Spiegazione dell'ottimizzazione del restringimento nella stampa 3D in resina

Durante la stampa 3D in resina, i fotopolimeri liquidi polimerizzano e si trasformano in un solido. Se il restringimento è grande, rovinerà la precisione dimensionale della tua parte finale. Quindi vuoi limitare il più possibile la quantità di restringimento. Questo potrebbe essere fatto provando prima ad eliminare il maggior restringimento con una scelta intelligente del materiale. Abbiamo scritto un articolo su questo prima. L'ultima cosa da fare è ottimizzare il restringimento e le impostazioni di offset nella stampante 3D per compensare l'ultimo restringimento rimasto. In questo articolo spieghiamo un metodo di compensazione del ritiro super veloce e preciso.

Perché c'è un restringimento nelle resine per stampa 3D?

Il restringimento di acrilati e metacrilati si verifica durante la polimerizzazione ed è causato dalla sostituzione delle connessioni a lunga distanza tramite la forza di Van der Waals da legami covalenti forti e brevi tra gli atomi di carbonio di diversi monopiù unità. La sostituzione di queste connessioni a lunga distanza con connessioni a breve distanza, moltiplicate su milioni di legami, è responsabile del ritiro complessivo del materiale quando passa da una plastica liquida a una solida. Questo ritiro può causare seri problemi tra cui l'accumulo di sollecitazioni interne, che provocano la formazione di difetti o variazioni dimensionali, che possono essere responsabili di una diminuzione delle proprietà meccaniche. È quindi importante sviluppare e utilizzare materiali a basso ritiro e controllare adeguatamente il ritiro residuo.

Come compensare il restringimento nella stampa 3D in resina?

Come sottolineato in precedenza, la prima cosa da fare è iniziare con una buona resina a basso ritiro. Questo eliminerà tutti i tipi di problemi in seguito. L'ultima cosa che devi fare è compensare il restringimento nelle impostazioni del software di stampa 3D. Poiché si tratta di una soluzione matematica calcolata in media sulla parte completa, i valori potrebbero essere piuttosto discreti quando si dispone di una resina a ritiro elevato. Un altro fattore in questo è il tipo di stampante 3D che stai utilizzando. Nelle stampanti 3D in resina modello base non sono disponibili molte opzioni di compensazione. Così spesso è necessaria una semplice percentuale di restringimento o addirittura un aumento manuale del x% della parte. Per le macchine più professionali hai due opzioni che possono aiutarti. È l'impostazione della scala e il valore di offset.

Cosa fanno i valori di ridimensionamento e offset per compensare il restringimento?

Il valore di scala è più facile da spiegare. Questo renderà la parte x% più grande. Quindi in realtà stampi una parte leggermente più grande e se si restringe durante la stampa, le tue dimensioni saranno azzeccate. Ma questo fattore da solo non copre la compensazione completa. Quello che vedrai è che le parti sottili hanno un restringimento percentuale maggiore rispetto alle parti spesse. Ciò significa che se si compensa la percentuale di ritiro sulle parti sottili, sarà troppo compensata per le parti spesse e viceversa. Per aggiungere un altro fattore, l'offset risolve questo problema nelle stampanti professionali. Questa impostazione aggiungerà o cancellerà una determinata quantità di micron dal modello esposto, indipendentemente dalla sezione trasversale del modello. Per combinare entrambi i parametri puoi effettivamente compensare a un livello molto dettagliato. Vediamo come funziona in pratica nel prossimo paragrafo.

Compensare in pratica il ritiro della resina.

Prima di immergerti nella compensazione del restringimento, assicurati che il tempo di esposizione e tutte le altre impostazioni di stampa siano fisse. La ragione di ciò, se stai effettivamente sovraesponendo o sottoesponendo le tue parti, stai compensando un problema completamente diverso e non otterrai mai risultati soddisfacenti. Quindi prima componi il tempo di esposizione prima di compensare il ridimensionamento.

Come detto prima, il ritiro è diverso per i diversi spessori. Quindi quello che facciamo è stampare una serie di blocchi. In questa serie di test standard stampiamo un blocco di 1 mm, 2 mm, 8 mm, 10 mm, 15 mm, 18 mm, 20 mm e 24 mm. Dopo la stampa questi blocchi vengono lavati e post-polimerizzati correttamente, prima di misurare con un micrometro accurato. In questo test abbiamo ottimizzato Strong-X resina su una stampante 405D MSLA professionale da 3 nm. Se misuriamo ogni blocco senza compensazione, questi sono i valori:

Per impostarlo in un grafico con una linea di tendenza lineare e un'equazione lineare otterrai questo.

L'idea è di avvicinarsi a una linea lineare perfetta con l'equazione y = x, il che significa che il valore di input dello spessore è esattamente il valore di output (misurato) a qualsiasi spessore. In pratica non puoi mai raggiungere questo obiettivo (ti spiegherò più avanti il ​​perché) e l'obiettivo è quello di avvicinarti il ​​più possibile a questo. Quindi il primo passo per risolvere l'equazione sopra è aggiungere un offset di 0,1085 mm e aggiungere un fattore di restringimento dello 0,96%. Dopo averlo impostato nel software, misuriamo di nuovo.

Se si osservano i risultati, abbiamo ottenuto un significativo superamento dei nostri fattori di compensazione. Da parti troppo piccole, ora le parti sono sovradimensionate. La cosa buona da vedere è che la deviazione sull'intera finestra di misurazione (1 – 24 mm) è abbastanza uguale. Sia il fattore di scala che l'offset verranno leggermente ridotti alla scala dello 0,8% e all'offset di 0,09 mm. Le parti verranno stampate, lavate, post-polimerizzate e nuovamente misurate.

Guardando indietro ai risultati, ci stiamo avvicinando a un livello di compensazione accettabile. Tuttavia i valori misurati sono leggermente troppo alti. Un nuovo test verrà impostato su una scala dello 0,6% e un offset di 0,06 mm. Questi valori non sono più calcolati, ma stimati dalle misurazioni precedenti. Si può vedere che le parti sono leggermente troppo grandi ed entrambi i fattori di scala come offset possono essere leggermente ridotti. Le parti verranno stampate, lavate, post-polimerizzate e nuovamente misurate.

Guardando gli ultimi risultati, i valori misurati sono abbastanza buoni. Nell'intervallo da 1 mm a 24 mm la deviazione dal file STL effettivo è minima. Puoi ottimizzarlo ulteriormente se lo desideri, ma in pratica è un po' inutile. Ogni stampante ha una dimensione pixel specifica (questa testata è di 0,05 mm di dimensione pixel). Quindi l'ottimizzazione al di sotto della deviazione di precisione di 0,05 mm dal file STL è inutile. Il motivo è che forse puoi ottenere un valore migliore di quello che abbiamo appena fatto, ma sarà totalmente diverso dai diversi orientamenti e luoghi sulla piattaforma. Quindi entrano in gioco i fattori se una parte è posizionata per x% su un pixel e se la stampante calcola di esporre questo pixel o meno. Pertanto consigliamo di ottimizzare fino a raggiungere un valore inferiore a 0,05 mm di deviazione dal file effettivo sulla maggior parte dei punti di misurazione nel proprio campo di misurazione.

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