Zašto se moj 3D odštampani dio iskrivljuje?

Šta je iskrivljenje u 3D štampanju?

Iskrivljenje se dešava kada se štampani deo deformiše u odnosu na predviđenu CAD geometriju zbog neujednačenih unutrašnjih naprezanja koji se razvijaju tokom grejanja, hlađenja ili skrućivanja.

Fizika iza problema (na jednostavnom engleskom)

Materijali se šire kada se zagrevaju i skupljaju kada se ohlade. U 3D štampi, različiti dijelovi dijela hlade se različitim brzinama, stvarajući temperaturne gradijente. Ovi gradijenti stvaraju zaostala naprezanja koja povlače dio iz oblika. Materijali sa većim stepenom skupljanja ili lošim upravljanjem toplotom su posebno ranjivi. Ovi osnovni uzroci izobličenja 3D štampanja pojavljuju se u SLS, SLM i drugim aditivnim procesima.

Iskrivljenje naspram distorzije u odnosu na skupljanje Koja je razlika?

Timovi često miješaju ove pojmove, što otežava komunikaciju sa dobavljačima:

Skupljanje: Predvidljivo smanjenje ukupne veličine.

Savijanje: Neravnomjerno savijanje ili zakrivljenost, obično na rubovima i ravnim površinama.

Distorzija: Svako šire geometrijsko odstupanje, uključujući uvijanje ili pomicanje karakteristika.

Jasna terminologija pomaže pri rješavanju problema kako popraviti iskrivljenje metalnih 3D ispisa ili SLS dijelova.

Koliko ozbiljno može postati? (Pravi brojevi)

Ozbiljnost iskrivljenja uvelike varira. Evo praktičnog mjerila zasnovanog na stvarnim podacima o proizvodnji:

Tabela 1: Tipični opseg savijanja/skupljanja prema procesu i materijalu

Napomena: Opsezi zasnovani na EOS-u i industrijskim podacima. Stvarni rezultati u velikoj mjeri zavise od geometrije, parametara i naknadne{1}} obrade.

Savijanje u najlonskom 3D štampanju

Najlon (PA12 i PA11) je-materijal za funkcionalne dijelove, a ipak ostaje jedan od polimera-sklonih savijanju.

Zašto je najlon (PA12 / PA11) sklon vlazi i toplotnom stresu

Mnogi inženjeri pretpostavljaju da su SLS najlonski dijelovi imuni na savijanje jer okolni prah pruža podršku. U stvarnosti, najlonska jaka apsorpcija vlage i kristalna struktura uzrokuju velike pomake u dimenzijama. U našem proizvodnom iskustvu, dijelovi odštampani s visokim sadržajem recikliranog praha mogu vidjeti povećanje savijanja za 30-50% zbog nedosljednog ponašanja skupljanja. To čini strategije savijanja od najlona PA12 bitnim.

Specifični scenariji gdje najlonski dijelovi otkazuju geometrija

Veliko savijanje kućišta od SLS najlona, ​​strukture sa tankim-zidovima i asimetrični dizajn često ne ispunjavaju zahtjeve za ravnost. Vidjeli smo da klijenti iz zrakoplovstva i automobilske industrije dobivaju inače jake dijelove koji ne bi mogli zadovoljiti tolerancije montaže u funkcionalnim kućištima savijanja prototipa.

Provjereni popravci za iskrivljenje najlona

Dizajn: Koristite ujednačenu debljinu zida (izbjegavajte velike ravne površine), dodajte rebra za ojačanje i uključite simetriju.

Proces: Održavajte optimalne stope osvježavanja praha (obično<50% aged powder) and controlled cooling.

Naknadna{0}}obrada: žarenje sa prilagođenim učvršćivačima za ublažavanje stresa.

Sposobna usluga najlonske 3D štampe ili fabrika za najlon 3D štampanje treba da označi ove rizike tokom DFM pregleda i predloži prilagođavanja pre izgradnje.

Iskrivljenje u TPU-u i štampanje fleksibilnog materijala Druga vrsta problema

Fleksibilni materijali predstavljaju jedinstvene izazove deformacije.

Zašto se fleksibilni materijali ponašaju drugačije pod toplinom

TPU ima nizak modul elastičnosti, što ga čini otpornim na pucanje, ali je sklon izobličenju TPU fleksibilnog dijela zbog elastičnog puzanja ili trajnog stvrdnjavanja pod dugotrajnom toplinom ili opterećenjem.

Uobičajeni načini kvara u TPU SLS dijelovima

Brtve, fleksibilne šarke i prigušivači vibracija su česte žrtve. DokTPU SLS Printing Servicedijelovi obično zadržavaju tvrdoću po Shoreu, mogu izgubiti kritične dimenzije ako se hlađenje ili uvjeti skladištenja ne upravljaju strogo. Ovo se direktno odnosi na to kako spriječiti savijanje u SLS štampi.

