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Nexa3D LSPc的5大設計技巧
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我們已經為Nexa3D的LSPc 3D列印過程彙編了我們的頂級設計技巧。請繼續閱讀,瞭解更多關於您需要牢記的指導方針,以便成功使用LSPc技術!   Xometry很高興為您提供Nexa3D LSPc印刷工藝是我們廣泛的增材製造菜單的一部分Xometry即時報價引擎!與任何製造過程一樣,考慮到技術的獨特方面,仔細設計您的組件以確保最成功的結果是至關重要的。這就是為什麼我們彙集了我們的頂級設計技巧,以便您可以使用LSPc在3D列印方面領先一步!在以下章節中,我們將討論以下與設計相關的主題: 洞 壁厚 線 文本特徵 中空和杯狀幾何形狀 提示#1:孔的直徑和深度   LSPc使用光固化樹脂或光敏聚合物來製造零件。設計者應該考慮表面張力和固化穿透等因素。如果孔太小,它可能會因固化而關閉。同樣,太深或沒有適當排水的孔可能會在印刷後保留過多的樹脂,這些樹脂可能會在後處理的UV固化階段固化。建議的最小孔尺寸將根據孔是否貫通以及材料的透明度而有所不同。下麵的圖表可以幫助指導你如何相應地確定球洞的尺寸。 專業提示:避免大孔縱橫比和盲孔。盡可能在盲孔底部增加通風孔,以幫助在清潔過程中排出多餘的未固化樹脂。   LSPc的鑽孔建議   結構特點 被推薦的 可實現* 盲孔深度 < 3x Hole Diameter < 8x Hole Diameter 通孔長度 < 8x Hole Diameter < 25x Hole Diameter 垂直孔徑 > 0.8毫米 > 0.3毫米 非垂直孔徑 > 1毫米(不透明樹脂) > 2mm(透明樹脂) > 0.6毫米 *可通過特殊清洗技術實現,這可能會導致額外的交付時間。   技巧#2:壁厚   與大多數製造工藝一樣,應避免在印刷或後處理過程中可能破裂的薄壁。然而,設計師還應記住,由於樹脂固化時產生的放熱反應,過厚的壁可能會保留大量熱量,甚至會阻止完全固化。最佳做法是平衡牆壁厚度,使其既不太厚也不太薄。薄至0.5毫米的獨立牆是可能的;然而,越接近這個厚度,失敗的風險就越大。厚度大於25毫米的較厚零件或壁是可能的,但可能需要較慢地印刷以控制熱量和收縮。   專業提示:保持牆壁厚度在1毫米至5毫米之間,並盡可能保持一致。間距為25:1的支撐肋(即,對於1毫米厚的牆壁,每25毫米設置一個肋)有助於加固牆壁。   技巧3:線程   在LSPc印刷零件中設計螺紋特徵時,需要考慮固化、方向和支撐結構。該技術適用於大螺紋形式,如瓶蓋。然而,較小螺紋的較細螺距可能會變得具有挑戰性。   對於該技術的線程,我們建議遵循以下準則: 盡可能使用較大的螺紋,如M10x1.5或3/8-16 UN;避免低於M4x0.7或#8-32 UN 當垂直於構建平臺定向時,印刷線的解析度最高 對於功能性螺紋,固化後用絲錐或板牙追;請注意,印刷的螺紋可能會因重複緊固而磨損 對於較小的螺紋或使用金屬螺栓和螺釘緊固時,使用金屬嵌件,如壓配合或熱固嵌件   技巧4:文本特徵   文本可以浮雕,使其從表面突出,也可以雕刻,使其位於表面之下。無論是哪種情況,字元高度和線寬都應該是設計中要考慮的主要因素。線寬是指構成字元的線條的粗細或寬度,其中字元高度是字元從上到下的總垂直尺寸。如果這些方面中的任何一個過於精細,它們可能無法正確解析,從而導致文本難以辨認。請參考下表中的指南,以確保您的文本功能設計適合該流程。 專業提示:避免使用書法或襯線字體,因為它們通常有狹窄的元素。 LSPc的文本建議 文本參數 建議 可實現* 字元高度 > 4毫米 > 2.5毫米 浮雕高度或雕刻深度 > 0.5毫米,或等於線寬 > 0.25毫米 線條寬度 > 0.4毫米 > 0.25毫米 *基於構建方向、字體和其他印刷變數可實現。   技巧5:空心和杯狀幾何形狀   在列印時,考慮零件幾何形狀如何與零件周圍未使用的樹脂相互作用非常重要。例如,如果您的零件有一個空心部分,樹脂可能會被困在零件內,導致固化過程中的缺陷和問題。當z軸作為列印過程的一部分上升和下降時,向大桶打開列印的杯形特徵會產生真空力,該真空力會吸起樹脂並對其加壓,從而導致列印問題。策略性設計的排水孔有助於緩解這些問題。   請遵循以下指南,瞭解在設計中添加排水孔的最佳實踐: 使用多個尺寸至少為3毫米的排水孔 如果只有一個排水孔,尺寸至少為5毫米 將排水孔放在角落或液體自然流向的地方 在杯形特徵的底部增加通風孔,以避免吸力;使它們的直徑為封閉體積跨度的10%,以確保它們的大小相應
親身體驗 Method X 3D 列印機,Part 1
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我們一直在實驗室中測試 Method X 3D 列印機,現在是時候告訴您我們的發現了。   Method X 3D 列印機背景 Method X是MakerBot品牌的旗艦3D列印機。我說品牌是因為MakerBot公司與Ultimaker合併,創造了新的UltiMaker。在那裡,「MakerBot」是專業3D列印機系列的品牌。 Method X是一款全封閉式專業3D列印機,注重列印品質。本機器具有許多功能,可確保列印非常精確。   Method X 3D 列印機規格與功能 Method X有多種變體,包括大型版本、碳纖維版本和基礎版本。我們測試了Method X即非CF版本。   Method X 是一款雙擠出機,建造體積為 152 x 190 x 196 毫米,略小於普通桌上型 3D 列印機的建置體積。如果僅使用單一材料,建造體積會增加到 190 x 190 x 196 毫米,但這不是您在Method X 上經常做的事情。 有一個五英寸的彩色觸控螢幕顯示器,可以通過它來操作機器。然而,正如您將看到的,大部分的操作都是透過雲端服務進行。 熱端接受 1.75 毫米燈絲,噴嘴為標準 0.4 毫米直徑。這樣可以生產小至 0.02 毫米的層。 熱端與擠出機整合在一起,被稱為「智慧擠出機」。它們被視為消耗品,並有多種變體以涵蓋各種材料類型。 Method X雖然是桌上型設計,但重量卻相當重,接近30公斤。它需要 800W 的功率,比典型的 3D 列印機高一些。然而,這是有原因的:建造室被主動加熱。 在正常操作中,構建室被加熱至 90°C,基本上消除了列印時的熱梯度。這使得翹曲基本上不可能發生。當零件從成型室中取出時,它們會在各個方向上均勻冷卻。據製造商稱,這使得能夠生產尺寸精確的零件。 Method X 3D 列印機拆箱與組裝 Method X 3D 列印機的大型運輸箱 [來源:Fabbaloo] Method X包裝得非常好。3D列印機製造商的包裝有問題的日子似乎已經一去不復返了:我們已經很多年沒有看到問題了,而這裡的 Method X卻完好無損。 Method X 3D列印機上的便利開箱器 [來源:Fabbaloo] 我們真的很欣賞Method X的裝箱。它相當重,所以你真的不想把它從低矮的盒子裡拿出來。相反,他們有這些夾子,當它們被啟動時,可以讓盒子的整個頂部向上滑動。 未裝箱的Method X 3D列印機 [來源:Fabbaloo] 這就是您所看到的:一台包裹好的機器,一旦暴露就很容易取出。 Method X 3D 列印機隨附的零件 [來源:Fabbaloo]   由於 Method X 已完全組裝完畢,除了電源線、工具和智慧擠出機之外,實際上沒有太多單獨的零件。 