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我们已经为Nexa3D的LSPc 3D打印过程汇编了我们的顶级设计技巧。请继续阅读,了解更多关于您需要牢记的指导方针,以便成功使用LSPc技术!   Xometry很高兴为您提供Nexa3D LSPc印刷工艺是我们广泛的增材制造菜单的一部分Xometry即时报价引擎!与任何制造过程一样,考虑到技术的独特方面,仔细设计您的组件以确保最成功的结果是至关重要的。这就是为什么我们汇集了我们的顶级设计技巧,以便您可以使用LSPc在3D打印方面领先一步!在以下章节中,我们将讨论以下与设计相关的主题: 洞 壁厚 线 文本特征 中空和杯状几何形状   提示#1:孔的直径和深度   LSPc使用光固化树脂或光敏聚合物来制造零件。设计者应该考虑表面张力和固化穿透等因素。如果孔太小,它可能会因固化而关闭。同样,太深或没有适当排水的孔可能会在印刷后保留过多的树脂,这些树脂可能会在后处理的UV固化阶段固化。建议的最小孔尺寸将根据孔是否贯通以及材料的透明度而有所不同。下面的图表可以帮助指导你如何相应地确定球洞的尺寸。 专业提示:避免大孔纵横比和盲孔。尽可能在盲孔底部增加通风孔,以帮助在清洁过程中排出多余的未固化树脂。   LSPc的钻孔建议   结构特点 被推荐的 可实现* 盲孔深度 < 3x Hole Diameter < 8x Hole Diameter 通孔长度 < 8x Hole Diameter < 25x Hole Diameter 垂直孔径 > 0.8毫米 > 0.3毫米 非垂直孔径 > 1毫米(不透明树脂) > 2mm(透明树脂) > 0.6毫米 *可通过特殊清洗技术实现,这可能会导致额外的交付时间。   技巧#2:壁厚   与大多数制造工艺一样,应避免在印刷或后处理过程中可能破裂的薄壁。然而,设计师还应记住,由于树脂固化时产生的放热反应,过厚的壁可能会保留大量热量,甚至会阻止完全固化。最佳做法是平衡墙壁厚度,使其既不太厚也不太薄。薄至0.5毫米的独立墙是可能的;然而,越接近这个厚度,失败的风险就越大。厚度大于25毫米的较厚零件或壁是可能的,但可能需要较慢地印刷以控制热量和收缩。   专业提示:保持墙壁厚度在1毫米至5毫米之间,并尽可能保持一致。间距为25:1的支撑肋(即,对于1毫米厚的墙壁,每25毫米设置一个肋)有助于加固墙壁。   技巧3:线程 在LSPc印刷零件中设计螺纹特征时,需要考虑固化、方向和支撑结构。该技术适用于大螺纹形式,如瓶盖。然而,较小螺纹的较细螺距可能会变得具有挑战性。 对于该技术的线程,我们建议遵循以下准则: 尽可能使用较大的螺纹,如M10x1.5或3/8-16 UN;避免低于M4x0.7或#8-32 UN 当垂直于构建平台定向时,印刷线的分辨率最高 对于功能性螺纹,固化后用丝锥或板牙追;请注意,印刷的螺纹可能会因重复紧固而磨损 对于较小的螺纹或使用金属螺栓和螺钉紧固时,使用金属嵌件,如压配合或热固嵌件   技巧4:文本特征   文本可以浮雕,使其从表面突出,也可以雕刻,使其位于表面之下。无论是哪种情况,字符高度和线宽都应该是设计中要考虑的主要因素。线宽是指构成字符的线条的粗细或宽度,其中字符高度是字符从上到下的总垂直尺寸。如果这些方面中的任何一个过于精细,它们可能无法正确解析,从而导致文本难以辨认。请参考下表中的指南,以确保您的文本功能设计适合该流程。 专业提示:避免使用书法或衬线字体,因为它们通常有狭窄的元素。   LSPc的文本建议   文本参数 建议 可实现* 字符高度 > 4毫米 > 2.5毫米 浮雕高度或雕刻深度 > 0.5毫米,或等于线宽 > 0.25毫米 线条宽度 > 0.4毫米 > 0.25毫米 *基于构建方向、字体和其他印刷变量可实现。   技巧5:空心和杯状几何形状   在打印时,考虑零件几何形状如何与零件周围未使用的树脂相互作用非常重要。例如,如果您的零件有一个空心部分,树脂可能会被困在零件内,导致固化过程中的缺陷和问题。当z轴作为打印过程的一部分上升和下降时,向大桶打开打印的杯形特征会产生真空力,该真空力会吸起树脂并对其加压,从而导致打印问题。策略性设计的排水孔有助于缓解这些问题。 请遵循以下指南,了解在设计中添加排水孔的最佳实践: 使用多个尺寸至少为3毫米的排水孔 如果只有一个排水孔,尺寸至少为5毫米 将排水孔放在角落或液体自然流向的地方 在杯形特征的底部增加通风孔,以避免吸力;使它们的直径为封闭体积跨度的10%,以确保它们的大小相应
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我们一直在实验室中测试Method X 3D打印机,现在是时候告诉您我们的发现了。   Method X 3D打印机背景 Method X是MakerBot品牌的旗舰3D打印机。我说品牌是因为MakerBot公司与Ultimaker合并,创造了新的UltiMaker。在那里,「MakerBot」是专业3D打印机系列的品牌。 Method X是一款全封闭式专业3D打印机,注重打印质量。本机器具有许多功能,可确保打印非常精确。   Method X 3D 打印机规格与功能 Method X 有多种变体,包括大型版本、碳纤维版本和基础版本。我们测试了方法 X,即非 CF 版本。 Method X 是一款双挤出机,建造体积为 152 x 190 x 196 毫米,略小于普通桌上型 3D 打印机的建置体积。如果仅使用单一材料,建造体积会增加到 190 x 190 x 196 毫米,但这不是您在Method X 上经常做的事情。 有一个五英寸的彩色触控荧幕显示器,可以通过它来操作机器。然而,正如您将看到的,大部分的操作都是透过云端服务进行。 热端接受 1.75 毫米灯丝,喷嘴为标准 0.4 毫米直径。这样可以生产小至 0.02 毫米的层。 热端与挤出机整合在一起,被称为「智慧挤出机」。它们被视为消耗品,并有多种变体以涵盖各种材料类型。 Method X虽然是桌上型设计,但重量却相当重,接近30公斤。它需要 800W 的功率,比典型的 3D 打印机高一些。然而,这是有原因的:建造室被主动加热。 在正常操作中,构建室被加热至 90°C,基本上消除了打印时的热梯度。这使得翘曲基本上不可能发生。当零件从成型室中取出时,它们会在各个方向上均匀冷却。据制造商称,这使得能够生产尺寸精确的零件。 Method X 3D 打印机拆箱与组装 Method X 3D打印机的大型运输箱 [来源:Fabbaloo]   Method X包装得非常好。3D打印机制造商的包装有问题的日子似乎已经一去不复返了:我们已经很多年没有看到问题了,而这里的 Method X却完好无损。 Method X 3D 打印机上的便利开箱器 [来源:Fabbaloo] 我们真的很欣赏 Method X 的装箱。它相当重,所以你真的不想把它从低矮的盒子里拿出来。相反,他们有这些夹子,当它们被启动时,可以让盒子的整个顶部向上滑动。 未装箱的 Method X 3D打印机 [来源:Fabbaloo] 这就是您所看到的:一台包裹好的机器,一旦暴露就很容易取出。 Method X 3D 打印机随附的零件 [来源:Fabbaloo] 由于 Method X 已完全组装完毕,除了电源线、工具和智慧挤出机之外,实际上没有太多单独的零件。 Method X 3D 打印机内的神秘盒子 [来源:Fabbaloo] 这个盒子还蛮有趣的。通常 3D 打印机会附带一个装满零碎零件的盒子,所以我很好奇这个盒子里装的是什么。 Method X 3D打印机内的空盒子 [来源:Fabbaloo]   没有什么!