•    發佈時間：2022/12/21
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【概要描述】 測試新材料（如SAF™ PA12）製作的部件品質如何是一個艱難的過程——因為需要花費許多時間去手動完成測量、裝載樣品和測試。為節約操作人員的時間，讓他們專注於更重要的任務，Stratasys的工程師們開發了一臺自動測量機，而這臺自動測試機正是由SAF™ PA12材料3D列印而成。



 

 挑戰 

 

將H350™的新材料推向市場的過程需要持續監測，並不斷測量列印件的品質。通過單軸拉伸測試試驗試棒，可以有效地評估列印件的機械品質和一致性。

 

單軸拉伸試驗包括記錄分開試棒所需的力，從這個簡單的測試中可以獲得很多關於材料的資訊。測試包括楊氏模量、屈服應力、極限拉伸強度和斷裂伸長率，這都有助於追蹤材料的熔合情況。監測這些特性在一次列印、不同列印以及不同機器列印中的變化，有助於瞭解機器和材料的一致性情況。

 

龐大的測試量使操作人員面臨時間壓力

 

在試棒上進行拉伸試驗相對快速且簡單。首先測量橫截面積以確保結果準確，然後將樣品裝入拉伸試驗機，以預先設定的速度拉動直至其失效，最後卸下即可。

 

然而，當你需要在一次列印中測試30個拉伸試塊，且同時有多達10臺機器使用同一種材料，2700個試塊需要在一個月內完成製作並測試時，任務就變得十分艱巨，很難滿足測試的時間節點需求——而這是為研發團隊開發工作提供數據的關鍵。

 

對此的解決方法是打造一臺自動試驗試棒測量機——它能夠對（30個）列印試棒進行完整測試，包括對每個試棒的寬度和厚度進行重複3次的測量，並將這些數據記入拉伸試驗軟體。



 

 

 解決方案 

 



 

該測量機名為AutoMeasure，可實現過程的全自動化，操作人員無需在測量過程中進行干預。過去使用卡尺進行手動操作時，每個試棒需要30秒，每次列印需要15分鐘。如今的自動化的操作過程節省了這些時間，讓操作人員得以騰出時間去忙其他更有趣或更需要參與的工作。這一解決方案每年可以節省約287小時的操作時間，且並不會對工藝的安全性或關鍵數據帶來任何影響。

 

為提高產量，同時不給操作人員增加額外的壓力，需要相應縮短部分或全部步驟的時間。

 

以下為拉伸試驗的各項步驟及每個步驟所需的時間：



 

 

為減少測試時間尋求解決方法時需考慮以下因素：

 

裝載和卸載樣品需要保障安全性和準確性。

 

最小樣本測試時間由標準化操作決定。增加測試機的數量將始終是實現這一目標的唯一方式，這需要投入大量的資本和運營，以及更長的設備交付週期。

 

樣品橫截面積的測量使用遊標卡尺手動完成，需重複3次。整體免去測量過程或減少重複測量次數會影響測試和數據品質。



“設計AutoMeasure的過程非常簡單，因為H350能讓我快速進行各種迭代，部件也總能按照規格出品。得益於3D列印的精准性和一致性，我能很輕鬆地進行增材製造設計。”

 

——Nyall Davis

工業3D列印QA技術員

AutoMeasure測量機的另一個優勢是提高了測量的可重複性。它消除了由於操作人員的不同而帶來的差異，也消除了因技術差異影響測量結果的可能。

 

AutoMeasure縮短了整個流程所需的時間，節省了成本，為研發工作提供更多的指導性數據，並提高了測量精度，使得操作人員有更多時間完成其他任務。



 

由H350列印的高質量部件構成了

大批量測試機的結構框架

 

 

工業3D列印QA技術員Nyall David是AutoMeasure背後的“大腦”，該測量機由13個列印部件構成，均由H350印表機使用SAF™ PA12材料生產。

 

運用SAF技術列印的部件構成了AutoMeasure的整體結構和一些功能性機械部件。這些部件充分利用了H350強大的嵌套生產能力，所有13個部件可以緊密地嵌套於一個略小於全Z高度一半的列印空間中。這使得列印可以在5小時內完成，或在一次列印中完成兩個AutoMeasure測量機的部件。

 

SAF技術工程師認為，如果沒有H350印表機和SAF™技術，AutoMeasure就不可能成功開發。以下這些材料特性幫助測量機完美地實現預期目標：

 

SAF™ PA12是高精度工業機器部件的理想選擇。AutoMeasure的底盤由2個大件組成，必須精准對齊螺絲孔洞才能正確組裝。

 

PA12可實現功能性終端部件的快速周轉，以及快速迭代和設計自由，並縮短開發週期。SAF工藝強大的嵌套能力是一個巨大的進步，可在5小時內完成所有部件的列印（冷卻時間為24小時），這是其他3D列印工藝難以實現的。

 

SAF™ PA12 的高精度可更好地控制尺寸，如軸承座和調整螺絲孔無需額外的後處理就可以直接列印在部件上。

 

 

 使用SAF技術及其PA12材料的更多優勢 

 

 



調整螺絲的導軌。M3螺絲的導軌很精細，需要高精度的SAF™ PA12才能保證其線性、平穩地滑動。



直接列印在導螺杆部件上的壓配軸承座。SAF™ PA12的高精度可以實現高匹配度



直接列印在部件上的導螺杆螺栓孔。部件的細微錯位都可能導致導螺杆的操作問題，精准性至關重要，因此SAF™ PA12是理想的材料。



H350印表機和SAF™ PA12的精細解析度可以直接在部件上列印標籤，並清楚地顯示按鈕的功能。



H350印表機和SAF技術提供的設計自由度使得線纜管理可以直接列印在底盤上，無需列印後再進行組裝。後續，設計上的任何調整都可以快速實現，並重新列印部件。

 

 使用SAF™ PA12降低成本、提升產量 

 

鑒於只有兩項耗材（HAF和粉末）及一個簡單、精益的冷卻程式，使用SAF技術製作的單個部件成本通常低於其他技術。AutoMeasure總裝配成本為583美元，包括列印和附加組件。

 

經計算，投資一臺AutoMeasure 69天就能收回成本，僅操作人員的時間就相當於每年節省約4493美元，操作人員可以省下時間去做其他更重要的事。

 

SAF工藝下的機器的一致性讓設計可以隨時隨地進行部署。設計檔可以電子形式共用和列印，並確保列印結果均符合要求。這意味著運輸成本和延誤不復存在，能在任何地方，以最短的時間進行強化測試。

 

鑒於設計是模組化的，生產時無需模具，未來設計可以自由修改，以滿足不同標準的試驗棒或其他機械測試部件（如衝擊和彎曲測試）的需要。