ابدأ بالسؤال الذي يجب أن يجيب عليه النموذج الأوّلي
النموذج الأوّلي هو اختبار. قبل اختيار عملية الطباعة، حدد ما يحتاج الجزء إلى إثباته. هل يتحقق من مظهر المنتج في اليد ؟ ما إذا كانت المفاجئة تناسب ؟ ما إذا كانت الأقواس تبرئ جيرانها ؟ ما إذا كان يمكن تسليم عشرين وحدة للمختبرين الأسبوع المقبل ؟
يجيب كل من SLA و SLS و MJF على هذه الأسئلة بشكل مختلف. جميع العمليات الثلاثة ناضجة ومتاحة على نطاق واسع، ويمكن للثلاثة إنتاج نماذج أوّلية جيدة. يعتمد الخيار الأفضل على العقار الذي تختبره، وليس على الجهاز الأحدث.
كيف تعمل كل عملية، باختصار
SLA (الطباعة الحجرية المجسمة)
يعمل الليزر أو الضوء المسقط على علاج الراتنج السائل بطبقة رقيقة واحدة في كل مرة. يتم بناء الأجزاء على دعامات، والتي يتم إزالتها بعد ذلك، ثم يتم غسلها ومعالجتها بعد ذلك بضوء الأشعة فوق البنفسجية. يبلغ سمك الطبقات عادة حوالي 0.025–0.1 مم، لذلك تكون الأسطح ناعمة وتظهر التفاصيل الدقيقة بشكل حاد.
SLS (التلبيد الانتقائي بالليزر)
يدمج الليزر مسحوق النايلون، طبقة تلو الأخرى، في سرير ساخن. يدعم المسحوق المحيط الجزء، لذلك لا توجد حاجة إلى هياكل دعم. عادة ما تكون الطبقات حوالي 0.1 مم. تخرج الأجزاء بسطح محبب وغير لامع قليلاً وهي صلبة بما يكفي للاختبار الوظيفي.
MJF (الصهر متعدد النفاثات)
يقوم رأس الطباعة بإيداع عوامل الصهر والتفصيل على طبقة من مسحوق النايلون، وتقوم طاقة الأشعة تحت الحمراء بدمج المناطق المعالجة، طبقة واحدة في كل مرة. مثل SLS، يدعم المسحوق الأجزاء. عادة ما تكون الطبقات حوالي 0.08 ملم. عادة ما تكون الأجزاء رمادية كما هي مطبوعة وغالبًا ما تكون مصبوغة باللون الأسود. تتشابه الخصائص إلى حد كبير مع نايلون SLS.
مقارنة جنبًا إلى جنب
| الممتلك | SLA | SLS | MJF |
|---|---|---|---|
| المواد النموذجية | راتنجات قياسية وصعبة وواضحة ومرنة وعالية الحرارة | PA12، PA11، PA مملوء بالزجاج | PA12، PA11، PA مملوء بالزجاج، TPU |
| ارتفاع الطبقة النموذجي | ~0.025–0.1 mm | ~0.1 mm | ~0.08 mm |
| السطح كما هو مطبوع | ناعم ؛ علامات دعم على جانب واحد | غير لامع، محبب قليلاً | غير لامع، محبب قليلاً، مصبوغ في كثير من الأحيان |
| الدعامات | مطلوبة | غير مطلوب | غير مطلوب |
| الحد الأدنى النموذجي للجدار | ~0.5–1.0 mm | ~0.7–1.0 mm | ~0.7–1.0 mm |
| الدقة النموذجية | حوالي ±0.1–0.2 مم على الأجزاء الصغيرة | حوالي ±0.3 مم على الأجزاء الصغيرة | حوالي ±0.3 مم على الأجزاء الصغيرة |
| القوّة | هش إلى متوسط، يعتمد على الدرجة | جيد | جيد |
| استقرار على المدى الطويل | بعض الراتنجات تزحف أو صفراء مع الأشعة فوق البنفسجية | مستقر | مستقر |
| الأجزاء الشفافة | ممكن مع راتنج شفاف وتشطيب | No | No |
أرقام الدقة أعلاه هي نقاط انطلاق نموذجية للأجزاء الصغيرة. تقلل الأجزاء الكبيرة والجدران الرقيقة والامتدادات غير المدعومة من الدقة، وتختلف النتائج بين الآلات والمواد.
