Druk 3D zapytaj o ofertę

ADRES

ul. Klilińskiego 12a/5

56-400 Oleśnica

NIP: 9111961931

tel. 602 182 836

k.duchnowski@k3druk.pl

MENU:

O NAS

K3D to młoda firma powstała z myślą o dostarczeniu klientom usług z zakresu produkcji addytywnej z wykorzystaniem profesjonalnych urządzeń zapewniających najwyższe standardy. W druku 3D porządny sprzęt to podstawa, dlatego do produkcji wykorzystujemy najbardziej zaawansowane przemysłowe drukarki produkcyjne.

Profesjonalny druk 3D dla przemysłu

PROFESJONALNY DRUK 3D DLA PRZEMYSŁU

chciał byś wyprodukować części szybciej i taniej niż dotychczas?

Zapoznaj się z naszą ofertą produkcji cyfrowej.

W ostatnim artykule skupiłem się na historii i różnicach technologicznych urządzeń FDM(STRATASYS) i FFF. Dziś chciałbym ponownie powrócić do tematu i skupić się na transparentności informacji o właściwościach materiałów do druku w powyższych technologiach.

Gdzie kończy się wzornictwo przemysłowe i zaczyna prototypowanie funkcjonalne oraz produkcja pomostowa lub małoseryjna, od elementów drukowanych zaczyna się wymagać wytrzymałości i odporności założonych dla finalnego produktu. Popularne w naszym kraju materiały jak PLA stają się niewystarczające. Niestety dla większości urządzeń FFF druk 3D z podstawowych materiałów inżynierskich jak ABS, ASA czy Nylon jest kłopotliwy. Materiały te wykazują tendencję do kurczu termicznego czego wynikiem jest pękanie, rozwarstwianie, podwijanie się krawędzi modelu i niska siła wiązań między warstwami.

Głównym powodem występowania tych negatywnych skutków są warunki termiczne panujące w komorze drukarki. Wiele konstrukcji FFF nie posiada nawet obudowy bądź jest ona otwarta, mają wyłącznie grzany stolik. Wysoka temperatura blatu pomaga materiałowi przykleić się do podkładu, choć nie zawsze. Często wskazane jest stosowanie klejów i innych substancji adhezyjnych. Na wyższe warstwy budowanego modelu oddziałują już pokojowe warunki co prowadzi do gwałtownego stygnięcia i szoku termicznego dla stygnącego materiału. W ostatnim czasie coraz więcej maszyn posiada fabrycznie zamkniętą komorę. Niestety, w dalszym ciągu jedynym źródłem ciepła jest stolik oraz głowica tłocząca materiał, co sprawia że i to rozwiązanie bywa niewystarczające dla druku dużych modeli z powodu niejednolitej cyrkulacji termicznej w komorze. Wielu producentów materiałów próbuje minimalizować własności kurczu termicznego swoich materiałów poprzez domieszkowanie go różnymi związkami chemicznymi, co nie pozostaje obojętne na ogólne właściwości mechaniczne, nie rzadko zaniżając je względem materiału wejściowego. W tym miejscu należy postawić pytanie: czy takie filamenty ze zmienionym składem gdzie materiał bazowy stanowi jedynie jakiś % całości nadal powinny się nazywać ABS, ASA, PC-ABS, NYLON, itp?

Powyższe problemy są całkowicie obce dla profesjonalnych i przemysłowych urządzeń FDM(Stratasys). Maszyny te wyposażone są w izolowane niczym piec komory, nagrzewnice oraz cyrkulacje gorącego powietrza. Systemy te wpływają na jednolite warunki termiczne w całej przestrzeni druku, a temperatura utrzymana jest blisko granicy pełzania termicznego drukowanego materiału. Efektem tych zabiegów są doskonałe warunki druku dla całej palety materiałów, żadnego podwijania się krawędzi czy pękania wydruku. 

 Warunki w jakich powstaje model mają jeszcze jedną ważną zaletę: wysoka temperatura pozytywnie wpływa na wiązania między kolejnymi warstwami budowanego modelu, znacznie podnosząc właściwości mechaniczne w orientacji ZX i niwelując największą wadę technologi (anizotropową budowę części).