盒子只是填充物。惊喜! 撕掉Method X 3D打印机上的运输胶带 [来源:Fabbaloo] 与其他一些 3D 打印机不同,需要松开或切断的东西相对较少。在这里,我们看到挤出机管已被胶带粘住以便运输。 用于Method X 3D打印机的双智能型挤出机 [来源:Fabbaloo] 必须安装智慧挤出机,所以我们必须立即开始工作。 Method X 3D 打印机上智能型挤出机的安装点 [来源:Fabbaloo] 它们非常容易安装;他们只是卡入这些安装座。但是,您必须清楚哪一个进入哪个插槽。幸运的是,一切都被标记得非常好。 从Method X 3D打印机上的智能型挤出机上剥离薄膜 [来源:Fabbaloo] 虽然很难注意到,但智慧喷头的正面有一些保护膜,使用前应将其除去。 取下Method X 3D打印机上的保护盖 [来源:Fabbaloo] 我们还看到了这些保护热端的塑胶盖,我们将它们与其余的包装材料一起移除。 将智能型挤出机卡入 Method X 3D 打印机 [来源:Fabbaloo] 智能型挤出机可轻松卡入到位 为Method X 3D打印机连接智能型挤出机 [来源:Fabbaloo] 安装后,必须将细丝管连接到挤出机。请务必使用正确的管子,因为它们各自通往Method X 底部的编号材料舱。 在Method X 3D打印机上完成智能型挤出机安装 [来源:Fabbaloo]   这就是安装智慧挤出机后的样子,我们准备启动 Method X。 准备启动Method X 3D打印机 [来源:Fabbaloo] Method X的组装非常快速且简单。
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我们继续对 Method X 3D 打印机进行设定、校准和操作。 Method X 3D 打印机设定与校准 开启 Method X 3D 打印机电源 [来源:Fabbaloo] 过了一会儿,Method X 启动了,荧幕也启动了。 Method X 3D 打印机上的荧幕设定精灵 [来源:Fabbaloo] 正如预期的那样,有一个智慧向导可以引导您完成机器的配置和设定。 我们遇到的一个问题是触控荧幕在初始设定过程中非常滞后。这令人费解,但在韧体升级后,问题似乎消失了。我预计今后没有人会看到这个问题。 在 Method X 3D打印机上设定时区 [来源:Fabbaloo] 我们必须设定时区。这是一件小事,但据我记得,我以前从未需要在 3D 打印机上设定时区。这可能需要帮助协调与云端管理系统的时间。 在Method X 3D 打印机上「安装挤出机」[来源:Fabbaloo] 哦哦!现在,Method X 要求我们安装智慧挤出机。但我们已经自己做到了。我们发现这有点不寻常。通常3D打印机必须在通电前组装,所以我们将它们组装在一起是「自然」的。然而,MakerBot 似乎假设了不同的事件顺序。 回想起来,这可能是由于智能型挤出机是一种消耗品的概念:它并不像其他 3D 打印机那样真正成为机器的永久部分。 下一步是调平床,这是自动完成的。然而,这样做的方法却相当独特。您不必像其他 3D 打印机那样探测表面,而是必须卸下打印托盘。 Method X 3D 打印机上未覆盖的调平槽 [来源:Fabbaloo] 这会暴露底板上的一个空腔,这就是在调平过程中喷嘴的位置。我不确定这是如何工作的,但我们在之后的打印操作过程中没有遇到调平问题。 在 Method X 3D 打印机上完成平整 [来源:Fabbaloo] 机器通知我们平整已经完成,现在可以装填了。 用于 Method X 3D 打印机的 ABS-R 材料 [来源:Fabbaloo] 对于这台机器,我们只能使用两种不同的材质:ABS-R。这是 MakerBot 的特殊 ABS 混合物,与其可溶性支撑材料一起使用。必须将其装入材料舱(另一个舱用于支撑材料)。材料线轴包装在紧密的箔袋中。 Method X 3D 打印机的线轴中有大量干燥剂 [来源:Fabbaloo] 我们注意到 ABS-R 的中心轮毂中储存了大量干燥剂。这比第三方线轴通常发现的要多得多。ABS 也不以吸收水分而闻名,因此这似乎很不寻常。 Method X 3D 打印机的材料袋含有更多干燥剂 [来源:Fabbaloo] 事实上,ABS-R 线轴的铝箔袋中含有更多的干燥剂。这些都是大袋的东西,肯定会在运输过程中保持材料干燥。 在 Method X 3D 打印机上载入耗材 [来源:Fabbaloo] 只要将线轴放入正确的托架中,装载材料就很容易。它们被标记为“1”和“2”,其中“1”用于模型材料,另一个用于支撑材料。 Method X 将自动拾取灯丝并为您一路送入机器。无需像许多其他 3D 打印机那样推动它。 用于 Method X 3D 打印机的 RapidRinse 可溶支撑材料 [来源:Fabbaloo] 我们的支撑材料是 MakerBot 的 RapidRinse,这是一种强大的可溶性支撑材料。这个想法是简单地洗掉支撑物,而不是费力地把它摘下来。我们很有兴趣测试这个功能。支撑材料以完全相同的方式加载。 比较 Method X 3D 打印机的耗材容量 [来源:Fabbaloo] 我们应该指出的一件事是,方法 X 的线轴容纳的材料比您预期的要少得多。业界标准是1kg线轴,偶尔也会看到750g。此处 ABS-R 线轴仅承受 650 克,RapidRinse 线轴甚至更小,为 450 克。这种支撑材料的价格也相当昂贵,每卷 119 美元,即 264 美元/公斤。 准备好双喷嘴,在 Method X 3D 打印机上滴水 [来源:Fabbaloo] 此时,我们的挤出机已准备就绪,尽管我们注意到支撑喷嘴有一点滴水。稍后会详细介绍这一点。 在 Method X 3D 打印机上制作的第一次打印作品 [来源:Fabbaloo] 我们的第一个打印是一个简单的校准立方体,它具有出色的质量,特别是对于 ABS 材料。 Method X 3D 打印机操作 Method X 相对轻松,但我们确实遇到了一些您应该注意的问题。 Method X 3D 打印机上的正常打印进度画面 [来源:Fabbaloo]   Method X 的前面板始终显示机器的目前状态。有一个状态面板,如果您仔细观察,您会发现它可以向左或向右滑动以获取更多详细信息。 Method X 3D 打印机上的作业完成讯息 [来源:Fabbaloo] 作业完成后,前面板会提供您信息。然而,真正的通知是透过云端系统进行的,我们稍后将对此进行探讨。 Method X 3D 打印机上的独特角落视图 [来源:Fabbaloo]   Method X 的一个独特特征是角落。这可能是我们见过的唯一具有完全透明角落的机器,可以清晰地看到建造室内的动作。 Method X 3D 打印机托盘的便利对齐槽口 [来源:Fabbaloo] 成型托盘采用磁性吸附,非常易于安装。在这里您可以看到一个凹口,每次安装时它都会完美对齐。 请注意,建造表面可能会磨损,您需要不时更换黏合剂。它只是贴在实际托盘上的贴纸,并且易于更换。 移除 Method X 3D 打印机上已完成的打印件 [来源:Fabbaloo] 打印完成后,操作员会抬起橡胶打印托盘并扭转它以释放打印件。但是,请记住,建造室的温度可以达到 90°C,因此这与其他 3D 打印机不同,您可以在完成后立即抓取打印。如果你这样做的话,你的手指真的会被烫伤。 我建议使用手套,或者更好的是,让打印件自行冷却。然而,这可能需要一些时间才能完成。