الاختيار حسب ما تختبره
المظهر وبيئة العمل
بالنسبة للنماذج التي سينظر إليها الناس ويحتفظون بها، عادة ما تكون اتفاقية مستوى الخدمة هي الخيار الأول. يأخذ السطح الأملس الطلاء جيدًا، ويبقى النص الناعم والحواف هشًا، ويمكن أن تظهر الراتنجات الشفافة أجزاء داخلية أو أنابيب خفيفة. خطط لعلامات الدعم على جانب واحد ؛ اطلب توجيه الوجه التجميلي بعيدًا عن الدعامات.
نوبات الإطباق والمفصلات والاختبارات الوظيفية
بالنسبة للأجزاء التي تنثني أو تقطع معًا أو تطرق، فإن النايلون من SLS أو MJF هو الخيار الأكثر أمانًا. يتفاوت PA12 مع الانحناء المتكرر بشكل أفضل بكثير من معظم الراتنجات، مما يجعله مناسبًا للمفصلات الحية وتجارب الملاءمة السريعة. توقع أن يشعر السطح بالرمل قليلاً ؛ يمكن تنعيمه عن طريق معالجة البخار أو البخار إذا لزم الأمر.
اختبارات الملاءمة وتجارب التجميع
للتحقق من أن الأجزاء تتناسب مع بعضها البعض، تعمل جميع العمليات الثلاث. توفر اتفاقية مستوى الخدمة أدق التفاصيل ؛ تكون أجزاء النايلون أكثر صلابة إذا تم تجميعها وتفكيكها عدة مرات. اترك الخلوص بين الأجزاء المطبوعة للتزاوج. حوالي 0.2–0.5 مم هي نقطة انطلاق نموذجية، اعتمادًا على الحجم والعملية.
دفعات صغيرة للمختبرين
عندما تحتاج إلى العديد من الأجزاء الصغيرة في وقت واحد، فإن عمليات المسحوق لها ميزة. يمكن تداخل الأجزاء في جميع أنحاء حجم البناء وليس فقط على لوحة البناء، لذلك يمكن أن يحمل البناء الكامل العديد من الوحدات. غالبًا ما يتم اختيار MJF للحصول على مظهر ثابت عبر دفعة، خاصة عند صبغه باللون الأسود.
ملاحظات المواد للنماذج الأولية
راتنجات قياسية وصعبة
توفر راتنجات SLA القياسية أفضل التفاصيل ولكن يمكن أن تكون هشة، لذلك قد تنغلق المشابك الرقيقة على المجموعة الأولى. تتداول الراتنجات القوية أو المتينة القليل من التفاصيل للحصول على مقاومة أفضل للتكسير وهي طريقة افتراضية جيدة لأجزاء اتفاقية مستوى الخدمة الوظيفية.
راتنجات عالية الحرارة وواضحة
تحافظ الراتنجات عالية الحرارة على شكلها بالقرب من المكونات الساخنة أو في اختبارات الحرارة القصيرة. تحتاج الراتنجات الشفافة إلى الصنفرة والورنيش لتصبح شفافة حقًا ؛ كما هو مطبوع تبدو متجمدة.
PA12 و PA11
PA12 هو النايلون للأغراض العامة لـ SLS و MJF، مع صلابة جيدة وثبات الأبعاد. PA11 أكثر مرونة إلى حد ما ومقاومة للصدمات، مما يساعد على المفصلات والأجزاء التي ترى الانحناء المتكرر.
درجات معبأة ومرنة
يضيف النايلون المملوء بالزجاج صلابة ومقاومة للحرارة ولكنه يقلل من المتانة. يوفر البولي يوريثين الحراري على أنظمة المسحوق أجزاء شبيهة بالمطاط لموانع التسرب والمقابض والمصدات.
التوجيه والانكماش والتوقيت
كل جزء مطبوع له اتجاه بناء، والخصائص مختلفة قليلاً على طوله. تكون أجزاء اتفاقية مستوى الخدمة أقوى داخل كل طبقة ؛ أجزاء المسحوق أقرب إلى التوحيد ولكنها لا تزال تستفيد من التوجيه المدروس. يمكن أن تشوه الألواح المسطحة والرقيقة في عمليات المسحوق أثناء تبريدها، لذلك تساعد الأضلاع أو المنحنى الطفيف في إبقائها مسطحة.
