Mahir Cetak 3D: Bagian 1 – Uji Unit & Toleransi untuk Pembangunan yang Akurat dan Hemat Biaya

Selamat datang ke seri blog kami yang baru, Desain untuk Cetak 3D (DF3DP). DF3DP adalah seri blog yang khusus untuk tips dan trik cetak 3D yang harus diikuti saat menggunakan printer 3D apa pun yang akan memandu Anda melalui pengurangan biaya, waktu cetak, dan bahan sambil juga menunjukkan cara Anda mendapatkan bagian seperti yang Anda inginkan pada percobaan pertama.

Kita semua pernah di sana: Anda mencetak bagian yang memakan jam, hanya untuk menemukan bahwa tidak tepat pas seperti yang Anda inginkan, sehingga membuang waktu cetak dan bahan yang berharga pada bagian yang buruk. Cetak 3D adalah proses manufaktur bebas tangan, jadi setelah Anda mengirim model CAD Anda ke printer tidak banyak yang dapat Anda ubah. Bagian dapat memakan jam atau bahkan hari, dan jika Anda memiliki batas waktu yang harus dipenuhi, mencetak ulang bagian sepenuhnya dengan toleransi yang diperbaiki terkadang bukan mewah yang dapat Anda biayai, baik dari segi waktu atau moneter. Karena bagian cetak 3D yang dibuat dengan cetak FFF (fused filament fabrication) menyusut karena kontraksi termal, printer 3D sering tidak mencetak dimensi yang sama persis dengan yang Anda katakan, jadi menghitung toleransi adalah perlu. Dalam posting ini, saya akan memandu Anda melalui cara memastikan toleransi cetak 3D benar sebelum mencetak seluruh bagian hanya untuk menemukan bahwa salah.

Inilah tempat uji unit bagian cetak 3D berguna. Uji unit secara tradisional adalah istilah perangkat lunak, esensialmente menguji bahwa cuplikan kode kecil bekerja independen sebelum menyatukannya ke dalam skrip penuh. Kami akan melakukan hal yang sama dengan cetak 3D: mencetak segmen kecil dan cepat dari apa yang nantinya akan diintegrasikan ke dalam desain yang lebih besar untuk memverifikasi atau menguji fungsionalitas dan pasnya sebelum mencetak bagian yang besar.

Misalnya, atas prototipe robot pertempuran antweight 3D yang saya rancang ini meluncur ke dasar melalui sekelompok gerakan inspirasi go-tail (satu di lingkaran di bawah). Keduanya bersama-sama memakan waktu 4 hari dan 7 jam untuk dicetak, jadi saya ingin membuat uji unit cetak 3D untuk memastikan gerakan berukuran yang benar sebelum saya mencetak semuanya.

Merancang Uji Unit yang Baik untuk Cetak 3D

Uji unit yang baik dirancang harus cepat dan mudah untuk dirancang dan dicetak (saya biasanya target sekitar setengah jam hingga satu jam pekerjaan cetak). Saya memodelkan satu versi miniaturnya dari pasangan gerakan, dan kemudian membuat salinannya dengan jarak offset muka yang berbeda, mulai dari tidak ada offset hingga -0,2 mm offset pada semua muka gerakan. Ini berarti bahwa setiap profil gerakan jantan lebih tipis dari yang terakhir.

Saya juga menambahkan penomoran sehingga saya dapat mengingatkan diri sendiri jarak offset mana yang mana, seperti yang ditunjukkan dalam tangkapan layar CAD di bawah:

Menguji Uji Unit Cetak 3D

Satu hal yang perlu diingat adalah mencetak uji unit Anda dalam orientasi yang sama dengan bagian akhir yang akan dicetak, sehingga Anda dapat membuat uji semakurat mungkin. Cetaknya hanya memakan waktu 1 jam dan 15 menit, jauh lebih baik daripada mencetak seluruh chassis robot dan kemudian menemukan gerakan meluncur saya tidak ditoleransi dengan baik.

Untuk mengujinya, saya hanya meluncurkan profil gerakan betina ke setiap profil jantan, mulai dari offset muka terbesar (-0,2 mm) dan bekerja ke arah 0,0 mm offset.

