МД (1194692), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Единственным недостатком можно считать достаточно высокую стоимость материала, что в немалой степени обуславливаетсяограниченным производством.1.5.15 Имитаторы металлов (BronzeFill)Металлы привлекают сторонников аддитивного производства с ранних днейтехнологий 3D-печати (рисунок 34). К сожалению, печать чистыми металламии сплавами вызывает массу трудностей, непреодолимых для большинства методов 3D-печати.
Полностью функциональные металлические изделия можнопроизвести только с помощью таких технологий, как SLS, DLMS или EBM,требующих использования промышленных установок, чья стоимость исчисляется сотнями тысяч долларов. В то же время, имитаторы металлов успешно используются в струйной 3D-печати (3DP), где формирование изделий происходит из металлических порошков, частицы которых скрепляются наносимымсвязующим материалом. В FDM/FFF печати металлические имитаторы лишьпоявляются на свет.Рисунок 34 – Пример модели из имитатора металлаИнтересным примером служит BronzeFill – фактически, прозрачный PLAпластик с наполнителем из микрочастиц бронзы.
Материал, в настоящее время72проходящий бета-тестирование, должен доказать пригодность для использования в любых принтерах, предназначенных для работы с полилактидом.Готовые изделия легко поддаются полировке, достигая высокого внешнегосходства с цельнометаллическими изделиями. В то же время стоит учитывать,что связующим элементом материала является термопластик, с соответствующими механическими и температурными ограничениями.1.6 Сравнительный анализ расходных материаловВыбор пластика для печати должен быть обусловлен следующими несколькими параметрами: возможности 3D принтера; требования к качеству поверхности, точности детализации и эксплуатационным характеристикам готовых изделий; цветность; область применения.Ниже, в Таблице 3 представлен сравнительный анализ по ключевым характеристикам наиболее востребованных в персональной 3D печати видов пластика.Таблица 3 – Сравнительный анализ материалов печати пластикаPLAHIPSPVAPA(нейлон)PET1,021,061,251,351,131,38-142202601,21,25190220220-260190-200180-24523024026023026019024524011070908012065данетданетданетСвойствоABSПлотность, кг/м31,01Температура плавления, °СТемпература печати первогослоя, °СТемпература стола дляпечати , °СНужна печать плота(RAFT),73Продолжение таблицы 3Индекс текучестирасплавленного пластика, г/10 мин.Предел текучести, MpaОтносительное удлинениепри разрыве, %Предел прочности приизгибе , MpaМодуль упругости приизгибе, MpaУдарная прочность снадрезом, KJ/m2Диаметры пластиковыхнитей, ммЦвета1,437,86,81,5-3,516фев.2540,9626,562,63–785020,864,4365,29–2520-3545,4465,0232,94–70451948,452504,42279,9–2500207522,114,2810,89–23113,00/1,75 3,00/1,75 3,00/1,75 3,00/1,75 3,00/1,75широкий выборнатуральный3,00/1,75прозрачныйСравнительный анализ материалов печати FDM показал, что на данный момент параметры печати данных материалов находятся в рамках заданных производителями значений и способны элементарным образом быть заданными влюбой существующей на данный момент программе-слайсере.
Программныйкомпонент в данном аспекте трехмерной печати задается лишь разницей выходных параметров g-кода. G-код в привязке к свойствам пластика задает температуру экструдирования (объем выдавливания пластика), диаметр нити, итемпературу нагрева как пластика как и экструдера.1.7 Результаты ситуационного анализаПри изучении как программного, так и физического уровня трехмерной печати выявлено, что на данный момент активно развиваются технологии трехмерной печати. Если физический уровень трехмерной печати в рамках проектирования 3D принтеров и создания новых материалов для трехмерной печати впервую очередь для работы по технологии FDM стабильно удовлетворяет запросам конечных потребителей, то в рамках программной составляющей74наблюдаются пробелы, связанные с недостаточной проработкой вопросов, связанных с инженерным анализом отправляемых на трехмерную печать объектов.Одним из наиболее актуальных направлений исследования является почтиполное отсутствие в современных программах-слайсерах средств автоматизированного повышения соотношения скорость-качество и прочностных характеристик.
