مادا تک mada tech ماداتک

​راهنمای جامع نحوه طراحی برای

پرینت سه بعدی FDM (فیلامنتی )​​​​​​​

​قسمت اول

مقدمه
ممکن است فرم از کارکرد پیروی کند، اما طراحی برای قابلیت ساخت (DfM) به این معنای اهمیت چگونگی ساخت یک محصول به همان اندازه است. این موضوع، چه در حال نمونه سازی و چه تولید قطعات استفاده نهایی، در مورد پرینت سه بعدی فیلامنتی (FDM) صدق می کند. طراحی برای این فرآیند بعنوان طراحی برای تولید مواد افزودنی شناخته می شود (DfAM).
​​​​​​​
این راهنما نحوه طراحی کارآمد برای پرینت سه بعدی FDM را توضیح داده و به شما کمک خواهد کرد تا موارد زیر را ارتقا دهید:
·       عملکرد قطعات پرینت شده سه بعدی
·       میزان موفقیت پرینت سه بعدی شما
·       هزینه های تولید، از طریق صرفه جویی در وقت و مواد
·       سرعت و کارایی چرخه توسعه محصول شما


دلیل انتخاب FDM
تولید افزودنی محدودیت های طراحی سایر فرآیندها را از بین می برد و ارائه کننده آزادی طراحی و سهولت استفاده است. در حال حاضر می توان طرح های بسیار پیچیده را در چاپگرهای سه بعدی رومیزی مقرون بصرفه ایجاد کرد. شما می توانید با درک بهترین روش های طراحی برای پرینت سه بعدی FDM، بیشترین بهره را از چاپگر سه بعدی خود ببرید.
بهینه سازی پرینت سه بعدی
هر چیزی را می توان به صورت سه بعدی روی بوم دیجیتال طراحی کرد، اما همه چیز بصورت سه بعدی قابل پرینت نیست. دانش موجود در این راهنما در طراحی برای FDM به شما کمک خواهد کرد تا بهترین نتیجه را از چاپگرهای سه بعدی و قطعات پرینت شده سه بعدی خود بدست آورید.
الزامات قطعه
هنگام طراحی برای تولید افزودنی، نخستین وظیفه شما شرح مشخصات قطعه خود است. برای انجام این کار باید بدانید که قطعه چگونه استفاده خواهد شد و شکل آن چگونه باید باشد.
آیا برای ارزیابی اندازه به جزئیات دقیق نیاز دارید یا یک شکل ساده کافی است؟ آیا مدل شما نمونه اولیه است یا یک قطعه استفاده نهایی می باشد؟ در چه محیطی استفاده خواهد شد؟ باید انعطاف پذیر باشد یا سفت و سخت؟ آیا نیاز به مقاومت در برابر ضربه یا اصطکاک دارد؟
قبل از اینکه مدل سازی CAD را آغاز کنید، تمام این پرسش ها که در زیر آمده اند به ترتیب باید پاسخ داده شوند.​​​​​​​​​​

زیبایی شناسی

  • آیا کیفیت زیبایی شناسی اهمیت دارد؟

  • آیا قطعه قابل مشاهده خواهد بود؟

  • چه رنگی خواهد بود؟

​​1

2

قدرت و ساییدگی

  • آیا باری روی قطعه وجود دارد؟
  • این بار کجا اعمال شده است؟
  • آیا قطعه هنگام استفاده دچار ساییدگی خواهد شد؟

دقت

  • چه سطحی از دقت ابعادی مورد نیاز است؟
  • آیا بخشی از یک مجموعه بزرگتر خواهد بود؟

3

محیط عملیاتی

  • آیا در معرض دمای بالا، نور خورشید یا سایر شرایط قرار خواهد گرفت؟
  • آیا با روغن یا مواد شیمیایی تماس خواهد داشت؟

4

​ارگونومی

  • آیا وزن یا شکل مهم است؟
  • چه کسانی از این وسیله استفاده خواهند کرد؟
  • نیازهای آنها چیست؟

5

پس پردازی

  • آیا رنگ آمیزی، سابیدن یا استفاده از آن با مواد شیمیایی راحت خواهد بود؟
  • آیا همه سطوح مورد نیاز برای پس پردازی قابل دسترسی هستند؟

6

مونتاژ

  • آیا شیء بزرگتر از حجم ساخت چاپ است؟
  • قطعات مختلف چگونه مونتاژ خواهند شد؟
  • چه ابزارآلاتی مورد نیاز است؟

7

​​​ساخت قطعه نهایی

  • قطعه نهایی کاملا مطابق نیاز ما ساخته شده و آماده استفاده و هرگونه تست می باشد .

8

زیبایی شناسی
نمونه های اولیه بصری و قطعات استفاده نهایی معمولا الزامات زیبایی شناسی بیشتری دارند. اما جزئیات بیشتر به معنای زمان طولانی تر پرینت است. شما باید ارتفاع لایه کوچکتری را انتخاب کنید_ و لایه های بیشتر به معنای زمان بیشتر است. انتخاب اندازه نازل کوچکتر به شما امکان می دهد جزئیات بیشتری بدست آورید، اما باعث افزایش زمان پرینت نیز می شود.  ​​​​​​​

3 نمونه پرینت شده در ارتفاع مختلف لایه ( سمت راست :0.3 mm، وسط: 0.2 mm، سمت چپ: 0.1 mm ​​​​​​​