Method X 3D 列印機內的神秘盒子 [來源:Fabbaloo] 這個盒子還蠻有趣的。通常3D列印機會附帶一個裝滿零碎零件的盒子,所以我很好奇這個盒子裡裝的是什麼。 Method X 3D 列印機內的空盒子 [來源:Fabbaloo] 沒有什麼!盒子只是填充物。驚喜! 撕掉Method X 3D列印機上的運輸膠帶 [來源:Fabbaloo] 與其他一些 3D 列印機不同,需要鬆開或切斷的東西相對較少。在這裡,我們看到擠出機管已被膠帶粘住以便運輸。 用於Method X 3D列印機的雙智慧型擠出機 [來源:Fabbaloo] 必須安裝智慧擠出機,所以我們必須立即開始工作。 Method X 3D 列印機上智慧型擠出機的安裝點 [來源:Fabbaloo] 它們非常容易安裝;他們只是卡入這些安裝座。但是,您必須清楚哪一個進入哪個插槽。幸運的是,一切都被標記得非常好。 從Method X 3D列印機上的智慧型擠出機上剝離薄膜 [來源:Fabbaloo] 雖然很難注意到,但智慧噴頭的正面有一些保護膜,使用前應將其除去。 取下Method X 3D列印機上的保護蓋 [來源:Fabbaloo] 我們還看到了這些保護熱端的塑膠蓋,我們將它們與其餘的包裝材料一起移除。 將智慧型擠出機卡入 Method X 3D 列印機 [來源:Fabbaloo] 智慧型擠出機可輕鬆卡入到位 為Method X 3D列印機連接智慧型擠出機 [來源:Fabbaloo] 安裝後,必須將細絲管連接到擠出機。請務必使用正確的管子,因為它們各自通往Method X 底部的編號材料艙。 在Method X 3D列印機上完成智慧型擠出機安裝 [來源:Fabbaloo] 這就是安裝智慧擠出機後的樣子,我們準備啟動 Method X。 準備啟動Method X 3D列印機 [來源:Fabbaloo] Method X的組裝非常快速且簡單。  
親身體驗 Method X 3D 列印機,Part 2
設備操作
我們繼續對 Method X 3D 印表機進行設定、校準和操作。 Method X 3D 印表機設定與校準 開啟 Method X 3D 印表機電源 [來源:Fabbaloo] 過了一會兒,Method X 啟動了,螢幕也啟動了。 Method X 3D 印表機上的螢幕設定精靈 [來源:Fabbaloo] 正如預期的那樣,有一個智慧嚮導可以引導您完成機器的配置和設定。 我們遇到的一個問題是觸控螢幕在初始設定過程中非常滯後。這令人費解,但在韌體升級後,問題似乎消失了。我預計今後沒有人會看到這個問題。 在 Method X 3D 印表機上設定時區 [來源:Fabbaloo]   我們必須設定時區。這是一件小事,但據我記得,我以前從未需要在 3D 印表機上設定時區。這可能需要幫助協調與雲端管理系統的時間。 在 Method X 3D 印表機上「安裝擠出機」[來源:Fabbaloo] 哦哦!現在,Method X 要求我們安裝智慧擠出機。但我們已經自己做到了。我們發現這有點不尋常。通常3D印表機必須在通電前組裝,所以我們將它們組裝在一起是「自然」的。然而,MakerBot 似乎假設了不同的事件順序。 回想起來,這可能是由於智慧型擠出機是一種消耗品的概念:它並不像其他 3D 印表機那樣真正成為機器的永久部分。 下一步是調平床,這是自動完成的。然而,這樣做的方法卻相當獨特。您不必像其他 3D 印表機那樣探測表面,而是必須卸下列印託盤。 Method X 3D 印表機上未覆蓋的調平槽 [來源:Fabbaloo] 這會暴露底板上的一個空腔,這就是在調平過程中噴嘴的位置。我不確定這是如何工作的,但我們在之後的列印操作過程中沒有遇到調平問題。 在 Method X 3D 印表機上完成平整 [來源:Fabbaloo] 機器通知我們平整已經完成,現在可以裝填了。 用於 Method X 3D 印表機的 ABS-R 材料 [來源:Fabbaloo] 對於這臺機器,我們只能使用兩種不同的材質:ABS-R。這是 MakerBot 的特殊 ABS 混合物,與其可溶性支撐材料一起使用。必須將其裝入材料艙(另一個艙用於支撐材料)。材料線軸包裝在緊密的箔袋中。 Method X 3D 印表機的線軸中有大量乾燥劑 [來源:Fabbaloo] 我們注意到 ABS-R 的中心輪轂中儲存了大量乾燥劑。這比第三方線軸通常發現的要多得多。ABS 也不以吸收水分而聞名,因此這似乎很不尋常。 Method X 3D 印表機的材料袋含有更多乾燥劑 [來源:Fabbaloo] 事實上,ABS-R 線軸的鋁箔袋中含有更多的乾燥劑。這些都是大袋的東西,肯定會在運輸過程中保持材料乾燥。 在 Method X 3D 印表機上載入耗材 [來源:Fabbaloo] 只要將線軸放入正確的托架中,裝載材料就很容易。它們被標記為“1”和“2”,其中“1”用於模型材料,另一個用於支撐材料。 Method X 將自動拾取燈絲並為您一路送入機器。無需像許多其他 3D 印表機那樣推動它。 用於 Method X 3D 印表機的 RapidRinse 可溶支撐材料 [來源:Fabbaloo] 我們的支撐材料是 MakerBot 的 RapidRinse,這是一種強大的可溶性支撐材料。這個想法是簡單地洗掉支撐物,而不是費力地把它摘下來。我們很有興趣測試這個功能。支撐材料以完全相同的方式加載。 比較 Method X 3D 印表機的耗材容量 [來源:Fabbaloo] 我們應該指出的一件事是,方法 X 的線軸容納的材料比您預期的要少得多。業界標準是1kg線軸,偶爾也會看到750g。此處 ABS-R 線軸僅承受 650 克,RapidRinse 線軸甚至更小,為 450 克。這種支撐材料的價格也相當昂貴,每卷 119 美元,即 264 美元/公斤。 準備好雙噴嘴,在 Method X 3D 印表機上滴水 [來源:Fabbaloo] 此時,我們的擠出機已準備就緒,儘管我們注意到支撐噴嘴有一點滴水。稍後會詳細介紹這一點。 在 Method X 3D 印表機上製作的第一次列印作品 [來源:Fabbaloo] 我們的第一個列印是一個簡單的校準立方體,它具有出色的品質,特別是對於 ABS 材料。 Method X 3D 印表機操作 操作方法 X 相對輕鬆,但我們確實遇到了一些您應該注意的問題。 Method X 3D 印表機上的正常列印進度畫面 [來源:Fabbaloo]   Method X 的前面板始終顯示機器的目前狀態。有一個狀態面板,如果您仔細觀察,您會發現它可以向左或向右滑動以獲取更多詳細資訊。 Method X 3D 印表機上的作業完成訊息 [來源:Fabbaloo] 作業完成後,前面板會提供您資訊。然而,真正的通知是透過雲端系統進行的,我們稍後將對此進行探討。 Method X 3D 印表機上的獨特角落視圖 [來源:Fabbaloo] Method X 的一個獨特特徵是角落。這可能是我們見過的唯一具有完全透明角落的機器,可以清晰地看到建造室內的動作。 Method X 3D 印表機託盤的便利對齊槽口 [來源:Fabbaloo] 成型託盤採用磁性吸附,非常易於安裝。在這裏您可以看到一個凹口,每次安裝時它都會完美對齊。 請注意,建造表面可能會磨損,您需要不時更換黏合劑。它只是貼在實際託盤上的貼紙,並且易於更換。 移除 Method X 3D 印表機上已完成的列印件 [來源:Fabbaloo] 列印完成後,操作員會抬起橡膠列印託盤並扭轉它以釋放列印件。但是,請記住,建造室的溫度可以達到 90°C,因此這與其他 3D 印表機不同,您可以在完成後立即抓取列印。如果你這樣做的話,你的手指真的會被燙傷。 我建議使用手套,或者更好的是,讓列印件自行冷卻。然而,這可能需要一些時間才能完成。
