จะตรวจสอบความถูกต้องของมิติของต้นแบบที่พิมพ์ได้อย่างรวดเร็ว 3 มิติได้อย่างไร?

ในขอบเขตของการพัฒนาผลิตภัณฑ์แบบไดนามิกการพิมพ์ 3 มิติการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วได้กลายเป็นเครื่องมือปฏิวัติโดยเสนอความเร็วและความยืดหยุ่นที่ไม่มีใครเทียบในการนำแนวคิดมาสู่ชีวิต ในฐานะที่เป็นผู้จัดจำหน่ายต้นแบบต้นแบบการพิมพ์ 3 มิติชั้นนำเราเข้าใจถึงความสำคัญที่สำคัญของความแม่นยำมิติในกระบวนการสร้างต้นแบบ ความแม่นยำของมิติไม่เพียง แต่ทำให้มั่นใจได้ว่าต้นแบบนั้นหมายถึงการออกแบบที่ตั้งใจไว้อย่างแม่นยำ แต่ยังมีบทบาทสำคัญในขั้นตอนต่อไปของการพัฒนาผลิตภัณฑ์เช่นการทดสอบการตรวจสอบและการผลิต ในโพสต์บล็อกนี้เราจะเจาะลึกปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลต่อความแม่นยำในมิติของต้นแบบที่พิมพ์อย่างรวดเร็ว 3 มิติและสำรวจกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ที่แม่นยำและเชื่อถือได้

ทำความเข้าใจกับปัจจัยที่มีผลต่อความแม่นยำของมิติ

ก่อนที่เราจะสามารถแก้ไขปัญหาความแม่นยำของมิติมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจปัจจัยต่าง ๆ ที่อาจส่งผลกระทบต่อมิติสุดท้ายของต้นแบบพิมพ์ 3 มิติ ปัจจัยเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามพื้นที่หลัก ได้แก่ เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์คุณสมบัติของวัสดุและการพิจารณาการออกแบบ

เทคโนโลยีเครื่องพิมพ์

ประเภทของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้อาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแม่นยำของมิติของต้นแบบ เทคโนโลยีการพิมพ์ที่แตกต่างกันเช่นการสร้างแบบจำลองการหลอมรวม (FDM), stereolithography (SLA) และการคัดเลือกเลเซอร์แบบเลือก (SLS) มีลักษณะและข้อ จำกัด ที่เป็นเอกลักษณ์ของตนเอง

• การสร้างแบบจำลองการสะสมแบบหลอมรวม (FDM):FDM เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้กันมากที่สุดซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องความสามารถในการจ่ายและใช้งานง่าย อย่างไรก็ตามเครื่องพิมพ์ FDM มักจะมีความละเอียดต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ ซึ่งอาจส่งผลให้ความแม่นยำมิติที่แม่นยำน้อยลง กระบวนการสะสมแบบเลเยอร์โดยเลเยอร์ที่ใช้ใน FDM ยังสามารถแนะนำรูปแบบเล็ก ๆ ในขนาดของต้นแบบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน
• Stereolithography (SLA):SLA เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติความละเอียดสูงที่ใช้เลเซอร์เพื่อรักษาเลเยอร์เรซินเหลวโดยเลเยอร์ เครื่องพิมพ์ SLA มีความสามารถในการผลิตต้นแบบที่มีรายละเอียดสูงและแม่นยำด้วยพื้นผิวที่ราบรื่น อย่างไรก็ตามการพิมพ์ SLA อาจมีราคาแพงกว่าและใช้เวลานานกว่าเมื่อเทียบกับ FDM และวัสดุเรซิ่นที่ใช้อาจเปราะและมีแนวโน้มที่จะแปรปรวน
• การคัดเลือกเลเซอร์ซินเตอร์ (SLS):SLS เป็นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติแบบผงที่ใช้เลเซอร์เพื่อคัดเลือกวัสดุผงซินเทอร์เช่นไนลอนหรือโพลีคาร์บอเนตชั้นโดยชั้น เครื่องพิมพ์ SLS มีความสามารถในการผลิตต้นแบบที่แข็งแกร่งและทนทานด้วยความแม่นยำในมิติสูง อย่างไรก็ตามการพิมพ์ SLS อาจมีราคาแพงกว่าและต้องการอุปกรณ์และความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน

คุณสมบัติของวัสดุ

คุณสมบัติของวัสดุที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติอาจส่งผลต่อความแม่นยำของมิติของต้นแบบ วัสดุที่แตกต่างกันมีอัตราการหดตัวที่แตกต่างกันค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนและคุณสมบัติเชิงกลซึ่งสามารถส่งผลกระทบต่อมิติสุดท้ายของต้นแบบ

