Jaminan Akurasi Dimensi Bagian Cetak 3D

Pendahuluan

Artikel ini bertujuan memberikan kepada insinyur dan desainer metode untuk membandingkan akurasi dimensi yang diharapkan dari teknologi cetak 3D. Meskipun semua teknologi memiliki kelebihan dan kekurangan, dua faktor paling menentukan apakah bagian akan mencetak sesuai spesifikasi adalah:

Desain - Akurasi bagian yang dicetak sangat bergantung pada desain. Variasi pendinginan dan pengeringan menghasilkan stres internal yang dapat menyebabkan meruncing atau penyusutan. Cetak 3D tidak cocok untuk permukaan datar atau fitur tipis panjang yang tidak didukung. Akurasi juga akan menurun seiring bertambahnya ukuran bagian. Rekomendasi desain spesifik untuk setiap teknologi yang dibahas dalam artikel ini dapat ditemukan di Bab 5 Basis Pengetahuan.

Bahan - Seperti desain, akurasi juga bergantung pada bahan. Seringkali akurasi bagian dikorbankan untuk peningkatan properti bahan tertentu. Misalnya, resin SLA standar akan menghasilkan bagian yang lebih akurat dimensinya dibandingkan resin fleksibel. Untuk bagian di mana akurasi tinggi kritis, disarankan menggunakan bahan cetak standar.

Variabel Akurasi

Untuk membantu mengukur akurasi bagian cetak 3D, parameter berikut akan digunakan.

• Akurasi dimensi - nilai kuantitatif dari pembuat mesin dan pemasok bahan yang menyatakan akurasi bagian yang diharapkan. Semua toleransi yang dinyatakan adalah terhadap bagian yang dirancang dengan baik pada mesin yang terkalibrasi dengan baik.
• Meruncing atau penyusutan - kemungkinan bagian akan meruncing atau menyusut selama tahap pencetakan. Ini sangat bergantung pada desain, namun beberapa proses menghasilkan bagian yang secara inherit lebih rentan terhadap meruncing atau menyusut.
• Persyaratan pendukung - untuk banyak teknologi cetak 3D, jumlah pendukung yang digunakan akan mengatur seberapa akurat permukaan atau fitur dicetak. Kerugiannya adalah pendukung mempengaruhi finishing permukaan bagian karena harus dilepaskan.

Untuk informasi mengenai ukuran fitur minimum dan detail yang dapat dicapai oleh setiap teknologi cetak 3D, lihat di sini. Dampak ketebalan lapisan terhadap bagian cetak 3D dibahas dalam artikel ini.

FDM

Penyetoran Terpadu (FDM) paling cocok untuk prototyping biaya rendah, di mana bentuk dan pas lebih penting daripada fungsi. FDM menghasilkan bagian lapis demi lapis dengan menyetir termoplastik pada plat pembangunan.

Untuk bagian besar, hal ini dapat menyebabkan variasi suhu yang besar di seluruh platform pembangunan. Seperti berbagai area bagian pendingin pada tingkat yang berbeda, stres internal menyebabkan cetak merubah bentuk, yang mengarah pada meruncing atau penyusutan. Solusi seperti mencetak rakit, ranjang panas, dan radius di tepi dan sudut tajam dapat membantu mengurangi hal ini.

Beberapa bahan lebih rentan terhadap meruncing daripada yang lain. Misalnya, ABS dikenal lebih rentan terhadap meruncing dibandingkan PLA.

Toleransi dimensi	± 0,5% (batas bawah: ± 0,5 mm) - desktop ± 0,15% (batas bawah: ± 0,2 mm) - industri
Penyusutan/meruncing	Termoplastik yang memerlukan suhu cetak lebih tinggi lebih berisiko. Menambahkan radius pada tepi bawah yang menyentuh plat pembangunan atau rim adalah disarankan. Penyusutan biasanya terjadi dalam rentang 0,2 - 1% tergantung pada bahan.
Persyaratan pendukung	Penting untuk mencapai bagian yang akurat. Diperlukan untuk overhang lebih besar dari 45 derajat.

Penasar tentang biaya dan opsi bahan untuk FDM?

Dapatkan penawaran instan Lihat semua bahan FDM

SLA

Printer SLA (stereolithography) menggunakan laser untuk UV memecat area tertentu di tangki resin untuk membentuk bagian padat satu lintasan setiap kali. Area yang diobati ini, namun, tidak pada kekuatan penuh hingga pemrosesan pasca dengan UV. Karena hal ini dan sudut serta orientasi yang biasanya bagian SLA dicetak, sagging pada jangkauan yang tidak didukung dapat terjadi.

Karena satu lapisan dibangun setiap kali, efek ini menjadi kumulatif yang mengarah pada ketidakcocokan dimensi yang kadang-kadang terlihat pada bagian SLA tinggi. Ketidakcocokan dimensi juga dapat terjadi karena proses peeling yang digunakan oleh beberapa printer SLA. Gaya tarik selama proses peeling dapat menyebabkan cetak lunak untuk membengkok yang lagi-lagi dapat mengakumulasi seiring setiap lapisan dibangun.

Resin yang memiliki properti fleksi lebih tinggi (lebih kurang kaku) berisiko lebih besar terhadap meruncing dan mungkin tidak cocok untuk aplikasi akurasi tinggi.