خصص وقتًا للمعالجة اللاحقة عند التخطيط لجدول الاختبار. تحتاج أجزاء اتفاقية مستوى الخدمة إلى الغسيل وإزالة الدعم والمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية. يجب أن تبرد أجزاء المسحوق في السرير قبل إزالتها وتنظيفها، مما يضيف وقتًا بعد انتهاء الطباعة. تضيف الأجزاء المطلية أو الملساء المزيد من الخطوات. لمراجعة التصميم في تاريخ محدد، اذكر التاريخ عند طلب الأجزاء حتى يمكن اختيار العملية والتشطيب ليناسبها.
نصائح التصميم التي تنطبق على الثلاثة
- حافظ على الجدران فوق الحد الأدنى النموذجي وتجنب الميزات الطويلة والرقيقة غير المدعومة
- أضف شرائح حيث تلتقي الجدران ؛ تركز الزوايا الداخلية الحادة الإجهاد
- أقسام صلبة كبيرة مجوفة وإضافة ثقوب الهروب بحيث يمكن إزالة الراتنج أو المسحوق
- توجيه الثقوب والميزات الهامة بحيث تكون دقيقة في اتجاه البناء الذي تختاره
- خيوط النموذج فقط للأحجام الخشنة ؛ بالنسبة للخيوط الدقيقة، استخدم الحشوات أو الصنبور بعد الطباعة
- اذكر الوجوه التجميلية بحيث يمكن أن يفضلها اتجاه البناء
خيارات التشطيب
| التشطيب | SLA | SLS / MJF | الملاحظات |
|---|---|---|---|
| دعم الإزالة والصنفرة | ستاندر | لا يحتاج | دعامات دعم مغطاة بالرمل على أجزاء اتفاقية مستوى الخدمة |
| تفجير الخرز | اختياري | ستاندر | يزيل المسحوق السائب ؛ حتى المظهر غير اللامع |
| صباغة | غير منتظمة | شائع (أسود) | لون موحد من خلال الطبقة السطحية |
| الطلاء التمهيدي والطلاء | جيد جدًا | جيد بعد التنعيم | أفضل طريق للحصول على مظهر شبيه بالإنتاج |
| تنعيم البخار أو المواد الكيميائية | غير منتظمة | يوجد | يغلق وينعم أسطح النايلون |
| حشوات ملولبة | ممكن | شائع | تعمل الحشوات المضبوطة بالحرارة بشكل جيد في النايلون |
عندما لا تكون الطباعة أفضل نموذج أوّلي
إذا كان النموذج الأولي يجب أن يكون مصنوعًا من مادة الإنتاج، أو يجب أن يحمل تفاوتات ضيقة، ففكر في طرق أخرى. يمكن أن ينتج التصنيع باستخدام الحاسب الآلي نماذج أولية من الألمنيوم الحقيقي أو الصلب أو البلاستيك الهندسي. يمكن أن ينتج صب اليوريثان دفعات صغيرة من الأجزاء الشبيهة بـ ABS أو الشبيهة بالمطاط مع أسطح تجميلية جيدة من قالب السيليكون. تكلف هذه الخيارات أكثر لكل جزء بكميات منخفضة جدًا ولكن لا يمكن لطباعة الإجابة على الأسئلة، مثل كيفية تصرف درجة معينة تحت الحمل.
دليل القرار العملي
- هل تحتاج إلى نموذج سلس أو مفصل أو شفاف ؟ اختر اتفاقية مستوى الخدمة.
- هل تحتاج إلى أجزاء صلبة تنثني أو تقطع أو تقرع ؟ اختر نايلون SLS أو MJF.
- هل تحتاج إلى العديد من الأجزاء الصغيرة والمتسقة بسرعة ؟ MJF أو SLS، متداخلة في بناء واحد.
- هل تحتاج إلى مادة الإنتاج أو التفاوتات الضيقة ؟ ضع في اعتبارك التصنيع باستخدام الحاسب الآلي أو صب اليوريثان.
الخطوات المقبلة
قم بتحميل ملفات STL أو 3MF أو STEP من خلال نموذج عرض الأسعار واختر عملية لكل جزء، أو اترك ملاحظة تصف ما يجب أن يثبت النموذج الأوّلي. سيوصي مهندس المراجعة بالعملية والتوجه والانتهاء قبل التسعير.