Библия 3D-печати: оптимизация печати по технологии SLS
×
8 800 550 40 45
(звонок бесплатный)

Библия 3D-печати: оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

Библия 3D-печати: оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

В любой сфере производства большое значение имеет оптимизация технологических процессов. Индустрия массовой трёхмерной печати достаточно молода, но подчиняется тому же принципу.

 

Если оценивать 3D-печатные детали по трёхсторонней шкале — Качество, Время вывода на рынок и Стоимость за кубический сантиметр — то SLS-печать зачастую предстаёт более выгодным предложением по сравнению с традиционными технологиями производства (например, литьём под давлением). SLS-печать позволяет создавать чрезвычайно сложные и прочные функциональные детали с высоким качеством поверхности, которые не требуют сборки (3D-принтер может выращивать их целиком). Это даёт инженерам возможность проектировать и создавать объекты самой сложной геометрии, экономя при этом время и деньги. А наилучший результат обеспечивает использование многочисленных технологических приёмов и уловок, разработанных индустрией для оптимизации процесса 3D-печати.

 

Ключевые факторы, которые надо учитывать при оптимизации моделей — это трение, достаточная прочность и возможность удаления излишнего порошка, который остаётся внутри напечатанной детали. Самый простой в обращении параметр — это именно удаление остаточного порошка. Для этого, чаще всего, в ненагруженных сторонах детали оставляют одно-два отверстия, через которые полимер можно выдуть сжатым воздухом. При этом следует помнить, что нейлоновый порошок является достаточно хорошим материалом-медиатором. То есть, его можно оставить в полости изделия в тех местах, где будет происходить трение (незначительное) с другими деталями. Для противодействия более сильному трению, которое генерирует заметное количество тепла, в конструкцию придётся добавить подшипники.

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

 

Другие инженерные приёмы, которые позволяют оптимизировать параметры готовых деталей

 