親身體驗 Method X 3D 列印機,Part 3
設備操作
我們繼續對 Method X 3D 列印機進行更多操作方面的研究。 Method X操作 Method X 3D 列印機上的噴嘴有點髒 [來源:Fabbaloo]   我們一直注意到的一件事是噴嘴經常變髒並收集塑膠。正如您將看到的,這將在稍後出現。 Method X 3D 列印機上的 Prime 塔被奇怪損壞 [來源:Fabbaloo] 我們注意到我們的主塔有時會受到輕微損壞。 Method X 3D 列印機上發現的奇怪缺陷 [來源:Fabbaloo] 在這裡,您可以看到 3D 列印籃子的頂部邊緣略有損壞。我們多次看到此類品質問題,並想知道到底發生了什麼。 最終我們意識到發生了什麼事。 還記得我們在安裝過程中從智慧型擠出機上取下的那些塑膠保護蓋嗎?它們不是包裝。它們是智慧型擠出機的必需部分,可防止噴嘴上形成斑點。 如果沒有蓋子,廢料就會被拖到列印室周圍。通常他們最終會在一座主塔上解釋這個問題,有時他們會搞砸模型。 Method X 3D 列印機上重新安裝噴嘴蓋 [來源:Fabbaloo]   幸運的是,我們沒有扔掉包裝,而是能夠收回蓋子並按照上面的方式安裝它們。安裝後,這個問題就完全消失了。 不要丟掉那些帽子! 可溶性支撐物再次滴落。我們經常發現該噴嘴有滴水,有時甚至在列印件上。最終我們意識到支撐材料的預設回縮設定僅為一毫米,這太低了。大概應該是5毫米。 Method X 3D 列印機上的雜散支撐材料 [來源:Fabbaloo] 經過幾週的操作後,我們開始看到類似上述的問題,其中支撐材料似乎沒有正確放置。 Method X 3D 列印機發生災難性列印故障 [來源:Fabbaloo] 有時列印作業會完全失敗,如此處所示。這個問題似乎與印刷品的幾何形狀有關。某些工作會失敗,而有些則不會。 最終我們意識到發生了什麼事。事實證明,RapidRinse 材料在使用前必須絕對乾燥。即使暴露幾天也會導致其失去一些功能。 我們的解決方案是將 RapidRinse 線軸放入附近的線材乾燥機中放置一天。完成後,列印出來的效果非常完美。 這裡的提示是,除非您連續列印,否則請將 RapidRinse 存放在烘乾機中。如果您每天左右都放入新線軸,則可能不需要這樣做。 這也解釋了為什麼線軸上裝有如此多的乾燥劑。 我應該要提到的是,Method  X 有自己的燈絲乾燥週期:您可以將線軸放入已加熱的建造室中,然後將其烘烤至乾燥。我們沒有使用此程序,因為使用獨立的烘乾機並讓印表機忙於執行其他工作更簡單。 我想知道為什麼Method  X 不簡單地重新引導一些熱氣流通過材料艙,從而自動乾燥燈絲? Method X 3D 列印機上通常會大量使用支撐材料 [來源:Fabbaloo] 我們來談談RapidRinse 材料。我們立即註意到的一件事是切片軟體往往會使用相當多的它。正如您在此圖中所看到的,零件通常周圍有支撐材料。這無疑會提高列印質量,但也會大幅增加列印成本。 Method X 3D 列印機上製作的浮動 3D 列印 [來源:Fabbaloo] RapidRinse 可以溶解在乾淨的水中,所以我們就是這麼做的。在這裡您可以看到我們遇到的第一個問題:列印通常是浮動的!它們有些中空,而 Method X 非常擅長密封縫隙,因此空氣總是被捕獲。 Method X 3D 列印機上製作的浸沒式可溶支撐列印件 [來源:Fabbaloo] 解決方案是減輕印刷品的重量,使其完全浸沒。這個玻璃杯中的範例僅供示範之用。實際上,我們有一大桶水,對於重量,我們使用雷射切割機的金屬基質來將所有東西固定在水下。 從 Method X 3D 列印機製作的列印件中提取剩餘的可溶性支撐物 [來源:Fabbaloo] RapidRinse 材料立即開始腐爛,通常需要大約一天的時間才能完全消失。然而,有時仍然有一些剩餘的利基市場。接觸水後,這些斑點非常黏稠,您可能需要將它們拉出來,如圖所示。 使用 Method X 3D 列印機製作的艾菲爾鐵塔 3D 列印作品 [來源:Fabbaloo] 我們想看看 Method X 可以實現多少細節,因此我們縮小了艾菲爾鐵塔模型並印製了它。正如您在上面所看到的,列印時生成了大量的支援材料。 使用 Method X 3D 列印機製作的艾菲爾鐵塔列印結果 [來源:Fabbaloo] 沖洗掉支撐材料後,我們留下了這個,這不是特別好。不過,我並不感到驚訝:Method X 並不是像樹脂設備那樣設計為高解析度機器。相反,它實際上是為生產機械零件而設計的。   當我們測試 ABS-R 和 RapidRinse 時,需要注意的是,對於其他智慧擠出機,有相當多經過​​認證的工程材料可以在方法 X 中使用。我們發現我們的列印結果非常出色,毫無疑問其他材料也有同樣的情況。 我們對 Method X 的一個不滿是它是一種非常慢的設備。列印所需的時間比其他機器要長得多,但這可能是尺寸精度的代價以及將噴嘴更換為可溶性支撐所需的時間。 CloudPrint 報告#3DBenchy在 Method X 3D 列印機上進行了 7 小時的列印作業[來源:Fabbaloo] 在這裡你可以看到一個例子。我們嘗試對作業進行切片,以使用 ABS-R 的預設設定列印#3DBenchy。請注意,作業執行時間估計長達七小時!
親身體驗 Method X 3D 印表機,Part 4
設備操作
Method X 的軟體系統是 CloudPrint,這是 MakerBot 幾年前設計的基於雲端的系統。系統的雲端特性讓您可以輕鬆操作 Method X,無論您身在何處:只要您有互聯網,您就是黃金。 CloudPrint 與您可能熟悉的任何其他切片系統非常不同。您知道 UltiMaker Cura 或 PrusaSlicer 嗎?這對你一點幫助也沒有;CloudPrint 就是那麼不同。因此,我們在弄清楚該軟體的所有功能方面有點慢。 Method X 3D 印表機 CloudPrint 中的延遲室視圖 [來源:Fabbaloo] CloudPrint 可讓您載入 3D 模型、對其進行切片、將其傳送到印表機並監控列印進度,所有這些都在一個介面中完成。還有一個佇列概念,當另一個作業處於活動狀態時,作業可以累積。完成後,即可啟動下一個作業。但是,您必須清理列印平臺板。 Method X 上有一個機載鏡頭,可以向您顯示印刷板,如這些影像中所示。然而,我們發現它只是間歇性地更新。我們經常刷新螢幕以誘導其更新。其他系統傾向於顯示更即時的操作視圖,但在 Method X 上似乎並非如此。 如果有人看到託盤上的零件並決定不啟動作業,這可能會出現問題 - 即使他們可以,因為託盤已被清除但未進行視覺更新。CloudPrint 應更頻繁地更新機器視圖。 工件與 Method X 3D 印表機上的主機塔重疊 [來源:Fabbaloo] 切片器的一個問題是它允許我們將主塔與模型重疊。在此範例中,列印因此失敗,我們必須重新運行作業。務必仔細檢查主塔的位置! 切片系統非常擅長確保您選擇的材料和機器之間的匹配,這樣做是為了避免使用正確的列印設定檔出現問題。然而,我們有時發現我們的材料預設為其他材料,我們發現我們必須在每項工作中仔細檢查這一點。 乍一看,在 CloudPrint 中查看可能會遇到很大問題,因為預設設定似乎不允許您旋轉視圖。我們以這種方式操作了一段時間,直到後來我們發現在視圖設定的深處有一種方法可以更改預設行為。完成後,我們就能夠像所有其他切片器中通常所做的那樣正確旋轉視圖。 