При трехмерной печати по технологии FDM скорость печати можноповысить с помощью увеличения таких параметров как:1) уменьшение процента заполнения;2) уменьшение толщины внешней стенки;3) увеличение толщины слоя при обходе контура;4) повышение объема выдавливаемого пластика за счет увеличения скорости движения экструдера.К сожалению, уменьшение процента заполнения и толщины внешней стенки приводят к проблемам с прочностными характеристиками, а увеличениескорости движения экструдера ведет к ухудшению качества поверхности.Соответственно, выдвинем возможность программного увеличения скорости печати с помощью адаптивного подхода к динамически задаваемой толщине слоя в зависимости от сложности внешнего контура модели, которыйпроходит печатающая головка экструдера.752 АНАЛИЗ ПЕЧАТИ ПО ТЕХНОЛОГИИ FDM2.1 Типология проблем трехмерной печати по технологии FDMК сожалению, на данный момент, в связи с молодостью самой технологии,методология 3D-печати проработана, в том числе, в отечественных источниках,недостаточно, что ведет за собой необходимость индивидуального изученияметодик и особенностей печати, в первую очередь, тел сложных форм, для выпуска качественных изделий.На данный момент, не существует строгих стандартов для трехмерной печати, в том числе, по технологии FDM [8].
Так, одной из немногочисленных организаций, занимающихся разработкой международных стандартов на 3Dпринтеры и технологии 3D-печати, выступает Международная электротехническая комиссия (МЭК), которая работает, в первую очередь, над созданием иусовершенствованием стандартов на электрические компоненты, устанавливаемые в 3D-принтеры [7]. Другой организацией, занимающейся стандартизациейв области аддитивных технологий является ASTM International, занятой впервую очередь стандартами для повышения совместимости систем управления3D-принтерами с системами проектирования на уровне файлов.Таким образом, на сегодняшний день строго регламентированная стандартизация в области технологий аддитивного производства отсутствует, что сказывается, например, на производстве ABS и PLA пластика для FDM принтеров– различные производители нередко не заботятся о соблюдении, например,диаметра пластиковой нити.
Несмотря на наличие негласно общепринятыхстандартов для диаметра пластика в 1,75; 2,85; 3,00 мм, отклонение от данногозначения у некоторых производителей составляет до 0,5 мм, что может привести к недоэкструзии в процессе печати или к засору сопла.Аналогичная ситуация складывается и со свойствами пластика – из-за отсутствия строгих стандартов, производители держат состав пластика в секрете,от чего предугадать поведение пластика при печати можно только опытным76практическим методом, что вызвано невозможностью предсказать физическиеи прочностные характеристики, основываясь только на общих сведениях отпроизводителя [10]. Такая ситуация ведет к затратам времени и материала натестовую печать, выводит на первый план необходимость для каждого конечного пользователя, работающего в сфере аддитивных технологий, проводитьтесты самостоятельно, в том числе экспериментируя с химическими свойствами материала.
Стоит также упомянуть про отсутствие у многих производителейпластика строгой приверженности к указанию точных данных о цвете пластика,так как указание точного оттенка филамента (например, в расцветке RGB)можно встретить не у всех.Еще одним слабым моментом является температура печати, которая указывается производителями с крупным разбросом, что так же вынуждает потребителя проводить множество функциональных тестов.Огромное значение имеет настройка параметров печати через программуслайсер для генерации g-кода (например, Cura), в который переводятся данные3D-модели для дальнейшего восприятия принтером.2.2 Проблема статически заданной толщины слояВ процессе решения проблем, возникающих при печати тонкостенных конструкций, оболочек, моделей со сложной топологией и т.д.
помимо механических исправлений, существует возможность создания программного кода дляслайсера с целью стабильного создания 3D моделей без потерь времени и материалов от ошибок в процессе печати.Требования к алгоритму генерации g-кода: алгоритм должен быть устойчив к моделям со сложной топологией; генерируемая «заливка» модели внутри должна быть изменяющейсяплотности, так чтобы ближе к стенкам модели или к узким местам сетка былаплотнее, а дальше – более разряженной; наиболее удачный алгоритм, по подобию сетки Вороного.77При создании 3D моделей выявилось, что при создании моделей сложныхформ одни элементы модели нуждаются в одной толщине слоя, а другие в другой. При печати тонким слоем одинаковых сечений объектов со сложными контурами и простыми тратится значительное время печати.
Это приводит к ухудшению качества в критических моментах [13].Чем выше время печати, тем хуже это сказывается на износе принтера, т.к.при долгом нагревании и поддержании температуры на экструдере он засоряется, что негативно сказывается на качестве печати, также тратится значительнобольше электричества, тратится технический ресурс станка и т.д. В местах моделей, где сечение не изменяется или изменяется плавно, завышенная высотаслоя не влияет на качество и технические параметры печати. Следует отметить,что такие элементы как поддержки, которые не должны обладать высоким качеством, следовательно, их можно печатать с высоким слоем печати.Проблема решается общим увеличением толщины всех слоев, что увеличивает скорость печати, однако не на всех типах форм это сказывается положительно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
