, če je vaš 3D model posebej zapleten ali je datoteka STL prevelika. Prilagajanje ločljivosti vašega 3D-modela ter višine plasti in gostote polnila lahko spremeni čas rezanja. Redno posodabljanje programske opreme rezalnika lahko odpravi tudi napake, ki upočasnjujejo čas obdelave.

Kalibracija 3D tiskalnika

Kalibracija je nujen korak, ki zagotavlja, da je vaš 3D-tiskalnik pravilno nameščen/priravljen za tisk in da so vse komponente, kot so ekstruder, motorji in osi, poravnane. Ročna kalibracija je lahko dolgotrajna in traja več ur, vendar številni 3D-tiskalniki FFF ponujajo samodejno kalibracijo, ki jo je mogoče izvesti v samo nekaj minutah.

Čas 3D tiskanja

Čas tiskanja se nanaša na to, koliko časa 3D-tiskalnik porabi za ustvarjanje/tisk predmeta. Kot bi lahko pričakovali, je običajno najbolj časovno intenziven element procesa 3D tiskanja. Različne nastavitve tiskanja in funkcije strojne opreme lahko podaljšajo ali skrajšajo čas tiskanja.

Hitrost 3D tiskanja

Hitrost tiskanja se nanaša na hitrost, s katero se ekstruzijski sistem 3D-tiskalnika premika med polaganjem filamenta. Hitrost tiskanja se meri v milimetrih na sekundo (mm/s) in večina FFF 3D tiskalnikov ima zmogljivost tiskanja pri hitrostih v območju od 40 mm/s do 150 mm/s. Ta nastavitev lahko vpliva tudi na kakovost tiska: hitrejši kot je ekstruder, manj natančen postane tisk.

Hitrost premika glave (travel speed)

Hitrost premika glave označuje, kako hitro se premika tiskalna glava, ko ne iztiska filamenta. Hitrost potovanja je pogosto lahko večja od hitrosti tiskanja, ne da bi to vplivalo na kakovost. Če pa je prehitra, lahko povzroči napake pri 3D-tiskanju, kot so manj natančni izdelki ali celo odstopanje plasti.

Dolgotrajna hitrost premikanja glave, ki jo lahko dosežete, je zelo odvisna od mehanske zgradbe vašega 3D tiskalnika. Trdnejši okvir in ostali deli omogočata višje hitrosti premika brez nevarnosti tresljajev, ki se prenašajo na izdelek.

Višina plasti

Ta parameter določa, kako debela bo vsaka natisnjena plast in tako neposredno vpliva na hitrost tiskalnika. Višja kot je višina plasti, manj plasti bo potrebnih za dokončanje tiskanja in hitreje bo izdelan vaš del. Ko se višina plasti poveča, pa se zmanjša ločljivost/natančnost tiska.

Premer šobe

Premer šobe je del strojne opreme, ki lahko omogoči hitrejše tiskanje. Večji kot je premer šobe, širša bo vsaka natisnjena plast. To lahko odpravi potrebo po več obodnih slojih za doseganje določene debeline stene. Širši premer šobe omogoča tudi večjo višino sloja.

Gostota polnila

Odstotek gostote polnila – notranja struktura, ki podpira zunanjo lupino 3D-tiska – lahko močno vpliva na hitrost tiskanja. Manjša kot je gostota polnila, manj materiala je potrebno, kar lahko skrajša čas tiskanja. Upoštevati morate, da nižje gostote polnila zagotavljajo tudi manj trdnosti kot višje polnilo, zato je treba najti pravo ravnovesje med gostoto polnila in kakovostjo izdelka.

Podporne strukture

Podporne strukture, ustvarjene za ojačitev/podporo različnih delov tiskanega izdelka, lahko tudi podaljšajo čas, potreben za 3D-tiskanje modela. Podporni vzorci, gostote in druge nastavitve bodo vplivale na čas tiskanja podpor in seveda celotnega tiskanja. Če svoj model pravilno usmerite na tiskalno posteljo in zmanjšate podpore, lahko tudi pospešite čas tiskanja.

Naknadna obdelava

Ko je 3D tisk odstranjen iz tiskalne postelje, je potrebna določena stopnja naknadne obdelave. Za prototipe in domače izdelke so lahko časi naknadne obdelave minimalni. Za dele za končno uporabo ali vizualne prototipe pa je lahko naknadna obdelava zahtevna.

Odstranitev podpore

Če je bil vaš 3D model natisnjen s podporami, je odstranitev le teh obvezen korak. Enostavnost odstranitve je močno odvisna od vrste in števila podpornih nosilcev. Nekatere nosilce je mogoče odstraniti ročno v samo nekaj sekundah, medtem ko so za druge potrebna posebna orodja za rezanje, da ne poškodujete 3D-tiska. Najlažjo in pogosto najhitrejšo odstranitev podpor lahko dosežete z uporabo 3D-tiskalnika z dvojnim ekstrudiranjem in uporabo topnega podpornega materiala, ki se preprosto raztopi.

Brušenje in poliranje

Brušenje in poliranje sta nujna koraka za 3D-tiskane izdelke, ki potrebujejo fino površinsko obdelavo. Ker sta oba koraka ročna – zahtevata uporabo brusnega papirja, polirne paste ali krpe – sta lahko zelo zamudna, zlasti za večje natise.

Mehanske metode, kot sta vrtanje in peskanje, so bolj zapletene, a predstavljajo hitrejše možnosti za večje serije.

Temeljni premaz in lakiranje

Drugi neobvezni koraki naknadne obdelave so temeljni premaz, barvanje in premazovanje. Čas, ki ga potrebuje vsak od teh korakov, je v celoti odvisen od uporabljene tehnike (na primer nanašanje s pršenjem, nanašanje s potapljanjem ali ročno barvanje), pa tudi od obsega 3D-tiska in velikosti serije. Na primer, premaz s potapljanjem lahko pospeši naknadno obdelavo serij delov, medtem ko je premaz z brizganjem lahko učinkovitejši za velike natise.

Zaključki

Hitrost 3D tiskanja ni tako preprosta kot poznavanje hitrosti tiskalne glave mm/s: veliko drugih dejavnikov vpliva na to, kako dolgo bo trajalo dokončanje 3D tiskanja. V fazi predprocesiranja je mogoče pripravo modela, rezanje in izbiro parametrov optimizirati za hitrejšo obdelavo.

V fazi tiska različne nastavitve in izbire strojne opreme neposredno vplivajo na hitrost in kakovost 3D-tiska. Stopnja naknadne obdelave, ki je potrebna za 3D-tiskan izdelek po metodi FFF, močno vpliva na to, kako dolgo traja, da pridemo od 3D-modela do končnega dela.

Z optimizacijo teh različnih korakov in razumevanjem povezave med hitrostjo tiskanja in kakovostjo delov lahko dosežete hitrejše hitrosti tiskanja in na splošno učinkovitejši postopek tiskanja.

Želite izvedeti več? Potem se udeležite BigRep webinarja na sledeči povezavi: https://bigrep.com/webinars/6-time-factors-about-the-bigrep-pro/