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我们继续对 Method X 3D 打印机进行更多操作方面的研究。 Method X 3D 打印机上的喷嘴有点脏 [来源:Fabbaloo]   我们一直注意到的一件事是喷嘴经常变脏并收集塑胶。正如您将看到的,这将在稍后出现。 Method X 3D 打印机上的 Prime 塔被奇怪损坏 [来源:Fabbaloo] 我们注意到我们的主塔有时会受到轻微损坏。 Method X 3D 打印机上发现的奇怪缺陷 [来源:Fabbaloo] 在这里,您可以看到 3D 打印篮子的顶部边缘略有损坏。我们多次看到此类质量问题,并想知道到底发生了什么。 最终我们意识到发生了什么事。 还记得我们在安装过程中从智能型挤出机上取下的那些塑胶保护盖吗?它们不是包装。它们是智能型挤出机的必需部分,可防止喷嘴上形成斑点。 如果没有盖子,废料就会被拖到打印室周围。通常他们最终会在一座主塔上解释这个问题,有时他们会搞砸模型。 Method X 3D 打印机上重新安装喷嘴盖 [来源:Fabbaloo] 幸运的是,我们没有扔掉包装,而是能够收回盖子并按照上面的方式安装它们。安装后,这个问题就完全消失了。 不要丢掉那些帽子! 可溶性支撑物再次滴落。我们经常发现该喷嘴有滴水,有时甚至在打印件上。最终我们意识到支撑材料的预设回缩设定仅为一毫米,这太低了。大概应该是5毫米。 Method X 3D 打印机上的杂散支撑材料 [来源:Fabbaloo] 经过几周的操作后,我们开始看到类似上述的问题,其中支撑材料似乎没有正确放置。 Method X 3D 打印机发生灾难性打印故障 [来源:Fabbaloo]   有时打印作业会完全失败,如此处所示。这个问题似乎与印刷品的几何形状有关。某些工作会失败,而有些则不会。 最终我们意识到发生了什么事。事实证明,RapidRinse 材料在使用前必须绝对干燥。即使暴露几天也会导致其失去一些功能。 我们的解决方案是将 RapidRinse 线轴放入附近的线材干燥机中放置一天。完成后,打印出来的效果非常完美。 这里的提示是,除非您连续打印,否则请将 RapidRinse 存放在烘干机中。如果您每天左右都放入新线轴,则可能不需要这样做。 这也解释了为什么线轴上装有如此多的干燥剂。 我应该要提到的是,Method X 有自己的灯丝干燥周期:您可以将线轴放入已加热的建造室中,然后将其烘烤至干燥。我们没有使用此程序,因为使用独立的烘干机并让打印机忙于执行其他工作更简单。 我想知道为什么Method X 不简单地重新引导一些热气流通过材料舱,从而自动干燥灯丝? Method X 3D 打印机上通常会大量使用支撑材料 [来源:Fabbaloo] 我们来谈谈RapidRinse 材料。我们立即注意到的一件事是切片软件往往会使用相当多的它。正如您在此图中所看到的,零件通常周围有支撑材料。这无疑会提高打印质量,但也会大幅增加打印成本。 Method X 3D 打印机上制作的浮动 3D 打印 [来源:Fabbaloo] RapidRinse 可以溶解在干净的水中,所以我们就是这么做的。在这里您可以看到我们遇到的第一个问题:打印通常是浮动的!它们有些中空,而 Method X 非常擅长密封缝隙,因此空气总是被捕获。 Method X 3D 打印机上制作的浸没式可溶支撑打印件 [来源:Fabbaloo] 解决方案是减轻印刷品的重量,使其完全浸没。这个玻璃杯中的范例仅供示范之用。实际上,我们有一大桶水,对于重量,我们使用雷射切割机的金属基质来将所有东西固定在水下。 从 Method X 3D 打印机制作的打印件中提取剩余的可溶性支撑物 [来源:Fabbaloo] RapidRinse 材料立即开始腐烂,通常需要大约一天的时间才能完全消失。然而,有时仍然有一些剩余的利基市场。接触水后,这些斑点非常黏稠,您可能需要将它们拉出来,如图所示。 使用 Method X 3D 打印机制作的艾菲尔铁塔 3D 打印作品 [来源:Fabbaloo] 我们想看看 Method X 可以实现多少细节,因此我们缩小了艾菲尔铁塔模型并印制了它。正如您在上面所看到的,打印时生成了大量的支援材料。 使用 Method X 3D 打印机制作的艾菲尔铁塔打印结果 [来源:Fabbaloo] 冲洗掉支撑材料后,我们留下了这个,这不是特别好。不过,我并不感到惊讶:Method X 并不是像树脂设备那样设计为高分辨率机器。相反,它实际上是为生产机械零件而设计的。   当我们测试 ABS-R 和 RapidRinse 时,需要注意的是,对于其他智慧挤出机,有相当多经过​​认证的工程材料可以在方法 X 中使用。我们发现我们的打印结果非常出色,毫无疑问其他材料也有同样的情况。 我们对 Method X 的一个不满是它是一种非常慢的设备。打印所需的时间比其他机器要长得多,但这可能是尺寸精度的代价以及将喷嘴更换为可溶性支撑所需的时间。 CloudPrint 报告#3DBenchy在 Method X 3D 打印机上进行了 7 小时的打印作业[来源:Fabbaloo] 在这里你可以看到一个例子。我们尝试对作业进行切片,以使用 ABS-R 的预设设定打印#3DBenchy。请注意,作业执行时间估计长达七小时!
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Method X 3D 打印机的 CloudPrint 荧幕截图 [来源:Fabbaloo] Method X 的软件系统是 CloudPrint,这是 MakerBot 几年前设计的基于云端的系统。系统的云端特性让您可以轻松操作 Method X,无论您身在何处:只要您有互联网,您就是黄金。 CloudPrint 与您可能熟悉的任何其他切片系统非常不同。您知道 UltiMaker Cura 或 PrusaSlicer 吗?这对你一点帮助也没有;CloudPrint 就是那么不同。因此,我们在弄清楚该软件的所有功能方面有点慢。 Method X 3D 打印机 CloudPrint 中的延迟室视图 [来源:Fabbaloo] CloudPrint 可让您载入 3D 模型、对其进行切片、将其传送到打印机并监控打印进度,所有这些都在一个界面中完成。还有一个队列概念,当另一个作业处于活动状态时,作业可以累积。完成后,即可启动下一个作业。但是,您必须清理打印平台板。 Method X 上有一个机载镜头,可以向您显示印刷板,如这些影像中所示。然而,我们发现它只是间歇性地更新。我们经常刷新荧幕以诱导其更新。其他系统倾向于显示更实时的操作视图,但在 Method X 上似乎并非如此。 如果有人看到托盘上的零件并决定不启动作业,这可能会出现问题 - 即使他们可以,因为托盘已被清除但未进行视觉更新。CloudPrint 应更频繁地更新机器视图。 工件与 Method X 3D 打印机上的主机塔重叠 [来源:Fabbaloo] 切片器的一个问题是它允许我们将主塔与模型重叠。在此范例中,打印因此失败,我们必须重新运行作业。务必仔细检查主塔的位置! 切片系统非常擅长确保您选择的材料和机器之间的匹配,这样做是为了避免使用正确的打印设定档出现问题。然而,我们有时发现我们的材料预设为其他材料,我们发现我们必须在每项工作中仔细检查这一点。 乍一看,在 CloudPrint 中查看可能会遇到很大问题,因为预设设定似乎不允许您旋转视图。我们以这种方式操作了一段时间,直到后来我们发现在视图设定的深处有一种方法可以更改预设行为。完成后,我们就能够像所有其他切片器中通常所做的那样正确旋转视图。   Method X 3D 打印机上 ABS-R 3D 打印的唯一平衡或可靠选项 [来源:Fabbaloo] 一个令人费解的限制是 ABS-R 材料缺乏“HQ”(高质量)选项。