Profil offset -0,2 mm sangat longgar – saya tidak ingin bagian atas robot hanya meluncur keluar. Profil jantan offset -0,15 mm dan -0,1 mm cukup bagus tetapi tidak sempat seperti yang saya inginkan. Offset -0,05 mm akhirnya tepat – cukup sempat sehingga tidak dapat dikalahkan dengan mudah, dan saya dapat meluncurkannya dengan sedikit tekanan. Profil akhir, 0,0 mm offset, sedikit terlalu ketat untuk selera saya. Sekarang, saya dapat memasukkan nilai offset -0,05 ke dalam desain akhir saya, dan saya yakin itu akan meluncur seperti yang saya inginkan. Ada beberapa fitur lainnya yang sebenarnya akan mengunci bagian atas, tetapi gerakan yang menghubungkan dua bagian adalah toleransi yang tidak yakin saya.

Penggunaan Lainnya dari Uji Unit

Uji unit sangat berharga untuk segala jenis toleransi, bahkan jika Anda hanya ingin mendapatkan gambaran bagaimana printer Anda berperilaku di bawah kondisi tertentu. Misalnya, untuk mendapatkan gambaran tentang toleransi lubang pada printer 3D tertentu, Anda mungkin ingin mencetak sesuatu seperti ini:

Anda kemudian dapat mengukur ukuran lubang dan membandingkan nilai yang diukur dengan nilai yang diukir dalam model CAD Anda, sehingga memberi Anda gambaran yang baik tentang toleransi lubang yang harus Anda tinggalkan di setiap bidang pada bagian yang akan Anda cetak 3D. Anda kemudian dapat menggunakan uji ini sebagai referensi untuk pekerjaan desain masa depan dan dapat membantu dalam merancang tidak hanya satu, tetapi banyak bagian cetak 3D.

Selain itu, dengan printer kami, Anda dapat membawa proses uji unit lebih jauh: katakanlah Anda memang perlu mencetak seluruh chassis robot ini, tetapi Anda ingin memastikan semua komponen muat di dalam sebelum berkomitmen untuk menggunakan serat karbon untuk memperkuat rangka. Anda dapat membuat apa yang disebut prototipe pas cetak 3D untuk menguji bahwa semua komponen muat di dalam bagian cetak 3D Anda (atau sebaliknya) sebelum memperkenalkan serat ke dalam cetak. Ini lagi mengurangi limbah bahan dan mengurangi biaya sehingga Anda dapat menguji geometri dan bentuk akhir bagian yang diisi serat sebelum berkomitmen untuk mencetaknya.

Nilai Sebenarnya dari Uji Unit:

Jadi katakanlah saya mencetak seluruh chassis dan bagian atas ini, dan saya salah dalam toleransi gerakan. Lalu saya akan perlu mencetak seluruh hal ini dua kali, atau saya akan perlu menghabiskan beberapa jam memotong fitur geometris kecil yang aneh, dan tidak ada yang benar-benar ingin melakukannya. Memoles atau menggerus bagian cetak 3D untuk membuatnya pas, terutama ketika melibatkan geometri kecil, sering meninggalkan luka, finishing permukaan yang buruk dan dapat secara tidak sengaja memecah fitur atau mengekspos struktur internal bagian cetak 3D. Jelas sekali bahwa mencetak bagian besar dua kali tidak sebaik menghabiskan sedikit lebih banyak waktu desain dan kemudian mencetak satu bagian kecil dan satu bagian besar, tetapi di sini adalah angka untuk robot saya jika Anda belum yakin tentang uji unit cetak 3D:

Uji unit sangat penting untuk bagian cetak 3D besar jika Anda ingin mereka keluar benar pada percobaan pertama. Pengolahan pasca adalah proses yang sebagian besar orang berasap hanya untuk menghadapi saat cetak 3D, apakah menggores permukaan, membor lubang, atau menggerus sendi yang tidak tepat dimensinya. Pada printer yang andal dan presisi seperti printer komposit Mark Two, pengolahan pasca tidak harus menjadi langkah yang perlu Anda ambil, dan dengan uji unit Anda dapat memastikan bagian Anda akan keluar seperti yang Anda inginkan.

Jika Anda ingin memeriksa uji ini sendiri, Anda dapat mengunduhnya di sini.

Ingin melihat lebih banyak yang dapat dilakukan Mark Two? Minta Demo hari ini!