Method X 3D 印表機上 ABS-R 3D 列印的唯一平衡或可靠選項 [來源:Fabbaloo] 一個令人費解的限制是 ABS-R 材料缺乏“HQ”(高質量)選項。在這裏你可以看到只有「Balanced」或「Solid」的選擇。我們不知道平衡是什麼意思,但固體可能不會經常使用。然而,如果我們將材料切換為 ABS 而不是 ABS-R,則會突然出現“HQ”選項。這可能是由於缺乏製造商的配置。 Method X 3D 印表機列印結果 Method X 3D 印表機製作的絕佳 3D 列印瓶蓋 [來源:Fabbaloo] Method X 的列印結果非常出色,這很可能是由於系統中存在大量感測器。它們用於協調列印過程中的活動,以確保達到適當的品質,而且看起來效果很好。 完美契合:使用 Method X 3D 印表機製作的螺帽和螺栓 [來源:Fabbaloo] 我們印製了一些螺栓,它們配合得非常好。 Method X 3D 印表機上的完美同心度測試 [來源:Fabbaloo] 我們進行了同心度測試,兩個部件滑動在一起非常舒適。我們還沒有看到這個測試在任何其他機器上也能正常運作。零件尺寸精確的說法絕對正確。 Method X 3D 印表機製作的完美行星齒輪 3D 模型 [來源:Fabbaloo] 行星齒輪 3D 模型運作完美。對於這款流行 3D 型號的 ABS 版本來說,這是相當罕見的,除非一切都正確撥入。 將 Pantheon 3D 印表機(右)上的列印件與 Method X 3D 印表機上的列印件進行比較 [來源:Fabbaloo] 我們將使用 Method X 的 ABS-R 列印件與使用 Pantheon 機器列印的 PETG-CF 列印件的品質進行了比較。品質非常相似,但由於 ABS-R 材料的光澤,它們在視覺上可能看起來有點不同。 Method X 3D 印表機的理想零件 [來源:Fabbaloo] 這是Method X的完美零件的範例。它是紙巾分配器的支架臂,我們需要更換它。請注意,左側有一個非常非常小的傾斜度。使用 RapidRinse 支撐材料可以輕鬆處理這一問題,這使我們能夠平坦地列印該物品。 Method X 3D 印表機製作的零件完美貼合 [來源:Fabbaloo] 有趣的是:列印完成後,該零件就可以完美地卡入分配器中。零件的尺寸絕對完美,無需迭代。3D 列印零件幾乎總是需要迭代,但顯然方法 X 的情況並非如此。 將 PLA 中的 Prusa MK3S 列印件(左)與 Method X 3D 印表機上的 ABS-R 進行比較 [來源:Fabbaloo] 在這裏,我們在 Method X 上列印了一個類似的零件,並將其與 PLA 中的 Prusa MK3S 等效零件進行了比較。正如您所看到的,品質大致相同,這對於 ABS 來說是相當令人驚訝的。就品質而言,Method X 無疑是我們使用過的最好的 ABS 印表機。 Method X 3D 印表機最終想法 Method X 是一款不尋常的設備,其體驗與其他 3D 印表機截然不同。有時您幾乎必須從頭開始學習這些工具。雲端列印非常不同。 Method X 能夠生產 FFF 設備中最優質的零件,考慮到我們正在測試 ABS 材料,這一點更令人驚訝。與可溶性支撐相結合,人們可以輕鬆想像如何輕鬆生產高度複雜的 ABS 零件。 然而,Method X 的運作成本也相當昂貴,因為支援材料價格昂貴,而且軟體往往會使用大量支援材料。儘管如此,我確信在某些情況下成本不如品質重要,這可能是Method X 的最佳用途。 終極創客 MAKERBOT Method X 3D 印表機 ★初學者  3/10 ★愛好者  5/10 ★製作生產  8/10 最好的功能 ✔︎ 列印品質 ✔︎ 可溶性支撐 ✔︎ 尺寸精度 問題 ✖︎ 長絲乾燥 ✖︎ 營運成本高 ✖︎ 列印速度慢
iReal 2E三維掃描人像注意事項
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iReal 2E三維掃描器作為一款入門級專業彩色三維掃描器,在人像與人體三維掃描上有著廣泛的應用。iReal 2E採用紅外結構光,對人體安全無害,它獨特的無光掃描模式能在人眼不可見的情況下採集到完整的高精度人體三維數據;此外,580 mm x 550 mm的超大幅面給了掃描者非常自由的操作空間,新手友好,快速上手。 今天主要從九個方面為大家介紹關於人像掃描的注意事項。 一、掃描環境 在掃描人體時,如果需要彩色模型,建議在室內柔光環境下掃描,且被掃部位處於受光均勻的狀態,這樣貼圖效果會更好。要儘量避免在明暗不均環境下或是在強光下掃描(比如陽光直射),這樣可以避貼圖出現過曝或是亮暗不均的情況;如果只需要單色白模,可以在室內或者室外掃描,需要注意的是,在室外掃描時,如果受到強光照射,會影響出點量和點雲品質。 二、模特穿著 關於被掃模特的著裝的類型,需要儘量避免薄裙、蕾絲等類型,因為人在站立的過程中容易晃動,輕薄的衣服容易也會隨之晃動,會讓數據產生較多錯層,增加了後期修復的工作量。相比之下,牛仔褲就會比較好掃描。 至於衣服材質,儘量避免吸光、反光材質,比如黑色皮革,這類材質出點少,可能會導致掃描數據不全或是拼接不流暢;我們比較推薦的是牛仔、棉或者亞麻類材質。 衣服的顏色則需要視情況而定。如果需要彩色模型,儘量不要選擇純色、淺色的衣服,以免因為光環境的不均勻,讓模型貼圖的色差更明顯。我們推薦顏色圖案較為豐富的衣物,例如下圖。 關於配飾,被掃人儘量不要佩戴任何首飾,包括耳環、手錶、手鏈等,這類物品小巧精緻、結構複雜,且一般是反光、透光材質,無法掃描完整,會給後期修復工作增加麻煩。如果真的需要這些配飾,可以考慮在後期建模時加上。 三、模特髮型 平順、厚實的髮型容易掃描,儘量避免太過毛躁、蓬鬆、離散的髮型,這些髮型在掃描時不容易出點,可能會導致掃描數據不全或是拼接不流暢。如果想要頭髮不毛糙,可以在掃描前用清水歸攏一下頭髮。 長髮可以統一梳到背部,或者編麻花辮;短髮推薦正常梳理至緊貼頭皮。關於發色,iReal 2E可以適應各種發色掃描。 四、掃描姿勢 以掃描全身為例,掃描時間約3-4分鐘,需要被掃描人在掃描過程中,軀幹和四肢儘量保持不動,這樣的話,直立模式就會比較好掃。如果客戶需要掃描特定姿勢,比如A-Pose或T-Pose,或者特殊設計的姿勢,最好有對應的支架可以支撐兩個手臂,儘量保持掃描過程中不動,儘量避免因為手位移產生的錯層。如果特定姿勢難以保持,只能分段掃描,保存點雲工程檔再拼接。參考下圖。 A-pose T-pose 五、站位準備 工作人員在掃描前需要讓被掃人員站到距離電腦1.5 m左右的距離,且工作人員與被掃人與電腦之間成90度夾角,這樣做方便在掃描時,讓工作人員更好的看到電腦螢幕;被掃人最好目視前方,眼睛一直看一個地方,直到掃描結束;不要與周圍人交談;表情不能變化;選擇自己舒適且能保持的動作,儘量避免晃動。 六、參數設置 掃描全身人像/半身像時,可以用第一個默認模式-人像模式即可。如果不需要顏色,可以選擇第三個推薦模式-無光模式,會自動關閉補光燈,掃描體驗更加舒適,記得把頭發增強勾選上。 解析度選擇:全身掃描一般建議最小解析度選擇0.7 mm(解析度越小,數據量越大,如果是全身掃描,選擇解析度0.5 mm,則需要至少64 G記憶體),半身掃描最小解析度可以選擇0.5 mm,如果人體局部掃描,要更高細節,最小解析度可以選擇0.2 mm; 小貼士:人像模式默認解析度是0.7 mm,如果你想要局部部位有更高的細節還原,可以在掃描的過程中對著有細節的部位進行局部精掃,比如臉部,儘量將距離控制在50 cm以內,然後平穩掃描,這樣你將獲得臉部更為精細的全身三維模型。 