在这里你可以看到只有「Balanced」或「Solid」的选择。我们不知道平衡是什么意思,但固体可能不会经常使用。然而,如果我们将材料切换为 ABS 而不是 ABS-R,则会突然出现“HQ”选项。这可能是由于缺乏制造商的配置。 Method X 3D 打印机打印结果 Method X 3D 打印机制作的绝佳 3D 打印瓶盖 [来源:Fabbaloo]   Method X 的打印结果非常出色,这很可能是由于系统中存在大量传感器。它们用于协调打印过程中的活动,以确保达到适当的质量,而且看起来效果很好。 完美契合:使用 Method X 3D 打印机制作的螺帽和螺栓 [来源:Fabbaloo] 我们印制了一些螺栓,它们配合得非常好。 Method X 3D 打印机上的完美同心度测试 [来源:Fabbaloo]   我们进行了同心度测试,两个部件滑动在一起非常舒适。我们还没有看到这个测试在任何其他机器上也能正常运作。零件尺寸精确的说法绝对正确。 Method X 3D 打印机制作的完美行星齿轮 3D 模型 [来源:Fabbaloo] 行星齿轮 3D 模型运作完美。对于这款流行 3D 型号的 ABS 版本来说,这是相当罕见的,除非一切都正确拨入。 将 Pantheon 3D 打印机(右)上的打印件与 Method X 3D 打印机上的打印件进行比较 [来源:Fabbaloo] 我们将使用 Method X 的 ABS-R 打印件与使用 Pantheon 机器打印的 PETG-CF 打印件的质量进行了比较。质量非常相似,但由于 ABS-R 材料的光泽,它们在视觉上可能看起来有点不同。 Method X 3D 打印机的理想零件 [来源:Fabbaloo] 这是方法 X 的完美零件的范例。它是纸巾分配器的支架臂,我们需要更换它。请注意,左侧有一个非常非常小的倾斜度。使用 RapidRinse 支撑材料可以轻松处理这一问题,这使我们能够平坦地打印该物品。 Method X 3D 打印机制作的零件完美贴合 [来源:Fabbaloo] 有趣的是:打印完成后,该零件就可以完美地卡入分配器中。零件的尺寸绝对完美,无需迭代。3D 打印零件几乎总是需要迭代,但显然Method X 的情况并非如此。 将 PLA 中的 Prusa MK3S 打印件(左)与 Method X 3D 打印机上的 ABS-R 进行比较 [来源:Fabbaloo] 在这里,我们在 Method X 上打印了一个类似的零件,并将其与 PLA 中的 Prusa MK3S 等效零件进行了比较。正如您所看到的,质量大致相同,这对于 ABS 来说是相当令人惊讶的。就质量而言,Method X 无疑是我们使用过的最好的 ABS 打印机。 Method X 3D 打印机最终想法 Method X 是一款不寻常的设备,其体验与其他 3D 打印机截然不同。有时您几乎必须从头开始学习这些工具。云端打印非常不同。 Method X 能够生产 FFF 设备中最优质的零件,考虑到我们正在测试 ABS 材料,这一点更令人惊讶。与可溶性支撑相结合,人们可以轻松想象如何轻松生产高度复杂的 ABS 零件。 然而,Method X 的运作成本也相当昂贵,因为支援材料价格昂贵,而且软件往往会使用大量支援材料。尽管如此,我确信在某些情况下成本不如质量重要,这可能是Method X 的最佳用途。 终极创客 MAKERBOT Method X 3D 打印机 ★初学者  3/10 ★爱好者  5/10 ★制作生产  8/10 最好的功能 ✔︎ 打印质量 ✔︎ 可溶性支撑 ✔︎ 尺寸精度 问题 ✖︎ 长丝干燥 ✖︎ 营运成本高 ✖︎ 打印速度慢    
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《设计指南2.0》有什么新功能? Stratasys复合解决方案团队正在不断评估新技术,表征性能并验证最佳性能实践,以增加价值并扩展FDM复合工具的应用程序。2.0版设计指南包括额外的材料数据、经验测试结果、技巧、技巧、程序和新客户案例研究。具体而言稀疏式结构、划线建议、局部加固(用于插入件等)和其他机械特性数据已添加到本设计指南中。     第1节-简介和背景   范围   本技术设计指南介绍了使用Stratasys FDM®技术添加制造复合材料叠层工具的设计、加工、制造和后处理技术和程序。应尽可能遵循本指南中讨论的原则和提供的零件创建和实施要求。由于复合材料行业的各种最佳实践,本设计指南的偏差可由个人用户的专业知识自行决定。     应用程序概述   FDM®(熔融沉积建模)正成为低成本快速生产低体积工具和制造辅助工具的首选技术。FDM技术也可用于生产高温(>350°F[177°C])、低体积的复合材料叠层和维修工具,以及高温(<350°F[170°C]])生产牺牲工具。   相对于传统的工具材料和方法,FDM在交付周期、工具成本和简化工具设计、制造和使用方面具有显著优势,同时能够增加功能和几何复杂性。本设计指南侧重于手动上篮工具,但绝大多数原则和指南适用于其他以及处理方法。   以下是生产FDM叠层工具的流程概述。有关流程中每个步骤的更多细节将在参考章节中提供。   背景和目的   高性能纤维增强聚合物基复合材料结构的传统制造方法需要硬加工模具或心轴,以控制最终零件的表面轮廓。这些工具通常由金属(铝、钢或因瓦合金)制成合金),尽管也使用诸如高温工具板和专用复合工具材料之类的非金属材料。无论材料如何,工具制造通常需要大量的劳动力和机械加工,这导致高成本、材料浪费、,相对简单的形状需要数周的较长交付周期,而更复杂的工具需要数月的交付周期。   相比之下,FDM技术已经证明复合材料工具的成本和交付周期显著降低,同时提供许多其他优点,如设计自由和快速迭代,而不考虑零件的复杂性。已经成功多年来一直用于低体积复合材料叠层和维修工具应用。然而,由于缺乏材料,它的使用受到限制能够达到航空航天和类似高性能结构所需的350°F(177°C)固化温度,并且不存在设计知识和指导。   复合材料工具的FDM 2.0   关于材料限制,FDM ABS-M30/ASA、聚碳酸酯(PC)和ULTEM™ 9085树脂的有效温度分别高达180°F(82°C)、270°F(132°C)和300°F(149°C)。随着ULTEM 1010树脂的引入,FDM技术在制造在超过350°F(177°C)的温度和100 psig(690 kPa)的压力下固化的复合材料结构方面表现出了许多优势。   本设计指南提供了3D打印复合材料工具的设计、制造和准备的最佳实践,以及相关的性能表征数据。     注:尽管适用于其他材料和切片高度,但本指南中提供的数据和建议基于使用0.020英寸切片高度的ULTEM 1010树脂制造的工具,除非另有说明。     FDM对复合材料工装的好处     •将交付周期从几个月缩短到几天   •将工具成本降低50%以上   •实现经济高效的复合材料零件原型设计   •通过增加功能简化工具设计和制造   •耐高温高压釜和烘箱固化循环【>350°F(177°C),100 psig(690 kPa)】   •为复杂、受困的工具应用提供低麻烦的牺牲和清洗解决方案   •允许无故障的设计更改和迭代   •将工具质量减少80%以上(特别是相对于金属工具)     应用程序最佳匹配     此应用程序最适用于以下条件:   •所需的搁置和维修工具需要几天,而不是几个月   •牺牲工具在中等温度下固化【<350°F(177°C)】   •零件体积相对较低(10s–100s与1000s)   •工具尺寸适合Fortus 900mc的建造体积™ 3D打印机,尽管分段工具也已成功演示   •可以调整刀具几何形状,以补偿热膨胀或受益于更高的CTE材料(例如,用于增加帘布层固结的外芯轴)     设计指南目标     本设计指南主要旨在提供:   •FDM技术概述   •相关材料的关键财产和特性   •复合材料工具的优势和关键考虑因素   •叠层工具的设计、施工和优化的最佳实践   •文件准备、加工和制造的最佳实践   •后处理搁置工具的最佳实践(准备和密封)   •用例示例   •工具寿命和特性数据   •牺牲工具介绍   设计指南方法   本指南分为几个关键部分,为高效、成功地生产、准备和使用FDM复合材料叠层工具(以下简称“FDM复合工具”)提供了必要的信息。