źródło: data sheeet material from STRATASYS

W tym miejscu chciałbym przejść do kolejnego punktu moich rozważań - transparentności informacji o właściwościach materiałów do druku. W przypadku materiałów dedykowanych dla urządzeń FDM(Stratasys) sprawa jest prosta - producent od samego początku działa w sferze przemysłowej. Materiały często są wykorzystywane przy produkcji części końcowego przeznaczenia oraz oprzyrządowania produkcyjnego dla kluczowych gałęzi przemysłu. W związku z tym, materiały są atestowane i wielokrotnie testowane rzetelnymi metodami laboratoryjnymi. Producent daje klientowi dostęp do szczegółowych danych o właściwościach swoich materiałów takich jak (skupię się wyłącznie na własnościach mechanicznych):

• minimalna wytrzymałość na rozciąganie,

• maksymalna wytrzymałość na rozciąganie,

• minimalna wytrzymałość na zginanie,

• maksymalna wytrzymałość na zginanie,

• moduł dla sprężystości,

• moduł na zginanie,

• wydłużenie przy zerwaniu,

• dopuszczalne wydłużenie przy pracy ciągłej.

Co najważniejsze, informacje te podawane są dla każdej orientacji próbki testowej, która drukowana jest w jednorodnych warunkach w jakich pracują urządzenia producenta. Oznacza to, że próbka testowa wydrukowana innym urządzeniu STRATASYS i poddana tym samym metodom badawczym wykaże zbieżne właściwości względem udostępnionych przez producenta. Na szczególną uwagę zasługują właściwości dla orientacji ZX, która obala mit gigantycznego spadku wytrzymałości części budowanych w tej orientacji przynajmniej dla technologi FDM(Stratasys).

Zupełnie inaczej ma się sprawa w przypadku materiałów dla maszyn FFF czy to u producentów materiałów dedykowanych konkretnym urządzeniom, czy materiałów dla otwartych systemów. Największym problemem jest mnogość producentów filamentów dla systemów otwartych. Wiele firm nie podaje wogóle właściwości dla swoich produktów bądź są one trudne do odnalezienia. Natomiast więksi gracze na rynku często dają dane niepełne. Największą bolączką jest częsty brak nazwy modelu urządzenia, na którym drukowana jest próbka testowa, brak metody badawczej oraz pojedyncza wartość dla każdej właściwości (nigdy nie wiadomo czy to maksymalna, minimalna czy średnia wytrzymałość). Największym problemem jest informacja o właściwościach w orientacji ZX, zapewne dlatego iż jest to największa wada urządzeń FFF bez w pełni grzanej komory. Praktycznie nikt jej nie podaje. Problemem bywa również pozyskanie informacji na ten temat od supportu choć zdarzają się wyjątki. Na szczęście potencjał produkcyjny dla tak ustawionych obiektów obnaża youtube. Na tej platformie wideo są dziesiątki filmów prezentujących pomiary wykonane przez hobbystów, majsterkowiczów i inżynierów testujących swoje desktop’owe urządzenia. Polecam przyjrzeć się tym analizom np. na kanale CNC KITCHEN Autor robi tam naprawdę kawał dobrej roboty.

Podsumowując, właściwości samodzielnie wydrukowanej próbki testowej często mogą być rozbieżne z informacjami podawanymi przez producentów filamentu. Powodem tego zjawiska może być wiele czynników, np. wydruk próbki na innym urządzeniu niż producent materiału. Dużo lepiej wygląda sytuacja w przypadku zamkniętych systemów FFF obsługujących wyłącznie dedykowane materiały aczkolwiek w kwestii orientacji ZX panuje tabu.

Poniżej przedstawię dla porównania oficjalne dane dotyczące wytrzymałości na rozciąganie materiałów od BASF oraz STRATASYS dla orientacji horyzontalnej (XY) oraz wertykalnej (ZX).

Materiały BASF.

Materiały STRATASYS.

Trzeba postawić jasną granicę między zabawką i prawdziwym narzędziem produkcyjnym. Myśląc o produkcji prototypów funkcjonalnych i mało seryjnej oczekując jednocześnie najwyższej jakości wybór jest tylko jeden.