您也可以根據個人需求,自定義掃描模,點擊加號,新建一個掃描模式。需要注意一下場景選為人像,因為我們應用了非剛性擬合算法,可以自動剔除一部分錯層。其他根據個人需求設置即可。 七、掃描路徑 一般掃描順序是胸前→臉部→下巴→頭髮→胸前→背部→背部下肢→前面下肢→胸前。臉部儘量只掃描一次,不要多次掃描,以免造成錯層;頭髮如果頂部夠不到,可以在安全情況下,踩凳子掃描;在從胸前過渡到背後時,儘量離得遠一些,方便拼接;下肢褲子會容易有褶皺,注意從下往上掃,將褶皺下方也掃描到。掃描時儘量一手握住掃描器,一手拿著線纜,避免掃描時,線纜碰觸到被掃人衣物,造成形變。 八、掃描距離 對於有細節的部位,比如臉部、手部,掃描距離近一些(40-50 cm),細節會更好。對於比較平坦的部位(比如背部、腿部、背部),幾何特徵比較少,需要儘量遠距離掃描(60-70 cm),增大掃描幅面,靠其他部位的特徵進行輔助拼接。 九、掃描手法 這兩個黑白相機共同視野才能出點,所以在掃描過程中需要變換角度,才能將數據掃描完整。比如掃描下巴的時候,需要將掃描器橫著才能把下巴數據掃全。在掃描過程中,儘量把握好掃描速度,太快了數據會比較噪,慢了則掃描時間過長,人體晃動可能會導致數據錯層概率增加。所以需要不斷練習手法,找到適中的速度和手法,獲取比較完整的數據。      
複合材料工具2.0的FDM設計指南(一)
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《設計指南2.0》有什麼新功能? Stratasys複合解決方案團隊正在不斷評估新技術,表徵性能並驗證最佳性能實踐,以增加價值並擴展FDM複合工具的應用程式。2.0版設計指南包括額外的材料數據、經驗測試結果、技巧、技巧、程式和新客戶案例研究。具體而言稀疏式結構、劃線建議、局部加固(用於插入件等)和其他機械特性數據已添加到本設計指南中。   第1節-簡介和背景   範圍   本技術設計指南介紹了使用Stratasys FDM®技術添加製造複合材料疊層工具的設計、加工、製造和後處理技術和程式。應盡可能遵循本指南中討論的原則和提供的零件創建和實施要求。由於複合材料行業的各種最佳實踐,本設計指南的偏差可由個人用戶的專業知識自行決定。   應用程式概述   FDM®(熔融沉積建模)正成為低成本快速生產低體積工具和製造輔助工具的首選技術。FDM技術也可用於生產高溫(>350°F[177°C])、低體積的複合材料疊層和維修工具,以及高溫(<350°F[170°C]])生產犧牲工具。   相對於傳統的工具材料和方法,FDM在交付週期、工具成本和簡化工具設計、製造和使用方面具有顯著優勢,同時能夠增加功能和幾何複雜性。本設計指南側重於手動上籃工具,但絕大多數原則和指南適用於其他以及處理方法。   以下是生產FDM疊層工具的流程概述。有關流程中每個步驟的更多細節將在參考章節中提供。   背景和目的   高性能纖維增強聚合物基複合材料結構的傳統製造方法需要硬加工模具或心軸,以控制最終零件的表面輪廓。這些工具通常由金屬(鋁、鋼或因瓦合金)製成合金),儘管也使用諸如高溫工具板和專用複合工具材料之類的非金屬材料。無論材料如何,工具製造通常需要大量的勞動力和機械加工,這導致高成本、材料浪費、,相對簡單的形狀需要數周的較長交付週期,而更複雜的工具需要數月的交付週期。   相比之下,FDM技術已經證明複合材料工具的成本和交付週期顯著降低,同時提供許多其他優點,如設計自由和快速迭代,而不考慮零件的複雜性。已經成功多年來一直用於低體積複合材料疊層和維修工具應用。然而,由於缺乏材料,它的使用受到限制能夠達到航空航太和類似高性能結構所需的350°F(177°C)固化溫度,並且不存在設計知識和指導。   複合材料工具的FDM 2.0   關於材料限制,FDM ABS-M30/ASA、聚碳酸酯(PC)和ULTEM™ 9085樹脂的有效溫度分別高達180°F(82°C)、270°F(132°C)和300°F(149°C)。隨著ULTEM 1010樹脂的引入,FDM技術在製造在超過350°F(177°C)的溫度和100 psig(690 kPa)的壓力下固化的複合材料結構方面表現出了許多優勢。   本設計指南提供了3D列印複合材料工具的設計、製造和準備的最佳實踐,以及相關的性能表徵數據。   注:儘管適用於其他材料和切片高度,但本指南中提供的數據和建議基於使用0.020英寸切片高度的ULTEM 1010樹脂製造的工具,除非另有說明。   FDM對複合材料工裝的好處   •將交付週期從幾個月縮短到幾天 •將工具成本降低50%以上 •實現經濟高效的複合材料零件原型設計   •通過增加功能簡化工具設計和製造   •耐高溫高壓釜和烘箱固化迴圈【>350°F(177°C),100 psig(690 kPa)】   •為複雜、受困的工具應用提供低麻煩的犧牲和清洗解決方案   •允許無故障的設計更改和迭代   •將工具品質減少80%以上(特別是相對於金屬工具)   應用程式最佳匹配   此應用程式最適用於以下條件: •所需的擱置和維修工具需要幾天,而不是幾個月   •犧牲工具在中等溫度下固化【<350°F(177°C)】   •零件體積相對較低(10s–100s與1000s)   •工具尺寸適合Fortus 900mc的建造體積™ 3D印表機,儘管分段工具也已成功演示   •可以調整刀具幾何形狀,以補償熱膨脹或受益於更高的CTE材料(例如,用於增加簾布層固結的外芯軸)   設計指南目標   本設計指南主要旨在提供:   •FDM技術概述   •相關材料的關鍵財產和特性   •複合材料工具的優勢和關鍵考慮因素   •疊層工具的設計、施工和優化的最佳實踐   •檔準備、加工和製造的最佳實踐   •後處理擱置工具的最佳實踐(準備和密封)   •用例示例   •工具壽命和特性數據   •犧牲工具介紹   設計指南方法   本指南分為幾個關鍵部分,為高效、成功地生產、準備和使用FDM複合材料疊層工具(以下簡稱“FDM複合工具”)提供了必要的資訊。它提供了技術資訊、材料財產和測試數據,以證明FDM複合工裝的性能。Stratasys與來自航空航太、汽車、體育用品和學術界的行業領導者和工具專家合作,對性能進行表徵和驗證。提供了這些協作開發工作的關鍵用例和示例,儘管為了保護專有資訊,合作夥伴身份往往被隱藏。   Aurora飛行科學公司(AFS)和Abaris培訓公司是兩個關鍵合作夥伴。AFS是航空和航空研究領域公認的領導者,專門從事專用飛機的設計和製造。在多個載人和無人飛機結構的開發和生產過程中,AFS與Stratasys合作,為複合工具和輔助工具(夾具、夾具、裝飾工具等)以及飛離零件實施FDM。Stratasys還與世界知名的高級複合材料培訓領導者Abaris Training密切合作,提供額外的技術投入、工具評估和FDM複合材料工具培訓課程的開發。   FDM概述   FDM是Stratasys獲得專利的增材製造技術,通過加熱和擠出熱塑性長絲逐層製造零件。FDM使用標準、工程級和高性能構建熱塑性塑膠。   FDM過程從使用Insight處理CAD檔開始™ 3D印表機附帶的軟體。該軟體允許用戶選擇構建的所有參數,從切片高度到零件方向,提供完整的零件定制功能。FDM機器能夠連續分配兩種材料:構成最終零件的主要模型材料和根據需要用於防止懸垂區域坍塌的次要支撐材料。由於Stratasys FDM支持該材料本身設計為具有犧牲性且易於拆卸,是一種實用的材料,可用於生產一次性的犧牲性疊層工具。第7節提供了更多關於犧牲擱置工具的資訊。   