它提供了技术信息、材料财产和测试数据,以证明FDM复合工装的性能。Stratasys与来自航空航天、汽车、体育用品和学术界的行业领导者和工具专家合作,对性能进行表征和验证。提供了这些协作开发工作的关键用例和示例,尽管为了保护专有信息,合作伙伴身份往往被隐藏。   Aurora飞行科学公司(AFS)和Abaris培训公司是两个关键合作伙伴。AFS是航空和航空研究领域公认的领导者,专门从事专用飞机的设计和制造。在多个载人和无人飞机结构的开发和生产过程中,AFS与Stratasys合作,为复合工具和辅助工具(夹具、夹具、装饰工具等)以及飞离零件实施FDM。Stratasys还与世界知名的高级复合材料培训领导者Abaris Training密切合作,提供额外的技术投入、工具评估和FDM复合材料工具培训课程的开发。   FDM概述   FDM是Stratasys获得专利的增材制造技术,通过加热和挤出热塑性长丝逐层制造零件。FDM使用标准、工程级和高性能构建热塑性塑料。   FDM过程从使用Insight处理CAD文件开始™ 3D打印机附带的软件。该软件允许用户选择构建的所有参数,从切片高度到零件方向,提供完整的零件定制功能。FDM机器能够连续分配两种材料:构成最终零件的主要模型材料和根据需要用于防止悬垂区域坍塌的次要支撑材料。由于Stratasys FDM支持该材料本身设计为具有牺牲性且易于拆卸,是一种实用的材料,可用于生产一次性的牺牲性叠层工具。第7节提供了更多关于牺牲搁置工具的信息。   FDM细丝被缠绕到罐中,罐将材料通过系统输送到挤出喷嘴或“成型尖端”。成型尖端由液化器加热,熔化材料,同时将其沉积在温度控制室的两个主水平轴(x,y)上,遵循数控刀具路径。每层完成后,构建平台垂直移动(z方向),为下一层在上面沉积腾出空间。 图1-1:FDM打印机的主要组件。   主要设计注意事项   正如传统叠层工装的设计和施工方面因所用材料的不同而不同一样,FDM复合工装的有效设计和使用也取决于这些考虑因素:   •固化温度   •CTE   •精度和公差要求   •工艺参数(固结压力和真空装袋   方法)   •工具准备(密封)   •预期用途(工具寿命)   固化温度   复合材料结构的固化温度是FDM材料选择的一个重要因素。FDM材料能够覆盖广泛的固化温度范围,如下一页图1-2所示。   如图1-2所示,ULTEM 1010树脂具有相关FDM材料中最高的温度能力。它还具有最低的CTE,使其成为大多数复合材料工具应用的首选。虽然由PC和ULTEM 9085树脂制成的工具可以承受250°F(121°C)固化材料系统的固化循环,但ULTEM 1010树脂仍然是将膨胀影响降至最低的最合适选择。其他材料财产见第2节。 图1-2:FDM工具材料的近似固化温度能力。   热膨胀系数   CTE是几乎所有复合材料叠层工具的一个重要考虑因素,因为它会影响复合材料结构的最终物理形状。表1-1列出了相关FDM材料以及常见常规工具材料的CTE。由于FDM材料的CTE相对较高,这是工具设计过程中的一个重要考虑因素。工具设计可以而且通常应该进行修改,以补偿与高温下的热膨胀相关的尺寸变化。第3节提供了此类调整的示例。除了几何补偿外,CTE   工具和零件材料之间的差异也是影响工具类型(公工具和母工具)和潜在复杂性的因素。对于公工具,简单地调整工具的尺寸以补偿增长通常就足够了。对于一些应用,例如用于缠绕/包裹的心轴,CTE可以有利地用于改善帘布层的固结并简化心轴的移除。对于内螺纹工具,特别是那些轮廓陡峭、吃水深度较深的工具,需要格外小心,以确保零件能够安全地从工具上移除,而不会造成损坏,并管理施加在由此产生的零件上的残余应力。第6节提供了成功使用男性和女性工具的更深入的例子。   有关如何修改工具设计以补偿CTE影响的详细信息,请参阅第3节中的CTE补偿。提供了用于计算比例因子以修改工具几何形状的细节。     精度和公差   FDM能够生产精度为±0.0035英寸(0.09mm)或±0.0015英寸/英寸(0.0015毫米/毫米)的工具,以较大者为准。请注意,所有精度都取决于几何形状,主要是由于工艺的热性质。有关机器精度的更多信息,请访问www.stratasys.com(包括有关该主题的白皮书)。为编制本指南,编制了各种代表的准确度数据热循环前后的几何形状。参见第5节其他数据和详细信息。   对于需要比直接从FDM 3D打印机实现的精度更高的精度的复合工具,结合脱脂涂层机加工是一个可行的选择。设计第3节“近净形状工装的设计建议”中列出了机加工建议的建议和初步数据。关于这个主题的其他开发工作正在进行中,并将在后续的设计指南版本中提供。   工艺参数   制造工艺和固化周期参数,特别是固化压力和真空装袋方法,影响FDM复合材料工具的设计和风格。它们通常被分类为shell样式或稀疏样式工具。(参见下面的图1-3。)第3节提供了更多信息。 图1-3:无人机风扇叶片工具,显示了外壳和稀疏工具的示例。   外壳式工具适用于大多数应用,能够承受100+磅/平方英寸(690+千帕)的高压釜压力,有利于表面和外壳真空装袋方法。对于许多几何形状,它们是最具成本效益的设计,因为它们最大限度地减少了材料使用和建造时间。稀疏型工具往往具有更大的整体刚性;一些几何形状需要使用它们。这将在第3节和第6节中详细说明。稀疏工具也可以是表面袋装或信封袋装。然而,当信封如果使用装袋,请遵循第3节中关于施工参数的指南,以避免损坏工具。   工具准备   FDM工艺由于挤出材料珠粒的物理限制而固有地产生一定程度的内部孔隙率,如图1-4所示,图1-4显示了示例构建层的刀具路径横截面和挤出珠粒轮廓的横截面。该过程还产生可感知的构建层,这些构建层根据零件的形状和层厚度(切片高度)而变化。因此,为了确保高质量的表面光洁度和真空完整性,通常需要对FDM工具进行后处理。 图1-4:示例刀具路径的顶视图(左)和焊道轮廓的横截面(右),显示了FDM零件的固有孔隙率。   工具被磨损,以平滑可察觉的构建线,并被密封。然后对它们进行最后的抛光处理,使表面光洁度符合典型的行业要求。尽管各行业的要求有所不同,但通常认为64µ英寸(1.6µm)Ra的光洁度是可以接受的。使用附录B中提供的标准程序,FDM复合材料工具可以始终获得比16µ英寸(0.4µm)Ra更光滑的光洁度。根据具体应用,可以使用一系列材料进行密封。迄今为止,最常用的材料是高温的、由两部分组成的环氧树脂粘合剂。环氧树脂薄膜   粘合剂、粘合剂背衬的FEP膜和类似产品也已被成功使用,并且根据特定用途的要求具有明显的优点,例如易于应用。第4节提供了迄今为止评估的其他信息和具体产品。一旦零件被密封,就可以使用普通脱模剂为复合材料零件的叠层做准备。建议使用水基脱模剂。   预期使用和工具寿