• อัตราการหดตัว:ในระหว่างกระบวนการพิมพ์ 3 มิติวัสดุจะผ่านการเปลี่ยนเฟสจากสถานะของเหลวหรือผงเป็นสถานะของแข็ง การเปลี่ยนเฟสนี้สามารถทำให้วัสดุหดตัวซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงมิติในต้นแบบ อัตราการหดตัวของวัสดุขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ เช่นประเภทของวัสดุอุณหภูมิการพิมพ์และอัตราการระบายความร้อน
• ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน:ค่าสัมประสิทธิ์การขยายความร้อนของวัสดุหมายถึงอัตราที่วัสดุขยายหรือทำสัญญาเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หากต้นแบบสัมผัสกับอุณหภูมิที่แตกต่างกันในระหว่างกระบวนการพิมพ์หรือหลังการพิมพ์วัสดุอาจขยายหรือหดตัวซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำของมิติของต้นแบบ
• คุณสมบัติเชิงกล:คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุเช่นความแข็งความแข็งแรงและความเหนียวสามารถส่งผลกระทบต่อความแม่นยำมิติของต้นแบบ หากวัสดุมีความยืดหยุ่นหรือเปราะเกินไปอาจทำให้เสียโฉมหรือแตกหักในระหว่างกระบวนการพิมพ์หรือการจัดการซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการแปรผันของมิติ

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

การออกแบบต้นแบบอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแม่นยำของมิติของส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ คุณสมบัติการออกแบบบางอย่างเช่นผนังบางส่วนยื่นออกมาและมุมที่คมชัดอาจเป็นสิ่งที่ท้าทายในการพิมพ์อย่างแม่นยำและอาจต้องใช้โครงสร้างการสนับสนุนเพิ่มเติมหรือการปรับเปลี่ยนการออกแบบ

• ความหนาของผนัง:ความหนาของผนังของต้นแบบควรได้รับการพิจารณาอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่ามันหนาพอที่จะรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างในระหว่างกระบวนการพิมพ์ แต่ไม่หนาเกินไปที่จะทำให้เกิดการหดตัวมากเกินไปหรือแปรปรวน ตามกฎทั่วไปความหนาของผนังขั้นต่ำสำหรับการพิมพ์ 3 มิติมักจะอยู่ที่ประมาณ 1-2 มม. ขึ้นอยู่กับวัสดุและเทคโนโลยีการพิมพ์ที่ใช้
• ยื่นและสะพาน:ส่วนที่ยื่นออกมาและสะพานเป็นพื้นที่ของต้นแบบที่ขยายแนวนอนโดยไม่ได้รับการสนับสนุนจากด้านล่าง คุณสมบัติเหล่านี้อาจเป็นสิ่งที่ท้าทายในการพิมพ์อย่างถูกต้องเนื่องจากวัสดุอาจลดลงหรือลดลงในระหว่างกระบวนการพิมพ์ เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในมิติของช่องว่างและสะพานมันมักจะจำเป็นต้องใช้โครงสร้างการสนับสนุนหรือออกแบบชิ้นส่วนในลักษณะที่ช่วยลดความจำเป็นในการยื่นออกมา
• มุมที่คมชัดและขอบ:มุมและขอบที่คมชัดอาจเป็นสิ่งที่ท้าทายในการพิมพ์อย่างแม่นยำกว่ามุมและขอบโค้งมนเนื่องจากวัสดุอาจไม่ไหลเข้าสู่พื้นที่เหล่านี้อย่างราบรื่น เพื่อปรับปรุงความแม่นยำของมิติของมุมที่คมชัดและขอบมักจะแนะนำให้ใช้เนื้อหรือเปลี่ยนมุมเพื่อปัดมุม

กลยุทธ์ในการรับรองความถูกต้องของมิติ

ตอนนี้เรามีความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับปัจจัยที่สามารถส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในมิติของต้นแบบที่พิมพ์อย่างรวดเร็ว 3 มิติมาสำรวจกลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้มั่นใจว่าผลลัพธ์ที่แม่นยำและเชื่อถือได้

เลือกเทคโนโลยีและวัสดุเครื่องพิมพ์ที่เหมาะสม

ขั้นตอนแรกในการรับรองความถูกต้องของมิติของต้นแบบที่พิมพ์อย่างรวดเร็ว 3 มิติคือการเลือกเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ที่เหมาะสมและวัสดุสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ พิจารณาข้อกำหนดของต้นแบบเช่นขนาดความซับซ้อนและคุณสมบัติเชิงกลและเลือกเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์และวัสดุที่สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้