تصویر فوق 3 نسخه از یک مدل را نشان می دهد که در ارتفاع مختلف لایه پرینت شده است. پرینت سمت چپ 7 ساعت و 27 دقیقه، پرینت وسط 3 ساعت و 46 دقیقه و پرینت سمت راست تنها 1 ساعت و 47 دقیقه زمان برد.​​​​​​​

مقاومت، سختی و سایش
​​​​​​​
همانطور که فرآیند FDM موجب ایجاد پرینت در لایه ها می شود، اشیا پرینت شده سه بعدی اغلب در جهت محور Z ضعیف تر خواهند بود. اگر در حال طراحی قطعات کاربردی هستید، باید جهت گیری مدل خود را در طی مراحل طراحی در نظر بگیرید.​​​​​​​

همانطور که تصاویر شماره 1 رو به رو مشخص می باشد در صورت که جهت پرینت سه بعدی قطعات عمود بر جهت نیرو باشد قطعه دارای استحکام بسیار ضعیفی می باشد .
در تصویر شماره دو همان قطعه در جهتی چاپ شده است که جهت نیرو موازی با جهت پرینت سه بعدی است و استحکام قطعه بالاست .
در تصویر شماره سه هم جهت چاپ و نیرو به صورت موازی با هم هستند که در نتیجه قطعه نیروی زیادی را می تواند تحمل کند . 
در تصویر شماره چهار هم چون زاویه پرینت سه بعدی قطعه عمود بر نیرو است قطعه عملکرد بسیار ضعیفی در مواجهه با نیروی خارجی خواهد داشت . 


دقت
همه پلاستیک ها با خنک شدن کوچک می شوند. از آنجائیکه فرآیند FDM پلاستیک های حرارت داده شده را از قالب در می آورد، این مورد باید هنگام ایجاد قطعاتی که به دقت ابعادی نیاز دارند در نظر گرفته شود.
بعنوان مثال، PLA به میزان کمی کوچک می شود، درحالیکه نایلون و ABS بیشتر کوچک می شوند. برای طرح هایی که نیاز به دقت دارند، بهتر است یک پرینت آزمایشی انجام داده و آن را با کولیس اندازه گیری کنید. این کار یک خط مبنا برای پرینت های آینده فراهم می کند. اگر بطور مرتب در حال پرینت سه بعدی هستید، میزان خسارت، اندازه مدل و مواد استفاده شده را یادداشت کنید.
مشخصات مواد در Ultimaker Cura شامل تنظیمات پرینت برای دامنه Ultimaker مواد است. این مشخصات به منظور نتایج دقیق و قابل اعتماد، کوچک شدن مواد هر ماده را جبران می کنند.

ارگونومی
شما می توانید با پرینت سه بعدی قطعات استفاده نهایی را طراحی کنید که کاملا برای کاربر مناسب هستند. برای مثال، یک ابزار طراحی شده برای کاربر راست دست را می توان برای یک کاربر چپ دست در مدت چند ساعت مطابقت داد.​​​​​​​
​​​​​​​
​​​​​​​پس پردازی

استفاده از چاپگر سه بعدی با چندین اکسترودر شما را قادر می سازد تا یک ماده نگهدارنده ثانویه را پرینت کنید. حذف آن آسان تر از نگهدارنده ساختارهای ساخته شده از همان مواد قطعه است.
مواد نگهدارنده PVA در آب حل می شود و می توان بطور ایمن فاضلاب را تخلیه کرد. این امر کار دستی مورد نیاز برای حذف مواد نگهدارنده را از بین می برد و یک قطعه دقیق تر را با یک انتهای سطح بدون علامت تضمین می کند. برش یا سنباده زنی سازه های نگهدارنده باعث آسیب رساندن به جزئیات ریز و تغییر ابعاد پرینت شما می شود.

مونتاژ
برای موارد بزرگتر از حجم ساخت چاپگر سه بعدی خود، باید طراحی برای مونتاژ را در نظر بگیرید. این مورد برای محصولات ساخته شده از چندین ماده، یا نیازمند اتصال به چیز دیگر نیز مفید است.
در طول مدل سازی CAD، محصول خود را در چندین قطعه مدولار طراحی کنید تا بعدا مونتاژ شوند. مواد پرینت سه بعدی با چسب های قوی سازگار است و می توان آنها را به یکدیگر چسباند. شما می توانید در روش دیگر پیچ ها یا سایر اتصال دهنده ها را در طراحی خود بگنجانید.

​​​​​​​انتخاب مواد
مواد متنوعی برای پرینت سه بعدی در دسترس است که هر یک دارای خصوصیات مختلفی هستند که می توانند بر رفتار مکانیکی و پرینت شده وسیله شما تأثیر بگذارند. این موضوع موجب اهمیت در نظر گرفتن انتخاب مواد قبل از مدل سازی CAD می شود، زیرا مواد بکار رفته خصوصیات مورد پرینت شده را تعیین خواهد کرد.
شما می توانید از طریق درک خصوصیات مواد موجود، مواد مناسب را برای برنامه پرینت سه بعدی خود انتخاب کنید. در حالیکه اطلاعات زیر روی مواد Ultimaker متمرکز است، چاپگرهای سه بعدی Ultimaker از یک سیستم رشته ای باز استفاده می کنند. این امر به شما امکان می دهد تا در صورت لزوم با مواد دیگر آزمایش کنید.
همچنین برای آشنایی کامل با ویژگی های مواد مصرفی پرینتر های سه بعدی می توانید به این صفحه مراجعه فرمایید