«Слёзки». Если вам нужно внедрить точку соединения компонентов внутрь канала (например, в воздухозаборнике) — спроектируйте аэродинамичный узел в виде «слёзки», который не будет мешать потоку воздуха, но обеспечит достаточную прочность для крепления.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Полимерные подшипники. Как уже говорилось, нейлон является естественным фрикционным медиатором, а потому хорошо подходит для печати внутренних подшипников для деталей, которые не будут подвергаться длительным нагрузкам и трению. В случае продолжительных нагрузок, генерирующих много тепла, лучше предусмотреть в конструкции загрузочный порт для керамических подшипников. После загрузки такой порт можно будет запаять.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Сильфоны.  SLS-печать хорошо подходит для создания гибких сочленений сильфонного типа. Но при этом следует учитывать технологические нюансы материалов. Так, нейлон достаточно плохо выдерживает многократные сгибания-разгибания, особенно с высокой амплитудой. Для печати сильфонов, предназначенных для таких нагрузок, лучше использовать порошки на базе полиэтилена. Другой нюанс — круглые сильфоны работают лучше всего, когда могут равномерно распределить точки приложения растягивающего усилия по всему диаметру поперечного сечения. Любое отклонение от круглой формы будет приводить к неравномерному накоплению напряжений. В данном случае лучше спроектировать конструкцию по принципу «сильфона Дирдорффа», который представляет собой серию перемежающихся прямоугольников. Однако имейте в виду — сочленение с таким профилем более чувствительно к концентрации напряжений в силу малого радиуса углов.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Слепые каналы. Слепые каналы представляют проблему для удаления остаточного порошка. Решение лежит на поверхности — сделайте так, чтобы они перестали быть слепыми. Добавьте небольшое отверстие диаметром более 2 мм у основания, через которое можно будет выдуть лишний полимер.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Кнопки. Существует множество подходов к проектированию встроенных кнопок. Однако есть несколько общих нюансов, которые следует учесть вне зависимости от выбранного дизайна. Во-первых, оставьте зазор не менее 0,3 мм между кнопкой и отверстием, в котором она будет двигаться, чтобы избежать случайного спекания. Во-вторых, ещё на этапе CAD-проектирования лучше предусмотреть финальное положение кнопки выше, чем планировалось изначально. Это вызвано тем, что нейлоновые «рессоры» интегрированных кнопок имеют тенденцию к быстрой (но абсолютно допустимой) деформации.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Клетки. SLS прекрасно подходит для печати множества мелких и сложных деталей. Чтобы не растерять такие детали во время распаковки и пост-обработки, спроектируйте вокруг них тонкую защитную клетку с прутьями толщиной около 1 мм и просветами около 5 мм.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Многозвенные цепи. Сложная геометрия цепей и их переплетений открывает большой простор для творчества инженеров и дизайнеров. Профессиональный совет: при проектировании цепи (или их переплетения — например, 3D-печатной кольчуги) задайте толщину базового звена >0,75 мм, оставьте просветы между звеньями более 0,5 мм, а сами звенья сделайте полигональными как в продольном, так и в поперечном сечении. Это радикально уменьшит размер STL-файла и значительно ускорит процесс проектирования. Само же полотно кольчуги сложите в CAD в несколько слоёв, чтобы уменьшить объём, который она займёт в камере выращивания.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Пружины. Самым важным аспектом проектирования 3D-печатных пружин является укрепление точек их присоединения к другим деталям. Добавьте в эти точки так много скрепляющего пластика, сколько позволяет дизайн вашей детали. Как и в случае с рессорами (пункт «Кнопки») финальная форма, которую примет готовая пружина, станет понятна только после нескольких циклов растяжения-сжатия.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Каркасы усиления и рёбра жёсткости. SLS-печать позволяет создавать высокооптимизированные изделия невероятной  геометрии и пространственной сложности. Для поддержки и укрепления подобных конструкций следует щедро использовать усиливающие каркасы, интегрированные в саму структуру деталей. В традиционных методах производства создание подобных каркасов является дорогостоящей операцией, но SLS устраняет любые дополнительные издержки, связанные со сложностью геометрии.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Герметизация соединений. Для надёжной герметизации соединения предусмотрите в модели радиальный канал и два порта — ввода и вывода, как на приведённом рисунке. После соединения деталей залейте в канал двухкомпонентную эпоксидную смолу и протяните её с помощью вакуумного насоса. ВАЖНО! Насос должен работать только на втягивание, и ни в коем случае не на выдувание. Иначе смола с большой вероятностью выберет путь наименьшего сопротивления и не заполнит канал на 100%. Правильно загерметизированное таким образом соединение уже не удастся разобрать, не разрушив сами детали.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Интегрированные шарниры. SLS-печать и полимерный порошок отлично подходят для создания осевых шарнирных соединений, состоящих из сферических элементов, которые движутся во внутренних пазах. Такое соединение получается очень точным и развивает низкое трение при весьма высокой стабильности. Единственный нюанс — необходимо предусмотреть зазор в 0,2 мм между сферической частью шарнира и стенками паза, чтобы избежать случайного спекания. Также рекомендуется продолжить канал паза и вывести его на торец детали, чтобы удалить излишний порошок.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Гибкие шарниры. Технология SLS не оптимальна для создания гибких шарнирных соединений. Причина — такие шарниры изначально спроектированы и оптимизированы для литья под давлением. Поведение же применяемого в SLS нейлона отличается от поведения литых термопластиков — в частности, он хуже реагирует на циклические деформирующие нагрузки. Впрочем, SLS вполне подходит для печати шарниров, которые планируется согнуть всего один раз, а затем держать в закрытом состоянии. В таком случае рекомендуется опустить весь узел в кипящую воду на 10 минут, чтобы прокалить нейлон перед деформацией.

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

Решётки. Решётчатые структуры весьма привлекательны с инженерной точки зрения, поскольку придают детали высокую прочность, одновременно снижая массу. Также, они хорошо поглощают энергию и могут применяться для создания эффективной термической или акустической изоляции. Однако проектирование решётчатых конструкций весьма нетривиальный и трудоёмкий процесс, поэтому мы рекомендуем написать макрос или использовать стороннее ПО, специально созданное для этой цели.

 

 

Оптимизация трёхмерной печати по технологии SLS

 

[Продолжение следует]

 

 

 

Метки: , , ,

Читайте ранее:
Опыт Can Touch: 3D-печать корпусов телеметрических датчиков
3D-печать корпусов телеметрических датчиков

Сегодня мы расскажем вам, как сэкономили нашему заказчику время (много) и деньги (очень много), применив технологию SLS-печати для производства большой...

Закрыть
Загрузите 3D-модель (stl) и узнайте стоимость 3D-печати Быстрое прототипирование функциональных изделий с помощью 3D-печати Самый большой выбор материалов и технологий в России Примеры изделий созданыых с помощью технлогий 3D-печати