• ประเมินความสามารถของเครื่องพิมพ์:เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่แตกต่างกันมีความสามารถและข้อ จำกัด ที่แตกต่างกันเมื่อพูดถึงความแม่นยำในมิติ ก่อนที่จะเลือกเครื่องพิมพ์ประเมินข้อกำหนดเช่นความสูงของชั้นความละเอียดและความแม่นยำของชั้นเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถตอบสนองความต้องการของต้นแบบ
• เลือกวัสดุที่เหมาะสม:วัสดุที่ใช้ในการพิมพ์ 3 มิติอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแม่นยำของมิติของต้นแบบ เลือกวัสดุที่มีอัตราการหดตัวต่ำความเสถียรทางความร้อนที่ดีและคุณสมบัติเชิงกลที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะ พิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่นความแข็งแรงความแข็งความยืดหยุ่นและความทนทานของวัสดุเมื่อเลือกวัสดุ

เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการพิมพ์

เมื่อคุณเลือกเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์และวัสดุที่เหมาะสมขั้นตอนต่อไปคือการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการพิมพ์เพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในมิติของต้นแบบ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการปรับพารามิเตอร์การพิมพ์ต่างๆเช่นอุณหภูมิการพิมพ์ความเร็วและความสูงของชั้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

• สอบเทียบเครื่องพิมพ์:ก่อนที่จะพิมพ์ต้นแบบเป็นสิ่งสำคัญในการปรับเทียบเครื่องพิมพ์เพื่อให้แน่ใจว่าได้รับการสอบเทียบและจัดเรียงอย่างแม่นยำ ซึ่งรวมถึงการสอบเทียบแผ่นบิลด์เครื่องอัดรีดและแกนเพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาอยู่ในระดับและขนาน
• ปรับพารามิเตอร์การพิมพ์:พารามิเตอร์การพิมพ์เช่นอุณหภูมิการพิมพ์ความเร็วและความสูงของชั้นอาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อความแม่นยำของมิติของต้นแบบ ทดลองกับพารามิเตอร์การพิมพ์ที่แตกต่างกันเพื่อค้นหาการตั้งค่าที่ดีที่สุดสำหรับวัสดุเฉพาะและเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ที่ใช้
• ใช้โครงสร้างการสนับสนุน:โครงสร้างการสนับสนุนเป็นโครงสร้างชั่วคราวที่พิมพ์ควบคู่ไปกับต้นแบบเพื่อให้การสนับสนุนสำหรับแขวนสะพานและคุณสมบัติที่ท้าทายอื่น ๆ ใช้โครงสร้างการสนับสนุนเมื่อจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในมิติของต้นแบบ อย่างไรก็ตามระวังอย่าใช้โครงสร้างการสนับสนุนมากเกินไปเนื่องจากอาจเป็นการยากที่จะลบออกและอาจทิ้งร่องรอยไว้บนพื้นผิวของต้นแบบ

ออกแบบสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ

การออกแบบต้นแบบยังสามารถมีบทบาทสำคัญในการรับรองความแม่นยำในมิติของส่วนที่พิมพ์ 3 มิติ โดยทำตามหลักการและแนวทางการออกแบบขั้นพื้นฐานบางอย่างคุณสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบต้นแบบสำหรับการพิมพ์ 3 มิติและลดความเสี่ยงของการเปลี่ยนแปลงมิติ

• ทำให้การออกแบบง่ายขึ้น:การออกแบบที่ซับซ้อนพร้อมรายละเอียดและคุณสมบัติที่ซับซ้อนอาจเป็นสิ่งที่ท้าทายในการพิมพ์อย่างแม่นยำและอาจต้องใช้โครงสร้างการสนับสนุนเพิ่มเติมหรือการปรับเปลี่ยนการออกแบบ ลดความซับซ้อนของการออกแบบต้นแบบให้มากที่สุดเพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการพิมพ์และปรับปรุงความแม่นยำของมิติ
• ใช้ความคลาดเคลื่อนที่เหมาะสม:ความคลาดเคลื่อนคือการเปลี่ยนแปลงที่อนุญาตในขนาดของต้นแบบ เมื่อออกแบบต้นแบบให้ระบุความคลาดเคลื่อนที่เหมาะสมตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชันและความสามารถของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติที่ใช้ สิ่งนี้จะช่วยให้แน่ใจว่าส่วนสุดท้ายตรงตามข้อกำหนดที่จำเป็น
• ทดสอบและวนซ้ำ:ก่อนที่จะพิมพ์ต้นแบบสุดท้ายเป็นความคิดที่ดีที่จะพิมพ์เวอร์ชันทดสอบของชิ้นส่วนเพื่อตรวจสอบรูปแบบหรือปัญหาใด ๆ ใช้การพิมพ์ทดสอบเพื่อระบุพื้นที่ใด ๆ ที่ต้องการการปรับปรุงและทำการปรับเปลี่ยนการออกแบบที่จำเป็น วนซ้ำในการออกแบบจนกว่าคุณจะได้รับความแม่นยำมิติที่ต้องการ

