Jak pewnie sami dobrze wiecie, czasami drukowane projekty nie wychodzą zgodnie z planem, wydruki są słabe i kruche, a jakość okropna, ma na to wpływ szereg parametrów.

Dzięki badaniu przeprowadzonym przez start-up 3D Matter, nie będziemy musieli przechodzić całej metody prób i błędów. Poniżej wypisane zostały wszystkie ważne parametry wydruku, aby zaprezentować różnice pomiędzy jakością, trwałością, czasem i kosztami wydruku. Dowiecie się jakie ustawienia wydruku są najbardziej odpowiednie, do tego aby spełniały Wasze oczekiwania.

Założyciel 3D Materia – Arthur Sebert dogłębnie przyjrzał się tematowi doboru odpowiednich parametrów. Pierwsze pytanie jakie sobie zadał to: „Jaki jest wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na ostateczny efekt moich wydruków?”. Jeśli sami jesteście drukarzami 3D pewnie niejednokrotnie zadawaliście sobie to pytanie.

Proces badań był bardzo żmudny, mierzono korelacje pomiędzy wypełnieniem warstwy, a ich wysokością, aby sprawdzić: wytrzymałość wydruku, jakość (estetykę wydruku), koszty oraz szybkość całego procesu.

Wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na jakość drukowanego modelu-7

W głównej części tego badania, szczegółowo zostało opisane maksymalne naprężenie jakie wytrzyma próbka, jej wydłużenie przy zerwaniu, sztywność (moduł Younga) i granica plastyczności.

Siła, szybkość i koszty zostały ekstrapolowane z badań mechanicznych:

  • siłą odpowiada maksymalnemu naprężeniu jakie może wytrzymać próbka przed zerwaniem
  • prędkość opisuje czas drukowania próbki
  • koszt jest pochodną rzeczywistego ciężaru próbki
  • jakość odnosi się do ogólnego aspektu drukowanych części w oparciu o ich wysokość warstwy

Wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na jakość drukowanego modelu-8

Diagramy przedstawiające zależność maksymalnej przenoszonej siły, prędkości, kosztów i jakości od wypełnienia i wysokości warstwy

 

Kluczowym parametrem jest, jak się okazuje wypełnienie warstwy i jego rodzaj. W testach najlepiej wypadły wzory liniowe proste i pochyłe (45°). Wypełnienia takie jak gwiazda marokańska i catfill osłabiają znacząco projekt.

Procedura testowa

Dla każdej próbki zmierzono następujące właściwości mechaniczne:

  • maksymalne naprężenie (wytrzymałość na rozciąganie)
  • wydłużenie przy zerwaniu
  • moduł Younga (sprężystość materiału)
  • plastyczność

Materiałem stosowanym do badań jest PLA, a proces drukowania to metoda FDM.

Charakterystyka PLA jest dobrze znana, gdy materiał jest formowany za pomocą formowania wtryskowego. Celem tego badania jest lepiej zrozumieć jego zachowanie, gdy zostanie wydrukowany w technologii FDM. Aby znaleźć punkt odniesienia, poniżej parametry wtryskiwanego PLA:

Wytrzymałość [MPa] – 40-70

Wydłużenie przy zerwaniu – 4-6 %

Moduł Younga [GPa] – 2-4

 

Test wypełnienia próbki

Zespół 3D Matter wydrukował próbki z wypełnieniami: 10, 30, 50, 70, 90 i 100 %

Wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na jakość drukowanego modelu-1

Parametry wydruku:

  • drukarka MakerBot Replicator
  • prędkość: 60 mm/s
  • wysokość warstwy: 0.20 mm
  • temperatura: 195°C
  • wzór wypełnienia: liniowy
  • ilość obrysów: 2

 

 Wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na jakość drukowanego modelu-2

Wykres przedstawia wpływ % wypełnienia warstwy na maksymalne naprężenia w próbce

 

Jak można się było spodziewać, wytrzymałość próbki zwiększa się z wraz z procentem wypełnienia warstwy od 10 MPa przy 10% do 46 MPa przy 100%, jednak wykres nie jest liniowy.

Zwiększając wypełnienie wzrasta ilość potrzebnego materiału co przekłada się na wyższy koszt i długość drukowania.

 

Wysokość warstwy

Zespół 3d Matter wydrukował po trzy próbki w pięciu różnych wysokościach warstwy: 0.10, 0.15, 0.20, 0.25 i 0.30.

Wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na jakość drukowanego modelu-3

 

Pozostałe parametry druku:

  • drukarka MakerBot Replicator
  • prędkość 60 mm/s
  • wypełnienie: 80%
  • temperatura: 210° C
  • wzór wypełnienia: liniowy
  • ilość obrysów: 2

Wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na jakość drukowanego modelu-4

Wykres przedstawia wpływ wysokości warstwy na maksymalne naprężenia w próbce

 

Z powyższego wykresu widać, że wysokość warstwy ma wpływ na wytrzymałość wydruku. Próbka drukowana na warstwie 0,1 mm wykazuje maksymalne naprężenie 29 MPa, natomiast wydruk o wysokości warstwy 0,2 mm już 35 MPa, co daje 21% więcej. Po przekroczeniu wysokości warstwy 0,2 mm, maksymalne naprężenie pozostaje na porównywalnym poziomie ok. 36 MPa.

 

Test wzoru wypełnienia próbki

Wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na jakość drukowanego modelu-5

Parametry druku:

  • drukarka MakerBot Replicator
  • prędkość 60 mm/s
  • wysokość warstwy: 0,2 mm
  • wypełnienie: 10%
  • temperatura: 210° C
  • ilość obrysów: 2

Wpływ wypełnienia i wysokości warstwy na jakość drukowanego modelu-6

Wypełnienie liniowe, diagonalne i sześciokątne są porównywalne pod względem wytrzymałości. Wypełnienie typu Catfill i gwiazda marokańska jest wyraźnie słabsze.

Testowanie właściwości mechanicznych wydrukowanych próbek z materiału PLA przez zespół 3D Materia, pozwolił nam określić przed jakim wyborem kluczowych ustawień stoi użytkownik drukarki 3D.

Mam nadzieję, że te wyniki okażą się przydatne dla osób, które jeszcze nie znalazły najbardziej optymalnych ustawień.  Autorzy zastrzegają, że dla innego materiału wyniki mogą być zupełnie inne.

źródło: my3dmatter.com