FDM細絲被纏繞到罐中,罐將材料通過系統輸送到擠出噴嘴或“成型尖端”。成型尖端由液化器加熱,熔化材料,同時將其沉積在溫度控制室的兩個主水準軸(x,y)上,遵循數控刀具路徑。每層完成後,構建平臺垂直移動(z方向),為下一層在上面沉積騰出空間。 圖1-1:FDM印表機的主要組件。   主要設計注意事項   正如傳統疊層工裝的設計和施工方面因所用材料的不同而不同一樣,FDM複合工裝的有效設計和使用也取決於這些考慮因素:   •固化溫度   •CTE   •精度和公差要求   •工藝參數(固結壓力和真空裝袋方法)   •工具準備(密封)   •預期用途(工具壽命)   固化溫度 複合材料結構的固化溫度是FDM材料選擇的一個重要因素。FDM材料能夠覆蓋廣泛的固化溫度範圍,如下一頁圖1-2所示。   如圖1-2所示,ULTEM 1010樹脂具有相關FDM材料中最高的溫度能力。它還具有最低的CTE,使其成為大多數複合材料工具應用的首選。雖然由PC和ULTEM 9085樹脂製成的工具可以承受250°F(121°C)固化材料系統的固化迴圈,但ULTEM 1010樹脂仍然是將膨脹影響降至最低的最合適選擇。其他材料財產見第2節。 圖1-2:FDM工具材料的近似固化溫度能力。   熱膨脹係數   CTE是幾乎所有複合材料疊層工具的一個重要考慮因素,因為它會影響複合材料結構的最終物理形狀。表1-1列出了相關FDM材料以及常見常規工具材料的CTE。由於FDM材料的CTE相對較高,這是工具設計過程中的一個重要考慮因素。工具設計可以而且通常應該進行修改,以補償與高溫下的熱膨脹相關的尺寸變化。第3節提供了此類調整的示例。除了幾何補償外,CTE   工具和零件材料之間的差異也是影響工具類型(公工具和母工具)和潛在複雜性的因素。對於公工具,簡單地調整工具的尺寸以補償增長通常就足夠了。對於一些應用,例如用於纏繞/包裹的心軸,CTE可以有利地用於改善簾布層的固結並簡化心軸的移除。對於內螺紋工具,特別是那些輪廓陡峭、吃水深度較深的工具,需要格外小心,以確保零件能夠安全地從工具上移除,而不會造成損壞,並管理施加在由此產生的零件上的殘餘應力。第6節提供了成功使用男性和女性工具的更深入的例子。   有關如何修改工具設計以補償CTE影響的詳細資訊,請參閱第3節中的CTE補償。提供了用於計算比例因數以修改工具幾何形狀的細節。   精度和公差   FDM能夠生產精度為±0.0035英寸(0.09mm)或±0.0015英寸/英寸(0.0015毫米/毫米)的工具,以較大者為准。請注意,所有精度都取決於幾何形狀,主要是由於工藝的熱性質。有關機器精度的更多資訊,請訪問www.stratasys.com(包括有關該主題的白皮書)。為編制本指南,編制了各種代表的準確度數據熱迴圈前後的幾何形狀。參見第5節其他數據和詳細資訊。   對於需要比直接從FDM 3D印表機實現的精度更高的精度的複合工具,結合脫脂塗層機加工是一個可行的選擇。設計第3節“近淨形狀工裝的設計建議”中列出了機加工建議的建議和初步數據。關於這個主題的其他開發工作正在進行中,並將在後續的設計指南版本中提供。   工藝參數   製造工藝和固化週期參數,特別是固化壓力和真空裝袋方法,影響FDM複合材料工具的設計和風格。它們通常被分類為shell樣式或稀疏樣式工具。(參見下麵的圖1-3。)第3節提供了更多資訊。 圖1-3:無人機風扇葉片工具,顯示了外殼和稀疏工具的示例。   外殼式工具適用於大多數應用,能夠承受100+磅/平方英寸(690+千帕)的高壓釜壓力,有利於表面和外殼真空裝袋方法。對於許多幾何形狀,它們是最具成本效益的設計,因為它們最大限度地減少了材料使用和建造時間。稀疏型工具往往具有更大的整體剛性;一些幾何形狀需要使用它們。這將在第3節和第6節中詳細說明。稀疏工具也可以是表面袋裝或信封袋裝。然而,當信封如果使用裝袋,請遵循第3節中關於施工參數的指南,以避免損壞工具。   工具準備   FDM工藝由於擠出材料珠粒的物理限制而固有地產生一定程度的內部孔隙率,如圖1-4所示,圖1-4顯示了示例構建層的刀具路徑橫截面和擠出珠粒輪廓的橫截面。該過程還產生可感知的構建層,這些構建層根據零件的形狀和層厚度(切片高度)而變化。因此,為了確保高質量的表面光潔度和真空完整性,通常需要對FDM工具進行後處理。 圖1-4:示例刀具路徑的頂視圖(左)和焊道輪廓的橫截面(右),顯示了FDM零件的固有孔隙率。   工具被磨損,以平滑可察覺的構建線,並被密封。然後對它們進行最後的拋光處理,使表面光潔度符合典型的行業要求。儘管各行業的要求有所不同,但通常認為64µ英寸(1.6µm)Ra的光潔度是可以接受的。使用附錄B中提供的標準程式,FDM複合材料工具可以始終獲得比16µ英寸(0.4µm)Ra更光滑的光潔度。根據具體應用,可以使用一系列材料進行密封。迄今為止,最常用的材料是高溫的、由兩部分組成的環氧樹脂粘合劑。環氧樹脂薄膜   粘合劑、粘合劑背襯的FEP膜和類似產品也已被成功使用,並且根據特定用途的要求具有明顯的優點,例如易於應用。第4節提供了迄今為止評估的其他資訊和具體產品。一旦零件被密封,就可以使用普通脫模劑為複合材料零件的疊層做準備。建議使用水基脫模劑。   預期使用和工具壽命   FDM複合材料工具成功設計和使用的最終考慮因素是瞭解該工具的預期應用。應用往往會推動材料選擇(例如
複合材料工具2.0的FDM設計指南(二)
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第4節-後處理和零件製造 FDM工具的最終表面粗糙度由幾何結構、層厚度和構建方向驅動。如前所述,竣工FDM複合材料工具具有固有的孔隙率和表面光潔度,這對於生產大多數應用的複合材料零件來說是不可接受的。對工具進行後處理可獲得所需的表面光潔度並提供真空完整性。   可以使用多種方法來改善工具的表面粗糙度,包括手動磨損、介質噴砂和翻滾,所有這些方法都有優點和缺點。目前滿足表面光潔度要求並提供真空完整性的最佳實踐是手動磨損,然後使用環氧樹脂密封劑。工具使用雙作用軌道砂光機手動打磨,砂紙粒度從120到800不等,逐漸變細。工具密封由兩部分環氧樹脂完成或者環氧薄膜粘合劑,儘管根據應用,也可以使用其他材料(例如,粘合劑背襯的FEP薄膜和類似材料)。   製備和密封FDM複合材料工具的最合適材料和方法將由應用決定。有關迄今為止使用的最常見密封材料的其他資訊,請參閱以下小節。   環氧樹脂密封劑   密封FDM工具最常見的方法是使用環氧樹脂密封劑。這些材料幾乎適用於所有的工具形狀,並為表面裝袋提供所需的真空完整性。有許多環氧樹脂材料可以有效工作。應選擇能夠承受所需固化溫度以及工具預期壽命的材料。還應評估它們與所選FDM材料的相容性(如附著力)。   Stratasys主要使用來自BJB Enterprises的TC-1614兩部分環氧樹脂。它在室溫下具有理想的低粘度,在工具表面上均勻分佈,同時也滲透到工具材料層中。然而,工具壽命評估的熱迴圈表明,TC-1614和其他常見的環氧樹脂通常在350°F(177°C)的含氧環境中經過大約30次固化迴圈後會氧化和分解。信封裝袋和/或在惰性環境中固化應顯著延長用高溫環氧樹脂密封的工具的壽命。評估更適合在350°F(177°C)固化溫度正在進行中;結果將在隨後的設計指南發佈中提供。   使用兩部分環氧樹脂(如TC-1614)密封工具的程式見附錄B。   使用環氧薄膜粘合劑也可以有效地進行工具密封(使用無支撐薄膜以避免在研磨/拋光過程中暴露載體材料)。同樣,許多材料選項將發揮作用,包括3M公司的AF-163和AF-555。