การควบคุมและการตรวจสอบคุณภาพ

นอกเหนือจากการเลือกเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์และวัสดุที่เหมาะสมการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการพิมพ์และการออกแบบสำหรับการพิมพ์ 3 มิติมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องใช้กระบวนการควบคุมคุณภาพและกระบวนการตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำในมิติของต้นแบบที่พิมพ์อย่างรวดเร็ว 3 มิติ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้เครื่องมือและเทคนิคการวัดต่าง ๆ เพื่อตรวจสอบขนาดของต้นแบบและระบุการเบี่ยงเบนใด ๆ จากข้อกำหนดการออกแบบ

• ใช้เครื่องมือวัดที่แม่นยำ:เครื่องมือวัดความแม่นยำเช่นคาลิปเปอร์ไมโครมิเตอร์และพิกัดเครื่องวัด (CMMs) สามารถใช้ในการวัดขนาดของต้นแบบพิมพ์ 3 มิติได้อย่างแม่นยำ เครื่องมือเหล่านี้สามารถให้การวัดที่แม่นยำสูงและช่วยในการระบุความแปรปรวนหรือปัญหาใด ๆ
• ทำการตรวจสอบด้วยภาพ:การตรวจสอบด้วยภาพเป็นวิธีที่ง่าย แต่มีประสิทธิภาพในการตรวจสอบข้อบกพร่องหรือปัญหาที่ชัดเจนในต้นแบบพิมพ์ 3 มิติ มองหาสัญญาณใด ๆ ของการแปรปรวนการแตกหรือข้อบกพร่องอื่น ๆ ที่อาจส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของมิติของชิ้นส่วน
• ดำเนินการทดสอบการทำงาน:การทดสอบการทำงานเกี่ยวข้องกับการทดสอบต้นแบบเพื่อให้แน่ใจว่าตรงตามข้อกำหนดการทำงานที่ตั้งใจไว้ สิ่งนี้สามารถช่วยในการระบุปัญหาใด ๆ ที่มีความแม่นยำมิติของชิ้นส่วนที่อาจไม่ชัดเจนจากการตรวจสอบด้วยภาพหรือการวัด

บทสรุป

การรับรองความถูกต้องของมิติของต้นแบบที่พิมพ์อย่างรวดเร็ว 3 มิติเป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์ โดยการทำความเข้าใจกับปัจจัยที่อาจส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของมิติการเลือกเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์และวัสดุที่เหมาะสมการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการพิมพ์การออกแบบสำหรับการพิมพ์ 3 มิติและการใช้กระบวนการควบคุมคุณภาพและกระบวนการตรวจสอบคุณสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่แม่นยำและเชื่อถือได้ ในฐานะที่เป็นผู้จัดจำหน่ายต้นแบบการพิมพ์ 3 มิติชั้นนำเรามีความเชี่ยวชาญและประสบการณ์เพื่อช่วยให้คุณมั่นใจได้ถึงความแม่นยำในมิติของต้นแบบของคุณ หากคุณมีคำถามใด ๆ หรือต้องการความช่วยเหลือเกี่ยวกับโครงการพิมพ์ 3 มิติของคุณโปรดอย่าลังเลติดต่อเราสำหรับการจัดซื้อและการเจรจาต่อรอง- เราหวังว่าจะได้ทำงานร่วมกับคุณเพื่อนำความคิดของคุณมาสู่ชีวิต

การอ้างอิง

• Gibson, I. , Rosen, Dw, & Stucker, B. (2010) เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่ง: การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วไปยังการผลิตดิจิตอลโดยตรง สปริงเกอร์วิทยาศาสตร์และสื่อธุรกิจ
• Hopkinson, N. , Hague, R. , & Dickens, PM (2006) การผลิตอย่างรวดเร็ว: การปฏิวัติอุตสาหกรรมสำหรับยุคดิจิตอล ไวลีย์
• Wohlers, T. , & Gornet, P. (2016) Wohlers Report 2016: การพิมพ์ 3 มิติและสถานะการผลิตสารเติมแต่งของอุตสาหกรรม Wohlers Associates