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第4节-后处理和零件制造 FDM工具的最终表面粗糙度由几何结构、层厚度和构建方向驱动。如前所述,竣工FDM复合材料工具具有固有的孔隙率和表面光洁度,这对于生产大多数应用的复合材料零件来说是不可接受的。对工具进行后处理可获得所需的表面光洁度并提供真空完整性。   可以使用多种方法来改善工具的表面粗糙度,包括手动磨损、介质喷砂和翻滚,所有这些方法都有优点和缺点。目前满足表面光洁度要求并提供真空完整性的最佳实践是手动磨损,然后使用环氧树脂密封剂。工具使用双作用轨道砂光机手动打磨,砂纸粒度从120到800不等,逐渐变细。工具密封由两部分环氧树脂完成或者环氧薄膜粘合剂,尽管根据应用,也可以使用其他材料(例如,粘合剂背衬的FEP薄膜和类似材料)。   制备和密封FDM复合材料工具的最合适材料和方法将由应用决定。有关迄今为止使用的最常见密封材料的其他信息,请参阅以下小节。   环氧树脂密封剂   密封FDM工具最常见的方法是使用环氧树脂密封剂。这些材料几乎适用于所有的工具形状,并为表面装袋提供所需的真空完整性。有许多环氧树脂材料可以有效工作。应选择能够承受所需固化温度以及工具预期寿命的材料。还应评估它们与所选FDM材料的兼容性(如附着力)。   Stratasys主要使用来自BJB Enterprises的TC-1614两部分环氧树脂。它在室温下具有理想的低粘度,在工具表面上均匀分布,同时也渗透到工具材料层中。然而,工具寿命评估的热循环表明,TC-1614和其他常见的环氧树脂通常在350°F(177°C)的含氧环境中经过大约30次固化循环后会氧化和分解。信封装袋和/或在惰性环境中固化应显著延长用高温环氧树脂密封的工具的寿命。评估更适合在350°F(177°C)固化温度正在进行中;结果将在随后的设计指南发布中提供。   使用两部分环氧树脂(如TC-1614)密封工具的程序见附录B。   使用环氧薄膜粘合剂也可以有效地进行工具密封(使用无支撑薄膜以避免在研磨/抛光过程中暴露载体材料)。同样,许多材料选项将发挥作用,包括3M公司的AF-163和AF-555。也可以考虑替代材料,并应根据承受连续暴露于所需固化温度的能力以及与所选FDM材料的兼容性进行评估。与环氧树脂浆料相比,薄膜粘合剂的主要优点是易于应用和确保均匀覆盖。   背胶膜   背胶FEP(和类似的)薄膜提供了环氧树脂密封材料的替代品。多年来,航空航天原始设备制造商一直使用Airtech的Tooltec CS5和Toolwright 5等薄膜,为传统材料和工艺制成的工具提供有效的铺层和脱模表面。这种薄膜最适合于具有最小和逐渐复杂轮廓的相对简单和平坦的工具形状,因为它们表现出最小的伸长率。FEP薄膜在损失之前也被限制在相对较低体积的零件上   由于刻痕、撕裂和对工具的粘附而产生的有效性。它们最理想的一个应用是维修工具,因为它们可以在没有任何工具打磨的情况下使用,而且维修工具的零件体积往往是个位数。请注意,用背胶膜密封的工具必须采用信封装袋,因为除非与其他密封方法相结合,否则对此类薄膜进行表面装袋是无效的。   表面光洁度结果   下图4-1显示了竣工FDM表面的最终表面光洁度,用无砂涂的背胶膜(Tooltec CS5)密封的工具,手动砂涂后用背胶膜密封的工具和用环氧树脂密封的手动磨损工具。复合材料刀具最常见的表面光洁度要求也显示出来进行比较(64µin(1.6µm),Ra)。可以看出,用于密封FDM复合材料工具的常用方法产生的表面光洁度比典型要求要平滑得多。 图4-1:常见FDM后处理技术产生的表面粗糙度。   第5节-工具寿命和特性数据   在设计指南开发过程中进行了广泛的测试和表征,以验证FDM复合材料工具的性能。测试包括对溶剂暴露、放气(以验证是否缺乏潜在污染物)、水分暴露、精度和热稳定性的评估,以及对工具寿命的初步评估。以下小节提供了评估总结和主要结果。所有测试都是在ULTEM 1010树脂中生产的工具或测试试样上进行的。   精度和热稳定性   为了评估准确性和稳定性,在热循环前后对多种工具进行了评估。生产了三种工具设计,构建风格(外壳与稀疏)和尺寸各不相同,共有五种变体(见图5-1)。这些工具被送往外部检查机构进行精确的3D扫描。使用具有SLP 300激光头(来自laser Design)的Platinum FaroArm(来自FARO Technologies)。使用PolyWorks View 3D计量将扫描数据与每个工具变体的CAD模型进行比较软件(来自Innovametric)。   用于该评估的复合工具在初始3D图像之前进行了后处理(研磨)。之所以选择这种配置,是因为几乎所有FDM复合材料工具都将经过这样的准备,从而使后处理工具的准确性成为最相关的数据。尽管操作员之间的后处理可能存在一些可变性,但材料的总量发现在磨损过程中去除的相当小(使用标准最佳实践),并且不代表总体尺寸变化的显著部分。   如上所述,工具在暴露于高温下之前进行扫描,然后进行热循环。对于循环,将工具真空装袋(信封装袋方案),加热至350°F(177°C),在全真空下保持温度两小时(最低),然后在两次循环之间降低至150°F(66°C)以下,总共连续10次烤箱循环。   3D扫描仪的精度为±0.0015英寸(0.0381 mm),FaroArm的精度也为±0.00115英寸(0.0381mm),总精度为±0.003英寸(0.076 mm)。此限制适用于扫描并与原始CAD数据进行比较的工具。为了将循环后的刀具几何结构与循环前的扫描数据进行比较,必须将精度汇总或“叠加”,从而导致精度限制为±0.006英寸(0.152 mm) 图5-1:用于热稳定性测试的工具设计(显示为打磨,但未密封)。   精度和热稳定性-结果   评估的代表性数据集如图5-2至5-5所示,用于打印示例工具和原始CAD模型数据之间的比较(无热循环)。如图5-2所示,扫描数据显示,外壳式工具的面积与模型相差约0.019英寸(0.482 mm),超过92%的工具在±0.015英寸(0.381 mm)范围内。对于这个特定的例子,超过该值的大部分区域都在EOP之外。作为参考,主题工具的尺寸约为14.5 x 10.5 x 4英寸(368.3 x 266.7 x 101.6毫米)。   对于与上述相同的示例工具几何结构,但以稀疏构建样式设计和打印,数据显示该工具的面积与模型的差异约为0.018英寸(0.457毫米),如图5-3所示。对于该工具,超过90%的工具在±0.015英寸(0.381 mm)范围内,同样,可以看出,变化较大的大多数区域位于EOP之外,并集中在工具的垂直面上。 图5-2:无人机风扇叶片工具(外壳式)的3D扫描数据,带有与原始CAD模型(无热循环)。尺寸单位为英寸。 图5-3:无人机风扇叶片工具(稀疏型)的3D扫描数据,带有与原始CAD模型(无热循环)的颜色图比较。尺寸单位为英寸。   图5-4和5-5显示了10次热循环后上述两种工具的扫描数据。可以看出,尺寸变化可以忽略不计,特别是考虑到±0.006英寸(0.152毫米)的精度限制。对于外壳工具,超过95%的工具表面在该限制范围内,对于稀疏工具,超过90%。计划对工具精度进行进一步调查,包括使用更精确的检测设备(如CMM),并将包括在未来的设计指南中。用于评估的工具正在进行额外的热循环。此外,特别是对于稀疏刀具,扫描数据显示刀具末端垂直表面的大部分变化。这是合法的变化,还是与扫描设备的限制有关,尚待验证。 图5-4:热循环后无人机风扇叶片工具(外壳式)的3D扫描数据,与3D的颜色图比较循环之前扫描相同工具的数据。尺寸单位为英寸。 图5-5:热循环后无人机风扇叶片工具(稀疏型)的3D扫描数据,与循环前相同工具的3D扫描结果进行颜色图比较。