การวางแนวของชิ้นงานส่งผลต่อการพิมพ์งาน 3 มิติอย่างไร?

หากนักออกแบบมองข้ามความสำคัญของการวางแนวชิ้นงานในการพิมพ์งาน 3 มิติ อาจจะทส่งผลกระทบต่อความแม่นยำในการพิมพ์ของชิ้นงาน คุณภาพของชิ้นงาน เวลาในการผลิต ความแข็งแรงและพื้นผิวของชิ้นงาน ฯลฯเพื่อให้ได้ชิ้นงานที่มีคุณภาพที่ดีที่สุดของการพิมพ์ชิ้นงาน 3 มิติ บทความนี้เราจะอธิบายว่าการวางแนวของชิ้นงานมีผลต่อการพิมพ์งาน 3 มิติอย่างไร

ความสำคัญของการจัดวางชิ้นงาน

1. ความแม่นยำของชิ้นงาน

การพิจารณารูปทรงกระบอกที่มีรู (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 10 มม., เส้นผ่านศูนย์กลางด้านใน 6 มม., ความยาว 30 มม.) ที่พิมพ์ด้วย FDM 3D Printer ในแนวตั้ง เครื่องพิมพ์จะพิมพ์ชิ้นงานนี้โดยแบ่งชุดของวงกลมที่ซ้อนทับกันจะทำให้กระบอกมีพื้นผิวด้านนอกค่อนข้างเรียบ

หากถูกปรับตำแหน่งใหม่ด้วยการวางชิ้นงานในแนวนอน ชิ้นงานจะถูกสร้างเป็นชุดสี่เหลี่ยมมุมฉาก (ที่มีความกว้างแตกต่างกันเล็กน้อย) อยู่ด้านบนของกันและกัน นอกจากนี้พื้นผิวของทรงกระบอกที่สัมผัสกับ build platform จะมีลักษณะแบน ดังนั้นเมื่อปรับทิศทางของชิ้นงานในทางที่ต่างกัน คุณภาพการพิมพ์จะแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด

2. ระยะเวลาในการพิพม์

การวางแนวอาจมีผลกระทบอย่างมากต่อระยะเวลาการเวลาพิมพ์ ยกตัวอย่างการพิมพ์ก่อนหน้านี้ การวางแนวนอนจะใช้เวลาในการพิมพ์น้อยกว่าแนวตั้ง เนื่องจากจำนวนชั้นลดลงที่ความสูงของชั้น 100 ไมครอน กระบอกแนวนอนจะถูกพิมพ์ 100 ชั้น แต่แนวตั้งจะถูกพิมพ์ 300 ชั้น ทำให้มีความแตกต่างของเวลามากขึ้นหากเป็นชิ้นงานขนาดใหญ่

3. ความแข็งแรงของชิ้นงาน

FDM 3D printing จะสร้างชิ้นงานที่มีคุณสมบัติเป็น anisotropic โดยเนื้อแท้ หมายความว่าพวกเขามีความแข็งแกร่งในทิศทาง XY มากกว่าทิศทาง Z สำหรับชิ้นงานที่ใช้งานจริง ดังนั้นการคำนึงถึงทิศทางการวางชิ้นงานถือเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณา ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วน FDM มีแนวโน้มที่จะแยกและแตกหักได้มาก เมื่ออยู่ในความตึงเครียดในทิศทาง Z เมื่อเทียบกับทิศทาง XY (สูงสุด 4-5 เท่า)

4. Support Structures

วัสดุของ Support จะเพิ่มเวลาและค่าใช้จ่ายในการพิมพ์ 3 มิติ บ่อยครั้งที่การออกแบบใช้เวลามากในการจัดวางชิ้นงานที่เหมาะสมที่สุดเพื่อลดโอกาสเกิดความผิดพลาดในการพิมพ์และจำนวนของ Support structures

5. พื้นผิวสัมผัสของชิ้นงาน

โดยทั่วไปพื้นผิวด้านนอกหรือด้านบนของการพิมพ์ 3 มิติจะมีพื้นผิวที่ดีที่สุด แต่จะแตกต่างกันไปในแต่ละเทคโนโลยี :

• สำหรับ FDM พื้นผิวด้านบนจะถูกทำให้เรียบด้วยเทคโนโลยีการฉีด(extrusion tip) ส่วนพื้นผิวที่สัมผัสกับ build platform มักจะเป็นผิวมันและพื้นผิวด้านที่ติดกับ Support structures จะมีตำหนิร่องรอย

• สำหรับ SLA พื้นผิวด้านล่างร่องรอยการเชื่อมต่อกับ support structures และต้องการกระบวนการหลังการพิมพ์เพื่อตกแต่งรอยนี้ในขณะที่พื้นผิวด้านบนจะราบเรียบและปราศจากร่อยรอย

• สำหรับ SLS และ Binder Jetting จะมีพื้นผิวที่ละเอียดเหมือนทรายบนพื้นผิวสัมผัส

• สำหรับ Material Jetting จะมีพื้นผิวแบบด้านในส่วนที่ติดกับ Support structures และพื้นผิวมันในส่วนอื่นๆ (พื้นผิวที่ด้านที่เป็นวัสดุเดียวเนื้อเดียวกัน)

บทสรุป

- หากปรับทิศทางการวางชิ้นงานทรงกระบอกในแนวตั้ง จะทำให้พื้นผิวเรียบเนียนขึ้น

- พิจารณาทิศทางของการพิมพ์ เลือกการวางแนวส่วนของชิ้นส่วนที่ใช้งานได้ เพื่อให้ตรงกับการใช้งานของชิ้นงาน

- การวางแนวชิ้นงานสำคัญที่สุดสำหรับ FDM และ SLA / DLP 3D Printing

Tag : #TheAdditive #3dprinter #3dprinting #ชิ้นงาน3มิติ #FDM