※ คอลัมน์นี้ประกอบด้วยข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการผลิตชิ้นส่วนโดยใช้วิธี FFF

3D Printing Considerations

บทความนี้จะแนะนำ 6 ขั้นตอนที่คุณควรทราบเมื่อทำชิ้นส่วนด้วยเครื่องพิมพ์ 3D

เคล็ดลับสำคัญสำหรับการพิมพ์ 3D

① พิจารณาเงื่อนไขการโหลด
ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3D จะแข็งแรงกว่าในระนาบขนานกับแผ่นพิมพ์
(โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเส้นใยต่อเนื่องเช่น Markforged สามารถเคลือบแบบผสมได้)
วิเคราะห์วิธีการโหลดชิ้นส่วนและออกแบบชิ้นส่วนเพื่อให้แรงสูงสุดอยู่ในระนาบ XY อาจจำเป็นต้องแยกชิ้นส่วนเพื่อเพิ่มความแข็งแรง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชิ้นส่วน

② ระบุรูปทรงที่สำคัญ
เครื่องพิมพ์ 3D มีความแม่นยำสูงในระนาบที่ขนานกับแผ่นพิมพ์ ขนาดและรูปร่างที่สำคัญอยู่ที่ไหน รูปทรงเรขาคณิตที่สำคัญจะพิมพ์ได้ดีที่สุดบนพื้นผิวที่ขนานกับแท่นพิมพ์

③ เพิ่มพื้นที่สัมผัสสูงสุดด้วยแผ่นฐาน
การเพิ่มพื้นที่ผิวของชั้นแรกช่วยลดความต้องการในการรองรับและปรับปรุงการยึดเกาะกับโต๊ะ ด้านที่ใหญ่ที่สุดของชิ้นส่วนควรสัมผัสกับฐานพิมพ์ ตราบเท่าที่ความแข็งแรงและรูปร่างยอมรับได้

④ ลดวัสดุรองรับและปรับปรุงระยะยื่น
การสนับสนุนที่น้อยลงสามารถลดเวลาในการสร้างได้ การออกแบบเพื่อการรองรับขั้นต่ำคืออะไร? ส่วนรองรับในชิ้นส่วนนั้นถอดออกได้หรือไม่? การใช้ระยะยื่นทำมุมสามารถลดการรองรับและปรับปรุงการถอดการรองรับ

⑤ Fillet หรือ Chamfer มุมขอบ
Fillet ขอบช่วยให้การเปลี่ยนขอบเป็นไปอย่างราบรื่นและลดความเข้มข้นของความเครียดที่มุม การลบมุมด้วยแผ่นฐานทำให้การถอดชิ้นส่วนง่ายขึ้นและป้องกันไม่ให้ขอบยื่นออกมาจากชั้นแรก การลบคมขอบผิวสัมผัส เช่น รู ยังช่วยเพิ่มความพอดีกับส่วนอื่น ๆ อีกด้วย

⑥ พิจารณาว่าควรใช้เครื่องพิมพ์เมื่อใด
คิดเกี่ยวกับวิธีการใช้เครื่องพิมพ์ของคุณอย่างมีประสิทธิภาพ ควรทำโมเดลสั้นระหว่างวัน และโมเดลยาวควรทำก่อนออกจากสำนักงานหรือในวันเสาร์และอาทิตย์
ผู้ใช้ส่วนใหญ่สามารถใช้วิธีนี้ได้ แต่ถ้ามีแนวคิดตายตัวของวิธีการแบบเดิม อาจไม่สามารถเข้าถึงวิธีคิดนี้ได้

ระบุชิ้นส่วนที่ต้องสร้างด้วยเครื่องพิมพ์ 3D

ควรทำชิ้นส่วนด้วยเครื่องพิมพ์ 3D จริงหรือ? คิดเกี่ยวกับมันด้วยสายตาที่เข้มงวด ในบางกรณี วิธีการผลิตแบบอื่นอาจดีกว่า อะไรคือพื้นฐานสำหรับการตัดสินนั้น?
หากคุณรู้สึกว่าการสร้างแบบจำลองด้วยเครื่องพิมพ์ 3D เป็นเรื่องยาก โปรดรอสักครู่ นอกจากนี้ยังมีศักยภาพในการสร้างความคุ้มค่าอย่างมากเพียงแค่ใช้ความเฉลียวฉลาดเพียงเล็กน้อยสำหรับชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปด้วยเครื่องพิมพ์ 3D

Insert/Helisert
แทนที่จะใช้การพิมพ์ 3D และสกรูแตะ ให้พอดีกับเม็ดมีดชุดความร้อนโลหะ เม็ดมีดถูกกดด้วยหัวแร้ง ทำให้พลาสติกที่อยู่รอบๆ ละลายในขณะที่ฝัง ทำให้มีความแข็งแรงเฉพาะที่

สวมใส่ป้องกัน
หมุดโลหะ (หมุดเดือย) ให้ความทนทานต่อการสึกหรอของชิ้นส่วนที่สัมผัสกับพื้นผิว ในตัวอย่างนี้ เอ็นเอฟเฟ็กเตอร์แบบหุ่นยนต์ช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับข้อต่อท่อแบบเกลียว เดือยพินช่วยป้องกันไม่ให้ด้ายขุดลงไปในพลาสติกพิมพ์ ช่วยยืดอายุการใช้งานของมือหุ่นยนต์

การจัดตำแหน่ง
สามารถใช้เดือยพินแบบสวมอัดและสลักบ่าเพื่อจัดตำแหน่งชิ้นส่วนหลายส่วนได้อย่างแม่นยำ จัดแนวให้ตรงกับแผ่นฐานด้วยหมุดเดือยกดให้พอดีและยึดด้วยสกรู การใช้เดือยเดือยเพื่อจัดตำแหน่งชิ้นส่วนต่าง ๆ ก่อนติดกาวหรือสลักเกลียวเข้าด้วยกัน ช่วยให้ประกอบได้อย่างแม่นยำ