尺寸单位为英寸   高温机械财产   下图显示了在临界高温下进行机械测试的数据。图5-6显示了在不同温度下ZX方向上构建的样品压缩载荷的应力-应变曲线。该数据集由密苏里科技大学航空航天制造技术中心(CAMT)生成。根据ASTM D695进行压缩试验。   图5-7显示了在平面、边缘和垂直方向打印的样品在不同临界温度下的弯曲模量数据。根据ASTM D790程序A在外部实验室进行测试。图表显示,在350°F(177°C)的固化温度下,ULTEM 1010树脂的硬度降低了20-30%,这取决于印刷方向。 图5-6:ULTEM 1010树脂在不同温度下的应力-应变关系 图5-7:不同方向的临界温度下的弯曲模量。   水分敏感性   随着时间的推移,许多聚合物材料以不同的速率在一定程度上吸收水分。根据制造商(SABIC)的说法,ULTEM 1010树脂在75°F/50%RH(24°C/50%RH)下饱和时将吸收0.7%。由于水分可能对复合材料层压板的质量有害,因此进行了相对初步的测试,以确保可以通过基本的预防措施来防止这种不利影响。   为了确保饱和和“最坏情况”的暴露场景,将四个工具(外壳和稀疏结构各两个)放置在140°F/90%RH(60°C/90%)的湿度室中两周。调节后,随后将两个工具在250°F(121°C)下干燥4小时。然后在每个工具上生产八层准各向同性碳/环氧树脂层压板。固化后对层压板进行目视检查,然后切片进行显微镜检查,以检查孔隙率、分层、起泡和其他水分诱导效应的迹象。主要目的是证明即使在最恶劣的气候下,如果水分吸收成为一个令人担忧的问题,使用前烘干工具足以防止对固化零件产生不利影响。事实上,大多数处于正常使用状态的工具都可能存储在远没有测试过的环境那么恶劣的环境中。   正如预期的那样,水分暴露测试表明,使用前干燥的工具(在250°F(121°C)下4小时)可以生产出质量合格的层压板(没有明显的孔隙率或其他明显问题)。   溶剂暴露   对ULTEM 1010树脂试样(未密封)进行溶剂暴露测试,以验证其与复合材料制造设施中使用的最常见溶剂——异丙醇(IPA)、丙酮和甲乙酮(MEK)——的一般兼容性。在正常操作过程中,大多数复合材料工具只会短暂暴露于此类溶剂中,例如在零件制造前擦拭干净。为了证明总体兼容性,对溶剂洒在工具上并在相当于一个周末(约48小时)的时间内无人注意的情况进行了评估,以代表可能的最坏情况。将试样置于ULTEM 1010树脂中,然后将其浸入溶剂中48小时。暴露后,将样品从溶剂中取出,并在250°F(121°C)下烘干两小时,以确保残留溶剂蒸发。弯曲强度(三点弯曲设置)根据ASTM D 790测定,并与基线数据(无溶剂暴露)进行比较。   干燥后,暴露试样的弯曲强度恢复到相对于基准试样的完全强度,这证实了如果溶剂从工具中蒸发,最终性能不会受到影响。在实际制造使用过程中,工具通常只会短暂地暴露在少量溶剂中,在这种情况下,预计不会发生性能变化。工具也将密封在最有可能暴露于溶剂的表面,这将增加额外的保护和安全级别。   工具寿命   对非金属工具的使用寿命有一个全面的了解是至关重要的,特别是对于生产工具的考虑,或者对于原型之外的任何大量零件来说。由于所涉及的时间和资源,通过实验获得信息也是具有挑战性的。在建立初步基线的过程中,收集了实际(经验)和分析数据。   对于经验测试,遵循了前面描述的精度和热稳定性测试的基本方法,但扩展到了更多的热循环。测试了两种主要的外壳式和稀疏式结构中构建的单一工具几何结构(无人机风扇叶片)(工具如图5-1所示)。工具在350°F(177°F)、全真空、仅烤箱下循环30、60和90次,然后进行评估(检查和3D扫描)和层压板制造(八层、准各向同性碳/环氧树脂),随后进行检查。   对于分析部分,使用动态力学分析(DMA)来评估弯曲试样(三点弯曲配置)的蠕变。在100 psi(689 kPa)
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第7节-FDM工具简介 复合材料工装的增材制造从根本上改变了制造复杂中空复合材料零件的方法。虽然目前具有恒定横截面的基本形状可以使用传统的复合材料制造技术和FDM工具,具有中空内部的复杂复合材料零件(被困的工具几何形状)带来了独特的挑战。FDM根据应用程序的要求为这些挑战提供了多种解决方案。ST-130是一种可溶性物质固化温度极限为250°F(121°C),可直接生产用于中空和高度使用溶解在碱性(>7 pH)溶液中的热塑性材料的复杂复合材料部件。   此解决方案消除了许多使用共晶盐、可折叠硬质工具、可充气气囊制造的复合材料的设计和制造限制,以及其他牺牲工具材料和方法。Stratasys开发了一份全面的设计指南“复合材料零件制造”(www.stratasys.com/landing/desolative tooling),介绍了ST-130在高效、经济高效的冲洗工具方面的应用。   第8节-用于文件处理的FDM洞察软件   CAD文件必须使用Insight软件进行处理,然后才能打印。这允许用户自定义工具路径以改进(或修改)最终性能。此软件随附Fortus 3D打印机的安装。提供Insight的正式培训。参观Stratasys.com/customersupport/training注册或获取更多信息。以下各节旨在作为基本命令,而不是作为正式类的替代品。   准备文件的工作流程是: 1.导入STL文件 2.选择打印机、材料和尖端尺寸 3.切片部分 4.添加支撑材料 5.生成刀具路径 6.验证刀具路径 7.估算时间 8.发送到打印机 Open Insight软件。 图8-1:Insight软件打开后的主屏幕。   主要命令可以在屏幕的左上角找到。从“确定零件方向”图标开始,从左向右移动。“全部执行”命令用于简单的几何图形,并自动处理整个文件。不建议将此功能用于复合工具,因为性能取决于自定义的工具路径。 图8-2:Insight软件的工作流命令。   导入STL   Insight只允许导入扩展名为“.stl”的文件。大多数CAD软件都能够以STL格式导出。通过选择“文件”、“打开”和“选择.STL文件”来导入文件。   选择打印机、材料和切片高度 选择打印机、材料和切片高度,方法是选择屏幕。 屏幕中间将出现一个新菜单。 2.首先选择Modeler类型以选择打印机。   3.单击“模型”材质以选择材质类型。   4.支撑材料选项取决于所选择的模型材料。在这种情况下,由于模型材料是ULTEM 1010树脂,因此只有ULTEM支撑可用。   5.验证是否将反向构建材料选择为否。此功能用于牺牲工具。   6.最后,选择“切片高度”,该高度将与尖端大小相关。在这种情况下,0.010英寸(0.254毫米)的切片将需要T14尖端。下表列出了ULTEM 1010树脂的可用尖端尺寸以及相应的切片高度和卷边宽度。注-表中显示的尖端尺寸/切片高度关系仅适用于ULTEM 1010树脂。胎圈宽度也可以变化(在限制范围内),以最大限度地减少内部孔隙率,并确保轮廓之间的适当接触。 表8-1   7.单击绿色复选框。   确定零件方向   零件的方向是一个极其重要的步骤,它将影响表面光洁度(楼梯踏步)、建造时间和使用的支撑材料数量。确定零件的最关键表面将有助于选择方向。通常,零件的方向应尽量减少阶梯,并提供最佳的表面光洁度。此外,相对于建造平台,角度大于45°的悬垂特征不需要支撑材料。以下示例将显示如何正确定位零件,以便以最佳的表面光洁度和最少的支撑材料进行打印。   为了快速定位,用户可以在工具上选择一个表面,并将其作为顶部、底部、左侧、右侧、前部或后部进行参考。 