Kako nabaviti dimenzionalno stabilne TPU dijelove

Implementirajte odgovarajuće strategije podrške, koristite kontrolirane rashladne uređaje i skladištite dijelove u suhim, temperaturno{0}}stabilnim uvjetima. Praksa skladištenja nakon štampanja može uticati na konačnu geometriju gotovo jednako kao i na samu konstrukciju.

Tabela 2: TPU u odnosu na najlon SLS - Poređenje rizika od izobličenja

Iskrivljenje u metalnom 3D štampanju Najteži problem za rješavanje

Metalni dijelovi često predstavljaju najteže izazove savijanja.

Zašto se metalni dijelovi iskrivljuju više od plastike (i nauka iza toga)

Metali poseduju znatno veću toplotnu provodljivost i koeficijente toplotnog širenja (CTE) od polimera. Brzi ciklusi-hlađenja u procesima Metal 3D Printing Service generiraju ekstremne temperaturne gradijente i značajna zaostala naprezanja, što rezultira deformacijom metala 3D štampe.

Koji metali su najugroženiji?

Tabela 3: Rizik savijanja po metalnom materijalu (DMLS/SLM)

Podaci sintetizirani iz bilješki o aplikaciji Concept Laser / EOS.

Strukture podrške

Oslonci pomažu u sidrenju dijelova i upravljanju toplinom, ali mogu uvesti nova naprezanja tokom uklanjanja. Pametan dizajn uServis 3D štampe metalaminimizira volumen potpore uz održavanje stabilnosti.

Toplinska obrada i oslobađanje od stresa

Često su potrebni žarenje-za ublažavanje naprezanja i vruće izostatičko presovanje (HIP). Vazdušni (AS9100) i medicinski (ISO 13485) projekti imaju posebno stroge kriterijume prihvatanja koje pouzdana fabrika delova za 3D štampanje po meri mora dosledno da ispunjava.

Kako pametna geometrija sprečava iskrivljenje pre početka štampanja

Pravila za debljinu zida koja zapravo funkcionišu

Ciljana ujednačena debljina prilagođena materijalu. Previše tanko (<0.8–1.0 mm for nylon) promotes warping; excessively thick sections can cause internal cracking or sink marks.

Orijentacija izgradnje je važnija nego što većina ljudi misli

Da li je vaš dobavljač razgovarao s vama o orijentaciji izgradnje? Poravnavanje kritičnih površina pod uglovima od 45 stepeni i optimizacija za smer opterećenja može smanjiti savijanje za 40-60% u mnogim slučajevima.

Dodavanje rebara, fileta i simetrije - Praktični DFM savjeti

Ove jednostavne modifikacije efikasno raspoređuju stres. Većina problema sa savijanjem može se spriječiti rano kada radite s tvornicom dijelova za 3D štampu koja pruža detaljne DFM preglede.

Obradi-bočne popravke

Kontrola temperature i brzine hlađenja u zgradi

Ujednačena temperatura komore i postepeno hlađenje su kritični. Budžetskoj opremi često nedostaje preciznost koja je potrebna za dosljedne rezultate.

Kvalitet praha i brzina osvježavanja (specifično za SLS-)

Visoki omjeri odležanog praha uUsluga 3D štampe na najlonui TPU SLS Printing Service izdanja povećavaju varijabilnost skupljanja. Preporučujemo da omjer svježeg praha bude iznad 50% za dijelove s uskom-tolerancijom.

Post-Obrada koja popravlja (ili uzrokuje) iskrivljenje

Ispravno žarenje s učvršćenjima pomaže u oslobađanju naprezanja. Nepravilna CNC obrada, međutim, može dovesti do novih izobličenja. Iskusni timovi proizvođača metalnih 3D štampača pažljivo prate ove korake.

Kontaktirajte sada

Iskrivljenje 3D štampe rijetko je slučajno - ono proizlazi iz međudjelovanja svojstava materijala, dizajnerskih odluka, parametara procesa i stručnosti dobavljača. Dobra vijest je da se većina problema sa iskrivljenjem može u potpunosti spriječiti kada se riješe rano u razvojnom ciklusu.

Spremni da eliminišete probleme sa savijanjem? Pošaljite svoje fajlove danas na besplatni DFM pregled i detaljnu ponudu. Naš tim je specijaliziran za isporuku stabilnih, visoko-kvalitetnih prilagođenih fabričkih rješenja za dijelove za 3D štampanje preko najlona, ​​TPU-a i metala.

Reference

Wohlersov izvještaj 2023: Globalno tržište aditivne proizvodnje i podaci o materijalima

MarketsandMarkets 2024: Prognoza tržišta SLS i metala AM

ASTM F3049 / ISO/ASTM 52900: Standardi za karakterizaciju AM materijala

Tehnički bijeli papiri EOS GmbH: SLS PA12 / TPU podaci o skupljanju

Koncept Laser / EOS Napomene o primjeni: DMLS smjernice za zaostalo naprezanje i toplinsku obradu