也可以考慮替代材料,並應根據承受連續暴露於所需固化溫度的能力以及與所選FDM材料的相容性進行評估。與環氧樹脂漿料相比,薄膜粘合劑的主要優點是易於應用和確保均勻覆蓋。   背膠膜   背膠FEP(和類似的)薄膜提供了環氧樹脂密封材料的替代品。多年來,航空航太原始設備製造商一直使用Airtech的Tooltec CS5和Toolwright 5等薄膜,為傳統材料和工藝製成的工具提供有效的鋪層和脫模表面。這種薄膜最適合於具有最小和逐漸複雜輪廓的相對簡單和平坦的工具形狀,因為它們表現出最小的伸長率。FEP薄膜在損失之前也被限制在相對較低體積的零件上   由於刻痕、撕裂和對工具的粘附而產生的有效性。它們最理想的一個應用是維修工具,因為它們可以在沒有任何工具打磨的情況下使用,而且維修工具的零件體積往往是個位數。請注意,用背膠膜密封的工具必須採用信封裝袋,因為除非與其他密封方法相結合,否則對此類薄膜進行表面裝袋是無效的。   表面光潔度結果   下圖4-1顯示了竣工FDM表面的最終表面光潔度,用無砂塗的背膠膜(Tooltec CS5)密封的工具,手動砂塗後用背膠膜密封的工具和用環氧樹脂密封的手動磨損工具。複合材料刀具最常見的表面光潔度要求也顯示出來進行比較(64µin(1.6µm),Ra)。可以看出,用於密封FDM複合材料工具的常用方法產生的表面光潔度比典型要求要平滑得多。 圖4-1:常見FDM後處理技術產生的表面粗糙度。   第5節-工具壽命和特性數據   在設計指南開發過程中進行了廣泛的測試和表徵,以驗證FDM複合材料工具的性能。測試包括對溶劑暴露、放氣(以驗證是否缺乏潛在污染物)、水分暴露、精度和熱穩定性的評估,以及對工具壽命的初步評估。以下小節提供了評估總結和主要結果。所有測試都是在ULTEM 1010樹脂中生產的工具或測試試樣上進行的。   精度和熱穩定性   為了評估準確性和穩定性,在熱迴圈前後對多種工具進行了評估。生產了三種工具設計,構建風格(外殼與稀疏)和尺寸各不相同,共有五種變體(見圖5-1)。這些工具被送往外部檢查機構進行精確的3D掃描。使用具有SLP 300鐳射頭(來自laser Design)的Platinum FaroArm(來自FARO Technologies)。使用PolyWorks View 3D計量將掃描數據與每個工具變體的CAD模型進行比較軟體(來自Innovametric)。   用於該評估的複合工具在初始3D圖像之前進行了後處理(研磨)。之所以選擇這種配置,是因為幾乎所有FDM複合材料工具都將經過這樣的準備,從而使後處理工具的準確性成為最相關的數據。儘管操作員之間的後處理可能存在一些可變性,但材料的總量發現在磨損過程中去除的相當小(使用標準最佳實踐),並且不代表總體尺寸變化的顯著部分。   如上所述,工具在暴露於高溫下之前進行掃描,然後進行熱迴圈。對於迴圈,將工具真空裝袋(信封裝袋方案),加熱至350°F(177°C),在全真空下保持溫度兩小時(最低),然後在兩次迴圈之間降低至150°F(66°C)以下,總共連續10次烤箱迴圈。   3D掃描器的精度為±0.0015英寸(0.0381 mm),FaroArm的精度也為±0.00115英寸(0.0381mm),總精度為±0.003英寸(0.076 mm)。此限制適用於掃描並與原始CAD數據進行比較的工具。為了將迴圈後的刀具幾何結構與迴圈前的掃描數據進行比較,必須將精度匯總或“疊加”,從而導致精度限制為±0.006英寸(0.152 mm) 圖5-1:用於熱穩定性測試的工具設計(顯示為打磨,但未密封)。   精度和熱穩定性-結果   評估的代表性數據集如圖5-2至5-5所示,用於列印示例工具和原始CAD模型數據之間的比較(無熱迴圈)。如圖5-2所示,掃描數據顯示,外殼式工具的面積與模型相差約0.019英寸(0.482 mm),超過92%的工具在±0.015英寸(0.381 mm)範圍內。對於這個特定的例子,超過該值的大部分區域都在EOP之外。作為參考,主題工具的尺寸約為14.5 x 10.5 x 4英寸(368.3 x 266.7 x 101.6毫米)。   對於與上述相同的示例工具幾何結構,但以稀疏構建樣式設計和列印,數據顯示該工具的面積與模型的差異約為0.018英寸(0.457毫米),如圖5-3所示。對於該工具,超過90%的工具在±0.015英寸(0.381 mm)範圍內,同樣,可以看出,變化較大的大多數區域位於EOP之外,並集中在工具的垂直面上。 圖5-2:無人機風扇葉片工具(外殼式)的3D掃描數據,帶有與原始CAD模型(無熱迴圈)。尺寸單位為英寸。 圖5-3:無人機風扇葉片工具(稀疏型)的3D掃描數據,帶有與原始CAD模型(無熱迴圈)的顏色圖比較。尺寸單位為英寸。   圖5-4和5-5顯示了10次熱迴圈後上述兩種工具的掃描數據。可以看出,尺寸變化可以忽略不計,特別是考慮到±0.006英寸(0.152毫米)的精度限制。對於外殼工具,超過95%的工具表面在該限制範圍內,對於稀疏工具,超過90%。計畫對工具精度進行進一步調查,包括使用更精確的檢測設備(如CMM),並將包括在未來的設計指南中。用於評估的工具正在進行額外的熱迴圈。此外,特別是對於稀疏刀具,掃描數據顯示刀具末端垂直表面的大部分變化。這是合法的變化,還是與掃描設備的限制有關,尚待驗證。 圖5-4:熱迴圈後無人機風扇葉片工具(外殼式)的3D掃描數據,與3D的顏色圖比較迴圈之前掃描相同工具的數據。尺寸單位為英寸。 圖5-5:熱迴圈後無人機風扇葉片工具(稀疏型)的3D掃描數據,與迴圈前相同工具的3D掃描結果進行顏色圖比較。尺寸單位為英寸   高溫機械財產   下圖顯示了在臨界高溫下進行機械測試的數據。圖5-6顯示了在不同溫度下ZX方向上構建的樣品壓縮載荷的應力-應變曲線。該數據集由密蘇裏科技大學航空航太製造技術中心(CAMT)生成。根據ASTM D695進行壓縮試驗。   圖5-7顯示了在平面、邊緣和垂直方向列印的樣品在不同臨界溫度下的彎曲模量數據。根據ASTM D790程式A在外部實驗室進行測試。圖表顯示,在350°F(177°C)的固化溫度下,ULTEM 1010樹脂的硬度降低了20-30%,這取決於印刷方向。 圖5-6:ULTEM 1010樹脂在不同溫度下的應力-應變關係 圖5-7:不同方向的臨界溫度下的彎曲模量。   水分敏感性   隨著時間的推移,許多聚合物材料以不同的速率在一定程度上吸收水分。根據製造商(SABIC)的說法,ULTEM 1010樹脂在75°F/50%RH(24°C/50%RH)下飽和時將吸收0.7%。由於水分可能對複合材料層壓板的品質有害,因此進行了相對初步的測試,以確保可以通過基本的預防措施來防止這種不利影響。   為了確保飽和和“最壞情況”的暴露場景,將四個工具(外殼和稀疏結構各兩個)放置在140°F/90%RH(60°C/90%)的濕度室中兩周。調節後,隨後將兩個工具在250°F(121°C)下乾燥4小時。然後在每個工具上生產八層准各向同性碳/環氧樹脂層壓板。固化後對層壓板進行目視檢查,然後切片進行顯微鏡檢查,以檢查孔隙率、分層、起泡和其他水分誘導效應的跡象。主要目的是證明即使在最惡劣的氣候下,如果水分吸收成為一個令人擔憂的問題,使用前烘乾工具足以防止對固化零件產生不利影響。事實上,大多數處於正常使用狀態的工具都可能存儲在遠沒有測試過的環境那麼惡劣的環境中。   正如預期的那樣,水分暴露測試表明,使用前乾燥的工具(在250°F(121°C)下4小時)可以生產出品質合格的層壓板(沒有明顯的孔隙率或其他明顯問題)。   