Insight还允许用户以特定角度定向零件。选择“确定零件方向”图标,然后选择“旋转”。   图8-3:零件导入后的方向深入洞察。 图8-4:选择底部参考后的零件方向。   下面的菜单将出现在屏幕的右侧。确定零件围绕哪个轴旋转以及旋转增量。为“旋转”增量输入一个从1°到180°的值,然后从六个轴方向中选择一个来旋转零件。 零件现在处于最佳方向。 图8-5:旋转后处于最佳方向的零件。   切片零件   对零件进行切片会将其分成多个层。每一层都有一个特定的工具路径,打印机按照该路径创建零件。切片高度由尖端大小决定。要对零件进行切片,请选择由红色圆圈指示的图标。 生成支撑   支撑生成对于高质量的零件至关重要,因为它可以防止悬垂部分下垂。Insight提供了多种支持选项。选择Generate Support(生成支持)图标将根据默认设置创建支持。 支撑材料可以被修改以减少所需的支撑量和/或打印时间。单击“支持”,然后单击“设置”。 Support Setup(支撑设置)菜单将出现在屏幕右侧。选择红色圆圈图标进入高级设置。以下菜单将出现在屏幕中间。它允许用户根据他们想要的结果设置支持生成的各种参数。通常,建议使用默认的支持设置。选择“在可能的情况下使用模型材料”选项可以显著减少构建时间。 屏幕中间将出现以下菜单。它允许用户根据他们想要的结果设置支持生成的各种参数。通常,建议使用默认的支持设置。选择“在可能的情况下使用模型材料”选项可以显著减少构建时间。    
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3D打印使得创造传统制造工艺无法实现的形状成为可能。但为了获得最佳效果,仅仅加载模型并开始3D打印是不够的。正确的零件方向是成功的关键。虽然更改模型的方向通常会被跳过,但它对最终零件的机械特性、质量和表面光洁度有着重要的影响。 从本文中,您将了解到: 为什么打印方向在SLS(但不仅仅是)3D打印技术中至关重要? 零件方向如何影响强度、质量和精度? 如何通过改变零件的方向来实现更好的3D打印效果? 我们在这里关注的是SLS 3D打印技术,一些提示适用于其他流行的添加制造方法。一篇名为“增材制造设计中零件定位的考虑”,查了一下Paderborn大学的Guido Adam为AM准备的55个设计规则的目录。他们发现其中55%的人直接或间接地依赖于方向。这比在FDM或SLM的情况下要好,在这种情况下,甚至70%的规则都取决于方向,但仍然有很多需要考虑的问题,同时在3D打印床上定位您的模型。   无论我们说的是FDM(或FFF)、SLA还是SLS 3D打印,打印输出都是通过添加连续的层来创建的。3D打印的形状通常是层间最弱的。由于其各向异性特征,这在FDM技术中尤其明显,但是即使是像SLS这样的几乎各向同性的技术也必须处理这个问题。3D打印中如何处理层间薄弱? 获取更强的部分 规则一 将模型扭转45度O 分别在X轴和Y轴上,以实现各个方向的最佳强度。 这个规律对于所有的增材制造技术都是通用的,但是在SLS中最容易实现。改变方向,我们建议的方式也适用于FDM或SLA,但在这些情况下,您可能需要添加许多支撑结构,而在SLS 3D打印技术中,未烧结的粉末充当了天然的支撑,因此您不必担心耗时的后处理。说到时间——有些扭曲的零件需要更多的3D打印时间,尤其是平面零件。想象一个100 x 10 x 10毫米的长方体。如果是平面印刷(在长边上),它将只有57-133层,这取决于你选择的精度,但如果是扭曲的,则为45O只有在Y中,你会得到371层甚至870层,这将需要更长的时间来打印。   SLS 3D打印中的平面 我们倾向于选择3D打印技术,尤其是SLS,来制造传统制造工艺无法制造的零件,或者用老方法做太复杂或太昂贵。但是当涉及到简单、平坦的表面时,用3D打印机会变得更加困难。由于数控机器完美地切割了扁平尼龙长方体的边缘,当我们3D打印相同的形状时,它开始翘曲和弯曲。为什么会这样? 原因有几个,但大部分和温度有关。最明显的一种情况是,当你在模型冷却之前过快取出模型时。印刷零件与环境之间的巨大温差可能会导致收缩。在SLS技术中可以很容易地避免这种情况,因为打印机软件会监控冷却部件的温度,并防止您在打印温度对操作人员和部件本身都安全之前打开盖子。但是,一些大而平的部分还是会弯曲。原因是3D打印过程中热量的集中。当你打印一个立体的、长方体形状的平面,并且有完美的重叠层时,会有太多的热量集中,打印出来的东西会弯曲。   通常,烧结表面比周围环境更热。圆柱模型没有这一点,因为它们冷却均匀,而长方体有先冷却的角。   请记住,重力仍然在起作用,即使未烧结的粉末对打印的模型来说是相当坚固的支撑,它的下部也可能会稍微熔化。   您也可以通过在平面上添加肋条来解决这个问题,但前提是这不会改变3D打印元素的目标属性和用途。   规则二 为防止翘曲或弯曲,不要水平放置平面。将它们扭转45度o以实现不同表面的层不会彼此完全重叠。     让你的模特居中 均匀的热量分布是SLS 3D打印最重要的成功因素。最理想的是在3D打印床的中间。 规则三 为了获得最佳打印质量,请从打印台的底部中心开始放置您的模型。将下一个模型均匀地添加到印刷室的边缘和上方。 平均分配模型 保持零件靠近,但彼此不要太近,这是最有效的SLS 3D打印的最佳实践。4-6毫米的间隙效果最佳。您也可以将较小的物体放在较大的物体中,体验未烧结粉末的自支撑特性。均匀放置零件时,请记住每层都有相似的印刷区域。 为了获得最佳的印刷品质,相邻层之间的横截面积的差异应该尽可能小。 p(n-1)–p(n)-> 0 p(n)–p(n+1)-> 0   规则四 均匀分布模型,模型之间留有4-6毫米的间隙。将较小的零件放在较大的零件内,以提高效率。   光滑的表面 前面几段提到的打印输出下部的轻微熔化是一个缺点,但对于那些需要光滑表面的人来说可能是一个优点。在SLS 3D打印中,尤其是尼龙PA12相当光滑,但底部总是最光滑的。所以,如果你需要这样的特征,把你的模型朝向按钮。 规则五 模型的底部将具有最平滑的特征。从底部设置您最关心其平滑度的曲面。   尖锐边缘 为了获得最清晰的边缘或细节,请将它们朝向3D打印室的顶部。 规则六 模型的上部将具有最清晰和最详细的边缘。   尺寸精度 为了获得圆孔等元件的最佳精度,请将它们与印刷台平行放置。研究还表明,准确性还与其他因素有关。一篇名为“研究SLS参数对尺寸精度的影响“由维沙尔·夏尔马和夏兰吉·辛格证明,床温从173上升到176oc反映在更好地表示维度。另一个因素是层厚。层越厚,精度越低。如果3D打印零件彼此之间的距离过窄,也会降低精度。   规则7 如果可能,将孔、通道和开口平行于Z轴放置,以获得最佳质量。   活动件 SLS 3D打印技术经常被选择,因为它可以生产具有内部几何形状或移动几何形状的零件。为了一次打印零件并获得最佳效果,您应该在元件之间设计至少0.2毫米的功能间隙。对于这么小的间隙(初学SLS的用户甚至应该考虑0,5 mm),方位可能也是至关重要的。如果可能,将移动部件放置在与Z轴平行的位置。   规则八 为了实现移动部件的最佳质量,设计一个0.2-0.5mm的功能间隙,并使模型平行于Z轴模型的旋转轴平行于Z轴。   结论 遵循这些SLS 3D打印方向规则将获得更好的打印质量、更坚固的零件、更锐利的边缘和最光滑的表面。以正确的方式定位模型是更广泛体验的一部分,包括改变3D打印机参数或应用附加制造的设计规则。所有这些结合起来将使你成为3D打印专家。   源文摘自:Sinterit
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