Doi dintre factorii principali pentru o imprimare 3D SLS de succes sunt distribuția controlată a căldurii și poziționarea corectă a modelelor. Primul rezultat provine din peste zece ani de experiență și optimizare a imprimantelor de către inginerii Sinterit. Al doilea depinde în mare măsură de cunoștințele persoanei care utilizează zilnic imprimanta. Din 2014, împărtășim sfaturi și vă arătăm cum să poziționați modelele pentru a obține cele mai bune rezultate. Acest articol rezumă aceste cunoștințe, dar merge și un pas mai departe. Astăzi vă vom prezenta reguli mai detaliate, în funcție de obiectivul pe care doriți să îl atingeți cu piesa dumneavoastră.

Imprimarea 3D SLS este una dintre cele mai precise, detaliate și calitative tehnologii de fabricație aditivă. Cu toate acestea, procesul depinde în mare măsură de gravitație și căldură, caracteristici tipice imprimării 3D în general. Din fericire, sinterizarea selectivă cu laser face față problemelor legate de gravitație mai bine decât alte tehnologii populare de prototipare rapidă.

Nu este necesar să imprimați structuri de susținere, deoarece pulberea nesinterizată oferă un suport suficient. Totuși, modelul dumneavoastră fiind imprimat strat cu strat, chiar și cu proprietățile aproape izotrope ale SLS, imprimările vor fi mai rezistente într-o direcție și mai slabe în alta. Elementele precise vor fi mai bine definite pe un ax, în timp ce vor fi netezite pe altul. Obiectele cu o suprafață mare trebuie poziționate cu grijă pentru a preveni acumularea semnificativă de energie, care ar putea duce la deformări.

Există o orientare perfectă a modelului? 

Aceasta este o întrebare des întâlnită, dar răspunsul sincer este: nu, nu există o orientare perfectă a modelului. Pentru a obține cel mai bun rezultat într-o anumită direcție de interes, trebuie să sacrificăm alte aspecte. Acesta este un element comun tuturor tehnicilor de imprimare 3D. În loc să căutați Sfântul Graal, vă sugerăm să urmați un proces care va garanta cea mai bună variantă posibilă pentru modelul și aplicația dumneavoastră.

Primul pas – identificați caracteristicile esențiale 

Pentru fiecare model, determinați cea mai importantă caracteristică, cum ar fi claritatea unei muchii, netezimea unei părți sau alt detaliu care trebuie imprimat perfect. Dacă există mai multe aspecte esențiale, clasificați-le în ordinea importanței. Regulile detaliate de poziționare prezentate mai jos sunt adesea exclusive, motiv pentru care prioritizarea este atât de importantă.

Al doilea pas – prioritizați caracteristicile cele mai importante 

Acest pas este esențial, deoarece în urma lui veți alege o metodă specifică de poziționare a modelului. Este etapa în care trebuie să rotiți modelul conform regulilor menționate mai jos. După ce fiecare model pe care doriți să îl imprimați în următoarea lucrare a fost rotit corespunzător, puteți trece la pasul următor.

Al treilea pas – poziționarea modelelor pe patul de imprimare 

În acest pas, scopul este să umpleți zona de imprimare cu modelele dumneavoastră. Trebuie să respectați reguli precum evitarea acumulării de energie în partea superioară și plasarea elementelor cât mai uniform posibil.

Principiul distribuirii uniforme a modelelor este deosebit de important atunci când modelele sunt destul de omogene și le puteți aranja într-un mod uniform. Dacă modelele sunt foarte diferite, cele mai mici ar trebui plasate în partea de jos a spațiului de lucru, iar cele mai mari în partea de sus. Nu este de dorit să aveți un model cu volum mare în partea de jos, deoarece acesta va emite energie în timpul imprimării și va afecta celelalte modele.

Acum, să analizăm cele mai bune tehnici de poziționare, în funcție de efectul pe care dorim să îl obținem.

  1. Suprafețe plate

Pentru a obține suprafețe plate, trebuie să aplicați o dublă rotație. Este o regulă destul de obișnuită, pe care ar trebui să o respectați întotdeauna dacă nu sunteți sigur cum să poziționați modelul. Rotind modelul cu 45 de grade pe un ax și apoi cu 45 de grade pe celălalt ax, obțineți o poziționare optimă pentru tehnologia SLS.

Aceasta este o etapă esențială, mai ales când imprimați obiecte mari și plate și doriți să preveniți deformările. Este, de asemenea, orientarea optimă pentru imprimarea pieselor care trebuie să fie compatibile cu alte piese.

Așa cum se observă în ilustrația de mai jos, zonele marcate cu albastru vor fi reproduse cel mai precis.