溶劑暴露   對ULTEM 1010樹脂試樣(未密封)進行溶劑暴露測試,以驗證其與複合材料製造設施中使用的最常見溶劑——異丙醇(IPA)、丙酮和甲乙酮(MEK)——的一般相容性。在正常操作過程中,大多數複合材料工具只會短暫暴露於此類溶劑中,例如在零件製造前擦拭乾淨。為了證明總體相容性,對溶劑灑在工具上並在相當於一個週末(約48小時)的時間內無人注意的情況進行了評估,以代表可能的最壞情況。將試樣置於ULTEM 1010樹脂中,然後將其浸入溶劑中48小時。暴露後,將樣品從溶劑中取出,並在250°F(121°C)下烘乾兩小時,以確保殘留溶劑蒸發。彎曲強度(三點彎曲設置)根據ASTM D 790測定,並與基線數據(無溶劑暴露)進行比較。   乾燥後,暴露試樣的彎曲強度恢復到相對於基準試樣的完全強度,這證實了如果溶劑從工具中蒸發,最終性能不會受到影響。在實際製造使用過程中,工具通常只會短暫地暴露在少量溶劑中,在這種情況下,預計不會發生性能變化。工具也將密封在最有可能暴露於溶劑的表面,這將增加額外的保護和安全級別。   工具壽命   對非金屬工具的使用壽命有一個全面的瞭解是至關重要的,特別是對於生產工具的考慮,或者對於原型之外的任何大量零件來說。由於所涉及的時間和資源,通過實驗獲得資訊也是具有挑戰性的。在建立初步基線的過程中,收集了實際(經驗)和分析數據。   對於經驗測試,遵循了前面描述的精度和熱穩定性測試的基本方法,但擴展到了更多的熱迴圈。測試了兩種主要的外殼式和稀疏式結構中構建的單一工具幾何結構(無人機風扇葉片)(工具如圖5-1所示)。工具在350°F(177°F)、全真空、僅烤箱下迴圈30、60和90次,然後進行評估(檢查和3D掃描)和層壓板製造(八層、准各向同性碳/環氧樹脂),隨後進行檢查。   對於分析部分,使用動態力學分析(DMA)來評估彎曲試樣(三點彎曲配置)的蠕變。在100 psi(689 kPa)
複合材料工具2.0的FDM設計指南(三)
設備操作
第7節-FDM工具簡介 複合材料工裝的增材製造從根本上改變了製造複雜中空複合材料零件的方法。雖然目前具有恒定橫截面的基本形狀可以使用傳統的複合材料製造技術和FDM工具,具有中空內部的複雜複合材料零件(被困的工具幾何形狀)帶來了獨特的挑戰。FDM根據應用程式的要求為這些挑戰提供了多種解決方案。ST-130是一種可溶性物質固化溫度極限為250°F(121°C),可直接生產用於中空和高度使用溶解在鹼性(>7 pH)溶液中的熱塑性材料的複雜複合材料部件。   此解決方案消除了許多使用共晶鹽、可折疊硬質工具、可充氣氣囊製造的複合材料的設計和製造限制,以及其他犧牲工具材料和方法。Stratasys開發了一份全面的設計指南“複合材料零件製造”(www.stratasys.com/landing/desolative tooling),介紹了ST-130在高效、經濟高效的沖洗工具方面的應用。   第8節-用於檔處理的FDM洞察軟體   CAD檔必須使用Insight軟體進行處理,然後才能列印。這允許用戶自定義工具路徑以改進(或修改)最終性能。此軟體隨附Fortus 3D印表機的安裝。提供Insight的正式培訓。參觀Stratasys.com/customersupport/training註冊或獲取更多資訊。以下各節旨在作為基本命令,而不是作為正式類的替代品。   準備檔的工作流程是: 1.導入STL檔 2.選擇印表機、材料和尖端尺寸 3.切片部分 4.添加支撐材料 5.生成刀具路徑 6.驗證刀具路徑 7.估算時間 8.發送到印表機 Open Insight軟體。 圖8-1:Insight軟體打開後的主螢幕。   主要命令可以在螢幕的左上角找到。從“確定零件方向”圖示開始,從左向右移動。“全部執行”命令用於簡單的幾何圖形,並自動處理整個檔。不建議將此功能用於複合工具,因為性能取決於自定義的工具路徑。 圖8-2:Insight軟體的工作流命令。   導入STL   Insight只允許導入擴展名為“.stl”的檔。大多數CAD軟體都能夠以STL格式導出。通過選擇“檔”、“打開”和“選擇.STL檔”來導入檔。   選擇印表機、材料和切片高度 1.選擇印表機、材料和切片高度,方法是選擇螢幕。 螢幕中間將出現一個新菜單。 2.首先選擇Modeler類型以選擇印表機。   3.單擊“模型”材質以選擇材質類型。   4.支撐材料選項取決於所選擇的模型材料。在這種情況下,由於模型材料是ULTEM 1010樹脂,因此只有ULTEM支撐可用。   5.驗證是否將反向構建材料選擇為否。此功能用於犧牲工具。   6.最後,選擇“切片高度”,該高度將與尖端大小相關。在這種情況下,0.010英寸(0.254毫米)的切片將需要T14尖端。下表列出了ULTEM 1010樹脂的可用尖端尺寸以及相應的切片高度和卷邊寬度。注-表中顯示的尖端尺寸/切片高度關係僅適用於ULTEM 1010樹脂。胎圈寬度也可以變化(在限制範圍內),以最大限度地減少內部孔隙率,並確保輪廓之間的適當接觸。 表8-1   7.單擊綠色複選框。   確定零件方向   零件的方向是一個極其重要的步驟,它將影響表面光潔度(樓梯踏步)、建造時間和使用的支撐材料數量。確定零件的最關鍵表面將有助於選擇方向。通常,零件的方向應儘量減少階梯,並提供最佳的表面光潔度。此外,相對於建造平臺,角度大於45°的懸垂特徵不需要支撐材料。以下示例將顯示如何正確定位零件,以便以最佳的表面光潔度和最少的支撐材料進行列印。   為了快速定位,用戶可以在工具上選擇一個表面,並將其作為頂部、底部、左側、右側、前部或後部進行參考。 Insight還允許用戶以特定角度定向零件。選擇“確定零件方向”圖示,然後選擇“旋轉”。   圖8-3:零件導入後的方向深入洞察。 圖8-4:選擇底部參考後的零件方向。   下麵的菜單將出現在螢幕的右側。確定零件圍繞哪個軸旋轉以及旋轉增量。為“旋轉”增量輸入一個從1°到180°的值,然後從六個軸方向中選擇一個來旋轉零件。 零件現在處於最佳方向。 圖8-5:旋轉後處於最佳方向的零件。   切片零件   對零件進行切片會將其分成多個層。每一層都有一個特定的工具路徑,印表機按照該路徑創建零件。切片高度由尖端大小決定。要對零件進行切片,請選擇由紅色圓圈指示的圖示。 生成支撐   支撐生成對於高質量的零件至關重要,因為它可以防止懸垂部分下垂。Insight提供了多種支持選項。選擇Generate Support(生成支持)圖示將根據默認設置創建支持。 支撐材料可以被修改以減少所需的支撐量和/或列印時間。單擊“支持”,然後單擊“設置”。 Support Setup(支撐設置)菜單將出現在螢幕右側。選擇紅色圓圈圖示進入高級設置。以下菜單將出現在螢幕中間。它允許用戶根據他們想要的結果設置支持生成的各種參數。通常,建議使用默認的支持設置。選擇“在可能的情況下使用模型材料”選項可以顯著減少構建時間。 螢幕中間將出現以下菜單。它允許用戶根據他們想要的結果設置支持生成的各種參數。通常,建議使用默認的支持設置。選擇“在可能的情況下使用模型材料”選項可以顯著減少構建時間。  
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3D列印│3D掃描專家 普立得科技

「普立得科技將在2025年之內,達到影響台灣半數工程師體驗過工業等級3D列印材料在工廠實際應用落地的目標。因為我們相信每多一次3D列印就能推動台灣製造產業著「數位智造工業4.0」起飛,如同平凡但執著的萊特兄弟相信人類可以飛行的夢想一樣」堅持不懈。

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