Meningkatkan Stabilitas Dimensi dalam Pencetakan 3D dengan Onyx

Awal tahun ini kami merilis bahan Onyx kami, filamen profesional yang kaku untuk aplikasi penggunaan akhir. Sebelumnya tersedia untuk pengguna Mark Two Enterprise dan sekarang lebih mudah diakses dari sebelumnya dengan printer Seri Onyx kami, bahan ini meningkatkan stabilitas dimensi dan tingkat keberhasilan cetak yang meningkat dibandingkan dengan bahan cetak 3D lainnya. Di blog ini saya akan membahas lebih dalam mengapa itu dan apa artinya. Dalam konteks ini, stabilitas dimensi mengacu pada kemampuan komponen cetak 3D untuk mempertahankan bentuknya saat dicetak. Printer atau material mungkin memiliki stabilitas dimensi yang buruk karena beberapa alasan berbeda. Jika Anda pernah bekerja dengan printer 3D FDM sebelumnya, Anda mungkin pernah mengalami beberapa masalah umum seperti bagian yang melengkung saat filamen mendingin, atau permukaan yang terkulai dan permukaan yang buruk di bawah overhang yang tidak didukung. Bahkan ketika bahan pendukung digunakan, geometri tertentu mungkin gagal karena cara filamen mendingin, dan akibatnya bagian-bagian tidak akan mencapai spesifikasi yang Anda perlukan atau gagal selama pencetakan dan memerlukan desain ulang.

Nilon yang diperkuat mikro-karbon yang membentuk filamen Onyx memberikan beberapa sifat material yang mungkin pernah Anda lihat dengan melihat sifat-sifat Onyx yang tercantum di lembar data kami – Onyx lebih kaku dan memiliki sifat termal yang berbeda, seperti defleksi panas, daripada kebanyakan 3D plastik yang dicetak. Ini memengaruhi cara mencetak – kekakuan dan deformasi termal minimal membuat lebih sedikit lengkungan selama proses pencetakan 3D. Ini meminimalkan pengelupasan pelat build, memungkinkan overhang yang lebih besar (baik dengan dan tanpa penyangga), dan memastikan akurasi dimensi tinggi saat pencetakan 3D. Setelah filamen diekstrusi, ia akan lebih sesuai dengan bentuknya, yang berarti bahwa bagian Anda lebih akurat untuk model CAD Anda. Seperti yang dikatakan oleh pelanggan Alan Rencher dari Media Blackout, “Onyx adalah bahan yang lebih kaku, ujung-ujungnya benar... bagian-bagian terlihat lebih baik dan mereka cocok satu sama lain dengan lebih baik, jadi ini sangat membantu. Kami tidak perlu mendesain ulang atau mencetak suku cadang baru.”

Untuk menunjukkan stabilitas dimensi dalam pencetakan 3D Onyx, saya telah mencoba untuk mendorong materi hingga batasnya dan saya telah menjalankan beberapa tes untuk bereksperimen dengan apa yang dapat ditoleransi Onyx. Meskipun beberapa properti ini terkait erat dengan printer kami, saya harap ini akan memberi Anda pemahaman yang baik tentang apa yang kami maksudkan saat kami mengatakan "stabilitas dimensi tinggi".

Melengkung

Warping adalah masalah besar bagi banyak printer 3D desktop, jadi pertama-tama saya akan memberikan penjelasan singkat mengapa bagian yang dicetak 3D melengkung. Bagian pertama melengkung karena saat plastik yang dicetak mendingin, akan menyusut. Setelah bahan diekstrusi, segera mulai dingin. Saat printer menelusuri perimeter suatu bagian, printer akan menempel pada pelat pembuatan. Pada titik ini, material masih mendingin, dan masih ingin menyusut, tetapi macet. Ini menciptakan gaya di sekeliling bagian yang menarik bagian luar ke dalam – momen termal – yang membuat tepi bagian ingin melengkung ke tengah. Saat lapisan lain ditambahkan, itu terjadi lagi, dan gaya sekarang pada dasarnya berlipat ganda, dan ini hanya bertambah besar ketika lapisan yang lebih besar (lapisan dengan overhang yang lebih agresif) ditambahkan, sehingga bahkan dengan bagian material pendukung dapat gagal karena melengkung. Bagian-bagian mulai terkelupas dari pelat build setelah cukup banyak lapisan menumpuk, itulah sebabnya Anda tidak menyadarinya di lapisan pertama. Bagian cenderung terkelupas di sudut karena mereka bertindak sebagai titik konsentrasi tegangan. Bayangkan satu baris filamen sedang diletakkan. Secara alami ingin berkontraksi sepanjang panjangnya. Ketika dua garis tegak lurus diperkenalkan, ini menciptakan gaya yang lebih besar langsung di sudut, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Ini tidak banyak terjadi untuk keliling yang bulat dan mulus karena tidak ada satu titik di mana gaya dibangun lebih dari titik lainnya. Tapi itu masih masalah besar, jadi bagaimana Anda mencegah warping dalam pencetakan 3D? Solusi umum untuk pembengkokan bervariasi, termasuk meningkatkan kontak luas permukaan di sudut dengan rakit atau cakram, memanaskan pelat bangunan, atau menggunakan penutup berpemanas untuk mengatur pendinginan secara lebih efektif. Tapi sungguh, warping bisa diselesaikan dengan bahan juga. Dengan bahan yang lebih kaku yang lebih sedikit berubah bentuk saat panas diterapkan, lengkungan juga dapat dikurangi. Onyx adalah salah satu bahan tersebut – kekakuan dan sifat termalnya berarti memiliki lengkungan yang sangat minimal dibandingkan dengan kebanyakan filamen lainnya. Selain itu, dengan penguatan serat terus menerus, lengkungan berkurang lebih jauh karena serat cukup kuat untuk memaksa lapisan tetap rata, sehingga menangkal momen termal dengan bahan, bukan desain eksternal atau perbaikan pengaturan printer. Kami mencetak prisma segitiga seimbang di tepinya, dengan 100% pengisi dari Onyx, seperti yang ditunjukkan di Eiger.io, alat pengiris kami:

Bentuk ini sangat buruk untuk dicetak karena filamen utamanya diletakkan pada satu sumbu, sehingga sangat ingin menarik dari setiap sisi ke tengah. Itu, dikombinasikan dengan lapisan penampang yang lebih besar di atasnya (untuk membentuk segitiga terbalik) berarti Anda mendapatkan kekuatan besar yang membujuk bagian itu untuk terkelupas. Inilah yang terjadi ketika kami mencetaknya dari PLA (100% infill, tanpa rakit) pada printer 3D desktop off-the-shelf FFF (Fused FIlament Fabrication) yang berbeda. Bagian tersebut terkelupas seluruhnya dari pelat pembuatan, sehingga sebenarnya tidak dapat dicetak sepenuhnya:

Dan sekarang, ini dia dari Onyx:

Overhang

Pada printer 3D desktop dengan ekstruder plastik tunggal seperti milik kami, overhang selalu menjadi pertanyaan besar dalam hal material, karena banyak orang mencoba mendesain untuk menghindarinya. Pada Tanda Dua, ini tidak selalu diperlukan, karena bahan pendukung kami akhirnya menjadi sangat mudah dibuat, seperti yang ditunjukkan:

Tetapi bahkan dengan dukungan, overhang terkadang sulit dicapai karena alasan yang sama bahwa warping adalah masalah. Penampang melintang yang lebih besar yang ditumpuk di atas yang lebih kecil menciptakan momen termal yang dapat membuat tepi menjorok, bahkan jika ditopang, menggulung dan membuat printer macet. Dengan bahan seperti Onyx, ada sedikit lengkungan, dan dengan demikian ketidakstabilan overhang minimal. Bahkan, itu dapat dengan aman naik hingga sekitar 70 derajat tanpa dukungan, yang bahkan kami terkejut oleh:

Kami menggunakan bagian uji pencetakan 3D Make Magazine untuk mengevaluasi materi. Dan permukaan akhir di bagian bawah masih cukup bagus:

Stabilitas Dimensi

Filamen ini, dikombinasikan dengan resolusi rinci printer kami, berarti Anda dapat menghasilkan komponen cetak 3D berkualitas tinggi yang stabil secara dimensi yang keluar seperti yang Anda desain. Lihat GIF ini dari kami yang menjalankan uji toleransi ruang negatif (juga dari uji Make Magazine), turun ke celah radial 0,2 mm antara setiap pin dan lubang yang sesuai:

Jadi, inilah yang kami maksudkan ketika kami mengatakan bahwa filamen Onyx yang diperkuat mikro-karbon baru kami memiliki stabilitas dimensi. Bagian tersebut akan sesuai dengan desainnya, artinya Anda dapat menggunakan bahan ini untuk mendapatkan hasil yang presisi, konsisten, dan indah, dan Anda tidak perlu menggunakan dempul pengamplasan atau pengisi untuk membentuk overhang atau permukaan datar Anda untuk mendapatkan kualitas Anda butuhkan. Dengan Onyx dan printer 3D desktop teknik kami, Anda dapat menampilkan suku cadang pengguna akhir dengan mudah dan tidak perlu khawatir desain cetak 3D Anda tidak sesuai spesifikasi. Kami merancang Penghargaan Bagian Minggu Ini dari Onyx untuk menampilkan jenis desain yang mampu dilakukannya!

Dan dari tampilan atas, itu terlihat seperti logo kami!