Toleransi dimensi	± 0,5% (batas bawah: ± 0,10 mm) - desktop ± 0,15% (batas bawah: ± 0,01 mm) - industri
Penyusutan/meruncing	Kemungkinan untuk jangkauan yang tidak didukung.
Persyaratan pendukung	Penting untuk mencapai bagian yang akurat.

Penasar tentang biaya dan opsi bahan yang tersedia dari cetak 3D SLA?

Dapatkan penawaran instan Lihat semua bahan SLA

SLS

Sintering Laser Selektif (SLS) menghasilkan bagian dengan akurasi tinggi dan dapat mencetak desain dengan geometri kompleks. Laser secara selektif menyinter bubuk satu lapisan setiap kali untuk membentuk bagian padat.

Untuk membatasi kemungkinan bagian meruncing atau menyusut selama pencetakan, printer SLS menggunakan ruang pembangunan panas yang memanaskan bubuk hingga tepat di bawah suhu sintering. Ini masih, namun, menghasilkan gradien suhu pada bagian SLS besar di mana bagian bawah bagian telah pendingin sementara lapisan atas yang baru dicetak tetap pada suhu yang lebih tinggi. Untuk lebih mengurangi kemungkinan meruncing terjadi, bagian dibiarkan dalam bubuk untuk pendingin lambat (seringkali untuk 50% dari total waktu pembangunan).

Toleransi dimensi	± 0,3% (batas bawah: ± 0,3 mm)
Penyusutan/meruncing	Penyusutan biasanya terjadi dalam rentang 2 - 3% namun sebagian besar penyedia cetak SLS mengizinkan hal ini dalam desain.
Persyaratan pendukung	Tidak diperlukan.

Penasar tentang biaya dan opsi bahan yang tersedia untuk cetak 3D SLS?

Dapatkan penawaran instan Lihat semua bahan SLS

Material Jetting

Material jetting dianggap sebagai bentuk cetak 3D yang paling akurat. Karena tidak ada panas yang terlibat dalam proses pencetakan, meruncing dan penyusutan jarang terjadi.

Sebagian besar masalah akurasi dimensi yang terkait dengan fitur dan dinding tipis yang dicetak di bawah spesifikasi printer. Material jetting mencetak pendukung sebagai struktur padat dari bahan sekunder lunak yang dilepaskan setelah pencetakan. Kepekaan padat dari pendukung menghasilkan permukaan yang berkontak dengan pendukung dicetak ke tingkat akurasi yang tinggi. Hati-hati harus diambil saat menangani bagian yang dihasilkan melalui material jetting karena mereka dapat meruncing dan berubah dimensi sebagai akibat paparan panas, kelembaban, atau sinar matahari di sekitar.

Toleransi dimensi	± 0,1% (batas bawah: ± 0,05 mm)
Penyusutan/meruncing	Tidak menjadi masalah untuk material jetting.
Persyaratan pendukung	Penting untuk mencapai bagian yang akurat.

Cetak 3D Logam

Cetak logam (khususnya DMLS dan SLM) menggunakan laser untuk secara selektif menyinter atau melelehkan bubuk logam untuk menghasilkan bagian logam. Sama seperti SLS, cetak logam menghasilkan bagian satu lapisan setiap kali di lingkungan yang terkontrol dan dipanaskan pada mesin ukuran industri. Konstruksi lapis demi lapis ini bersama dengan suhu sangat tinggi yang terlibat dalam proses menghasilkan gradien termal ekstrim, dan efek bersihnya adalah stres dibangun ke dalam bagian.

Akibatnya, bagian cetak logam berisiko tinggi terhadap merubah bentuk atau meruncing, yang berarti praktik desain yang baik dan orientasi bagian adalah kritis untuk mencapai bagian yang akurat. Berbeda dengan SLS, struktur pendukung sangat penting untuk meminimalkan merubah bentuk bagian selama produksi. Biasanya bagian juga dibangun pada plat logam padat dan perlu dilepaskan setelah proses pencetakan selesai. Pemahaman yang baik tentang proses diperlukan bersama dengan struktur pendukung padat dan lattice untuk menjaga bagian tetap terlekat pada plat cetak dan mencegahnya terlepas. Sebagian besar bagian juga direliefkan stres (melalui proses perawatan panas) setelah mereka dibangun dan sebelum dilepaskan dari plat pembangunan (melakukannya memungkinkan struktur kristal untuk bersantai, mencegah kegagalan nanti).

Karena biaya bagian cetak 3D logam adalah tinggi, simulasi sering digunakan untuk memvalidasi akurasi desain, sebelum memulai pekerjaan cetak.

Toleransi dimensi	± 0,1 mm
Penyusutan/meruncing	Bagian berisiko tinggi terhadap penyusutan atau meruncing. Penangkal dan pendukung digunakan untuk membantu mengurangi kemungkinan hal ini terjadi.
Persyaratan pendukung	Penting untuk mencapai bagian yang akurat.

Penasar tentang biaya dan opsi bahan yang tersedia untuk cetak 3D Logam?

Dapatkan penawaran instan Lihat semua bahan cetak 3D Logam

Aturan Praktis

• Untuk akurasi tertinggi (dan ketika anggaran bukan kendala), Material Jetting adalah solusi optimal.
• Untuk akurasi tinggi, SLA direkomendasikan untuk bagian lebih kecil dari 1000 cm³ (10 x 10 x 10 cm), dan SLS untuk bagian dengan dimensi lebih besar dari 1000 cm³ (10 x 10 x 10 cm).
• Prototyping cepat dan hemat biaya FDM adalah solusi terbaik.