Zona roșie indică o zonă care ar putea fi mai puțin precisă, dar în acest exemplu nu reprezintă o problemă, deoarece acestea sunt găuri de montaj care pot fi aliniate în procesul de prelucrare ulterioară, de exemplu prin găurire. Vă rugăm să rețineți aceste două culori și semnificația lor (albastru – reproducere perfectă, roșu – reproducere puțin mai puțin precisă).

  1. Rotunjimea/amplasarea centrală a găurilor

Să inversăm puțin situația. Uneori, veți avea nevoie ca găurile să fie imprimate perfect. Acest aspect este esențial, mai ales dacă un anumit orificiu este destinat unui șurub sau piulițe specifice. Puteți observa acest exemplu în imaginile de mai jos.

În primul scenariu, suprafața plată va avea o ușoară deformare, dar nu va fi o problemă, deoarece acest model va fi fixat împreună cu alt model, ceea ce îl va regla.

Al doilea scenariu va funcționa chiar mai bine, deoarece modelul în sine este destul de înalt și nu se va deforma atât de mult, iar găurile vor fi reproduse perfect.

Așa cum ați intuit, pentru o reprezentare cât mai precisă a găurilor, modelele trebuie imprimate în poziție plată, cu orificiul orientat central în sus. Suprafețele modelului în sine pot avea ușoare deformări, dar acest lucru nu este întotdeauna o problemă.

  1. Dimensiunile unei anumite suprafețe

Acum știți, sau cel puțin intuiți, în tehnologia de imprimare 3D SLS, cele mai bune rezultate sunt întotdeauna obținute pe axa XY. De fiecare dată când vă propuneți să obțineți o dimensiune perfectă, poziționați modelul plat, cu partea care trebuie să aibă dimensiunea corectă orientată în sus. Cu alte cuvinte, elementul circular pe axa Z.

Linia albastră din imaginea de mai sus ilustrează această poziționare perfectă a modelului. Dimensiunile vor fi exact așa cum le-ați planificat, precise până la zecimi de milimetru. Zona roșie s-ar putea îndoi ușor în sus, dar în acest caz nu va afecta funcționarea obiectului.

Nu folosiți rotații pe axa XY, mențineți elementele cheie cât mai plate.

  1. Rezistența mecanică a unui anumit element al unei piese

Să ne imaginăm un model care trebuie să fie rezistent în special în anumite părți. Acest aspect este esențial pentru toate tipurile de mânere și cârlige, care trebuie să fie suficient de rezistente în axele în care sunt supuse celor mai mari forțe.

Elementul pe care îl vedeți în imaginea de mai jos reprezintă perfect această situație.

Avem aici o construcție cu cârlige care trebuie să fie suficient de rezistente pentru a suporta sarcini grele. Modelul imprimat plat pe axa XY se va deforma ușor (în zona roșie), dar partea esențială, marcată cu albastru, va fi cea mai rezistentă.

  1. Detalii precise

Dacă aveți nevoie să imprimați o formă foarte precisă, cum ar fi o inscripție, trebuie să orientați modelul în sus. Detaliile mici, cum ar fi literele, vor fi cele mai bine definite, chiar dacă suprafața modelului se va îndoi ușor în sus.

  1. Suprafețe rotunjite/netede

Pe de altă parte, există situații în care trebuie să obțineți suprafețe rotunjite și netede. Modelul pe care îl vedeți mai jos este puțin mai complex. Obiectivul designerului a fost să obțină cea mai netedă formă pentru partea evidențiată cu albastru.

Pentru a face ca straturile să fie frumos distribuite și netede, fără conexiuni vizibile între straturi, modelul trebuie poziționat cu partea respectivă orientată în jos.

Rețineți că „neted” este opusul lui „ascuțit”, așa că, dacă elementele ascuțite trebuie poziționate în sus, cele netede trebuie poziționate în jos.

  1. Suprafețe față în față

Problema aliniierii suprafețelor a fost abordată pe scurt în prima regulă. Dar să aprofundăm.

În acest model, am evidențiat în albastru suprafața care trebuie să se potrivească cu un alt model. După cum se observă, aceasta este rotită conform regulii 45/45 de grade, dar există un alt aspect important. Suprafața de contact trebuie să fie orientată în sus (nu pe axa XY, ci mai degrabă în sus decât în jos).

Așa cum știți din alte reguli, părțile orientate în sus sunt mai precise decât cele orientate în jos.

  1. Elemente mobile

Tehnologia de imprimare 3D SLS face față excelent imprimării pieselor mobile. Pentru a obține cele mai bune rezultate, axa de rotație trebuie să fie paralelă cu axa Z.

Suprafețele plate se pot îndoi ușor, dar în cazul elementelor mai groase, cum ar fi o piuliță, acest lucru nu va afecta funcționalitatea imprimării.

  1. Elemente mici, sensibile la deteriorare

Imprimarea elementelor mici și fragile necesită un mic compromis. Experiența noastră arată că acestea ar trebui poziționate în jos.