ความแม่นยำของวงกลมศูนย์กลาง
บุชชิ่งและปลอกลูกปืน เช่น ที่ใส่ไว้ในมือเบรกนี้ ให้ความแม่นยำของทรงกระบอกและศูนย์กลางสูง โหลดถูกกระจายไปยังชิ้นส่วนโดยพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ของชิ้นส่วนที่ถูกผลัก Markforged ใช้ชั้นของคาร์บอนไฟเบอร์รอบบูชเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อแรงบิด

แยกชิ้นส่วน
บางครั้ง การพิมพ์ชิ้นส่วนแยกกันจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการพิมพ์ทั้งหมดพร้อมกัน ชิ้นส่วนนี้แบ่งออกเป็น 2 ส่วน และความแข็งแรงจะถูกจัดลำดับความสำคัญโดยการขึ้นรูปในทิศทางที่เหมาะสมสำหรับการรับน้ำหนักที่นำไปใช้กับชิ้นส่วน ด้านล่างนี้คือตัวอย่างว่าทำไมเราจึงแยกส่วนต่าง ๆ

• ・ชิ้นส่วนที่มีรูปร่างเปลี่ยนแปลงได้หลายแบบสามารถแบ่งออกเป็นรูปทรงพื้นฐานที่เป็นแกนกลางและชิ้นส่วนที่ถอดเปลี่ยนได้
• ・ชิ้นส่วนที่มีการสึกหรอและความเครียดสูงสามารถแยกออกเป็นชิ้นส่วนที่เปลี่ยนได้เป็นประจำ
• ・ชิ้นส่วนที่ต้องรับน้ำหนักจากหลายทิศทางจะถูกแบ่งและขึ้นรูปในทิศทางการขึ้นรูปที่เหมาะสม
• ・สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนซึ่งมีรูปทรงเรขาคณิตที่สำคัญในหลายด้าน การพิมพ์เป็นส่วน ๆ สามารถลดการรองรับ, ลดระยะเวลาการพิมพ์ และปรับปรุงคุณภาพการพิมพ์

ทดสอบบางส่วนกับเครื่องพิมพ์ 3D

เมื่อแบ่งข้อมูลจำเป็นต้องตรวจสอบความเข้ากันได้เมื่อรวมหลายส่วนเข้าด้วยกัน
สำหรับการทดสอบนี้ คุณได้ขึ้นรูปชิ้นส่วนทั้งหมดและทำการทดสอบยืนยันแล้วหรือยัง ในกรณีส่วนใหญ่ การทดสอบเพียงบางส่วนก็เพียงพอที่จะยืนยันได้

การทดสอบบางส่วนสามารถตรวจสอบความคลาดเคลื่อน/ความพอดี/ระยะห่างได้

◆ ออกแบบการทดสอบหน่วยการพิมพ์ 3D

① ระบุคุณสมบัติ
ระบุคุณสมบัติที่สำคัญในโมเดล CAD ของคุณที่ต้องมีการตรวจสอบความคลาดเคลื่อนหรือต้องได้รับการทดสอบเพื่อยืนยันว่าพิมพ์ได้ตามที่คาดไว้

② แยก
แยกรูปร่างที่คุณต้องการตรวจสอบออกจากโมเดล CAD หลัก เวลาในการสร้างไม่ควรเกิน 6 ชั่วโมง และแยกเป็นส่วนเล็ก ๆ ที่สร้างได้เร็ว เพื่อให้สร้างและทดสอบได้ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง

③ เพิ่มรูปแบบ
หากคุณต้องการตรวจสอบค่าความคลาดเคลื่อนของชิ้นส่วนที่จะทดสอบ ให้ออกแบบรูปร่างด้วยรูปแบบต่าง ๆ (ค่าความคลาดเคลื่อน)

④ การตัดสิน
ตัดสินใจว่ารุ่นใดมีขนาดพอดีที่คุณต้องการและเหมาะกับความต้องการชิ้นส่วนของคุณมากที่สุด

⑤ โมเดล
อัปเดตโมเดลต้นฉบับด้วยขนาดที่ต้องการที่ทดสอบในรูปแบบและพิมพ์ส่วนเต็ม

ความคลาดเคลื่อนและช่องว่างในการพิมพ์ 3D

เมื่อประกอบหรือต่อชิ้นส่วนหลายชิ้น สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าคุณต้องการให้ชิ้นส่วนประกอบเข้าด้วยกันอย่างไร ด้านล่างนี้คือความเข้ากันได้ที่แนะนำระหว่างชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3D รายละเอียดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุและชิ้นส่วนที่ใช้และรูปทรงของมัน

ความคลาดเคลื่อนจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเครื่องพิมพ์ 3D ที่ใช้ ดังนั้นขอแนะนำให้ทำการทดสอบบางส่วน

◆ ความแตกต่างในประสิทธิภาพการแข่งขันเนื่องจากความทนทาน
・จุดตัด 0.00mm~0.05mm
→ เป็นไปไม่ได้ที่จะประกอบด้วยกำลังคน เราจึงใช้จิ๊กและเครื่องกดในการประกอบ
・0.05mm~0.10mm
→ เนื่องจากมีช่องว่างขนาดเล็กมากจึงสามารถประกอบและถอดชิ้นส่วนได้ด้วยมือ
・0.1mm~0.2mm
→ ชิ้นส่วนอาจเลื่อน/หมุนเมื่อประกอบ