După imprimare, aceste piese vor fi puțin mai bine consolidate decât cele de la partea superioară a modelului, dar vor avea și o rezistență mai mare. Această poziționare va face ca piesele fragile să fie mai puțin predispuse la deteriorare în timpul primei etape de post-procesare: scoaterea lor din „tortul” imprimat 3D.

Reguli suplimentare pentru poziționarea modelelor în imprimarea 3D SLS 

Cele nouă principii menționate anterior au fost stabilite în funcție de anumite nevoi de design. Totuși, există câteva reguli generale pe care trebuie să le cunoașteți atunci când planificați sesiunea de imprimare 3D SLS.

Distribuția energiei 

Imprimarea 3D SLS se desfășoară într-un mediu închis și controlat, unde distribuția corectă a energiei este esențială. Pudra nesinterizată este încălzită la o temperatură puțin sub punctul de topire al materialului.

Există elemente de încălzire amplasate în jurul patului de imprimare în acest scop. Rolul laserului este de a adăuga o cantitate suplimentară de energie, necesară pentru a topi pudra și a forma obiectul dorit.

După cum probabil știți, imprimantele Sinterit sunt capabile să imprime diferite materiale cu puncte de topire variate, așa că este important să alegeți pudra potrivită atunci când pregătiți imprimarea în softul Sinterit Studio. Imprimanta va acționa în funcție de această alegere.

Pentru a obține rezultate mai bune, țineți cont de următoarele recomandări:

  1. Plasați primul element în centrul stratului XY și la baza acestuia.
  2. Dacă imprimați multe elemente într-o singură sesiune, încercați să le poziționați în jurul centrului axei Z, preferabil sub forma unei piramide inversate – pentru a preveni ca elementele să atingă baza patului de imprimare. Este pur și simplu o regulă din fizică: căldura se mișcă în sus, așa că acumulați energia în partea superioară a patului de imprimare.
  3. Ținând cont de problema acumulării de energie și a pierderii de căldură în sens ascendent, trebuie să rețineți să nu captați energia în model. Dacă imprimați un obiect care seamănă cu un rezervor, încercați să-l poziționați astfel încât deschiderea să fie orientată în sus. Astfel, excesul de energie se va putea dispersa liber. Deviați de la această regulă doar dacă anumite detalii ale piesei sunt mai importante decât riscul de deformare.
  4. Rețineți că suprafețele plate sau curburile cu rază mare, poziționate în patul de imprimare la un unghi mic, vor avea straturi vizibile.
  5. Dacă nu știți ce regulă să aplicați, respectați regula de aur a rotației 45/45 de grade. Este recomandată mai ales dacă vă confruntați cu două caracteristici contradictorii și nu reușiți să decideți care este mai importantă. Regula 45/45 este un compromis.
  6. Încercați să evitați imprimarea suprafețelor plate în poziție verticală și aproape de zona roșie.

Modificarea modelului 

Am menționat fizica de mai multe ori în acest articol. Principiile sale sunt foarte importante în imprimarea 3D și trebuie reținute. Probabil vă este evident că, de exemplu, un radiator este alcătuit dintr-o structură cu aripioare care permite disiparea căldurii.

Aplicând acest principiu în imprimarea 3D, dacă aveți nevoie să imprimați o piesă mare și plată care din anumite motive trebuie să fie imprimată paralel cu axa XY, luați în considerare adăugarea unor nervuri la baza modelului, așa cum se arată în imaginea de mai jos.

Astfel, căldura se va distribui uniform și piesa nu se va deforma, chiar dacă este imprimată plat.

O altă modalitate de a preveni deformările modelelor este realizarea acestora cu o structură goală în interior. Acesta este un alt avantaj al tehnologiei SLS de imprimare 3D. Modelele goale sunt încă suficient de rezistente, dar mult mai ușoare. Se imprimă perfect cu praful nesinterizat în interior, care poate fi îndepărtat simplu după imprimare.

Uneori, mai ales dacă aveți un element mare de poziționat în patul de imprimare și dimensiunile acestuia sunt prea mari pentru a fi poziționat optim, ar trebui să-l rotiți de două ori câte 45 de grade. Aceasta poate afecta puțin planeitatea suprafețelor sau rezistența părților mai subțiri, dar modificările nu vor fi atât de mari încât modelul să nu își îndeplinească scopul. Să numim aceasta „compromisul de aur”.

Sumar 

Tehnologia SLS de imprimare 3D oferă multă libertate și foarte puține restricții, spre deosebire de alte tehnici de fabricație aditivă. Dacă urmați regulile menționate în acest articol, vă veți atinge mai ușor obiectivele de imprimare 3D. Mai puține erori, imprimări de calitate superioară și piese mai funcționale sunt la îndemâna dvs.

Acest articol este preluat de la Sinterit: https://sinterit.com/blog/sls-technology/how-to-orientate-models-in-sls-3d-printing/