Darbvirsmas 3D drukāšanas attīstība ir būtiski mainījusi inženieru, dizaineru un ražotāju pieeju produktu attīstībai. Tā vietā, lai paļautos tikai uz CNC apstrādi, iesmidzināšanu vai ārpakalpojumu ražošanu, uzņēmumi tagad dažu stundu laikā var izveidot funkcionālus prototipus tieši no digitālajiem modeļiem.

Tradicionālie darbvirsmas 3D printeri, kuru pamatā irtrīs-ass kustības sistēmas (X, Y, Z)ir kļuvuši plaši pieņemti, jo tie ir par pieņemamu cenu, viegli lietojami un piemēroti daudzām prototipu izstrādes lietojumprogrammām. Tomēr, tā kā nozares pieprasa sarežģītākas ģeometrijas, augstāku precizitāti, labāku virsmas kvalitāti un spēcīgākus funkcionālos prototipus, parastās 3D drukas tehnoloģijas sasniedz savas tehniskās robežas.

A Darbvirsmas 5 ass 3D printerisražošanas procesā tiek ieviestas divas papildu rotācijas asis, kas nodrošina daudzvirzienu drukāšanu un drukas leņķa dinamisku regulēšanu. Tas ļauj inženieriem ražot sarežģītas sastāvdaļas ar mazāku atbalstu, optimizētu slāņa orientāciju un uzlabotu izmēru precizitāti.

Izpētes laboratorijām, inženiertehniskajām nodaļām un ražotājiem, izvēloties aprīkojumu precīzai prototipu veidošanai, ir svarīgi saprast atšķirības starp piecu-asu 3D printeri un tradicionālo 3D printeri.

Šajā rakstā šīs divas tehnoloģijas tiek salīdzinātas no galvenajām perspektīvām, tostarp kustības spējas, precizitātes, elastības, materiālu izmantošanas, pielietojuma diapazona un ražošanas efektivitātes.

Kustības sistēma: trīs{0}}asu drukāšana salīdzinājumā ar piecu{1}}asu drukāšanu

Lielākā atšķirība starp tradicionālajiem un piecu{0}}asu 3D printeriem ir pārvietošanās brīvība.

Tradicionālais 3D printeris: fiksēta trīs{1}}asu kustība

Lielākā daļa galddatoru 3D printeru darbojas, izmantojot trīs lineāras asis:

X-ass:Kontrolē kustību pa kreisi un pa labi

Y-ass:Kontrolē kustības priekšā un aizmugurē

Z-ass:Kontrolē vertikālā slāņa augstumu

Drukāšanas laikā sprausla slāni pa slānim nogulsnē materiālu uz fiksētas horizontālas plaknes.

Šī metode labi darbojas:

Vienkāršas mehāniskās detaļas

Produktu izskata modeļi

Izglītības prototipi

Galvenās funkcionālās sastāvdaļas

Tomēr drukāšanas virziens paliek nemainīgs visa procesa laikā.

Ja modelī ir sarežģīti leņķi vai izliektas virsmas, iekārtai ir jātuvina ģeometrija, izmantojot sakrautus slāņus.

Darbvirsmas 5 ass 3D printeris: vairāku-virzienu kustība

Piecu{0}}asu printeris pievieno divas rotācijas kustības, parasti:

A-ass rotācija

B-ass rotācija

Papildu kustības ļauj:

Drukas galviņas noliekšana

Būvēšanas platformas rotācija

Drukas virziena pielāgošana izgatavošanas laikā

Tā vietā, lai piespiestu katru daļu drukāt vertikāli, iekārta var mainīt orientāciju atbilstoši ģeometrijai.

Tādējādi tiek izveidots elastīgāks ražošanas process, kas līdzinās uzlabotai piecu{0}}asu CNC apstrādei.

 

Precizitātes salīdzinājums

Precizitāte ir viens no svarīgākajiem inženiertehnisko prototipu faktoriem.

Tradicionālo 3D printeru precizitātes ierobežojumi

Tradicionālie printeri paļaujas uz horizontālu slāņu sakraušanu.

Tas rada vairākus izaicinājumus:

Kāpņu slāņa{0}}pakāpju efekts

Izliektas virsmas ir tuvinātas ar vairākiem plakaniem slāņiem.

Piemēram:

Noapaļoti korpusi

Turbīnas{0}}līdzīgas struktūras

Medicīnas modeļi

pēc drukāšanas var būt nepieciešama papildu virsmas apdare.

Fiksēts slāņa virziens

Tā kā materiāls vienmēr tiek novietots vertikāli, galīgā precizitāte lielā mērā ir atkarīga no:

Slāņa augstums

Drukāšanas ātrums

Atbalsta kvalitāti

Materiāla saraušanās

Atbalsta noņemšanas ietekme

Noņemot balstus, uz smalkām virsmām var rasties:

Skrāpējumi

Izmēru izmaiņas

Virsmas defekti

Piecu{0}}ass drukāšanas precizitātes priekšrocības

Desktop 5 Axis 3D printeris uzlabo precizitāti, kontrolējot uzklāšanas leņķi.

Printeris var:

Sekojiet izliektām virsmām dabiskāk

Pielāgojiet drukāšanas virzienu atbilstoši ģeometrijai

Samaziniet nevajadzīgās atbalsta struktūras

Saglabājiet labāku virsmas nepārtrauktību

Precīzajiem prototipiem tas nozīmē:

Precīzāka CAD dizainu reproducēšana

Uzlabota izmēru konsekvence

Labāki funkcionālās pārbaudes rezultāti

No šiem uzlabojumiem ievērojamu labumu gūst tādas nozares kā aviācija, robotika un medicīnas inženierija.

 

Elastība kompleksās ģeometrijas ražošanā

Spēja ražot sarežģītas formas ir vieta, kur piecu{0}}asu drukāšana rada vislielākās atšķirības.

Tradicionālo 3D printeru ierobežojumi

Trīs{0}}ass printeri bieži cīnās ar:

Lielas pārkares

Sarežģīti iekšējie kanāli

Izliektas struktūras

Organiskās ģeometrijas

Vairāku-leņķu virsmas

Lai pārvarētu šos ierobežojumus, inženieriem parasti ir nepieciešams:

Pievienojiet atbalsta struktūras

Sadaliet modeli vairākās daļās

Mainiet sākotnējo dizainu

Tas var palielināties:

Materiālu patēriņš

Drukāšanas laiks

Montāžas prasības

Pēc{0}}apstrādes darbs

Piecu{0}}ass drukāšanas iespēja

Piecu{0}}asu kustība ļauj printerim tuvoties modelim no vairākiem virzieniem.

Tas atvieglo ražošanu:

Izliektas sastāvdaļas

Brīvas formas virsmas

Vieglas konstrukcijas

Sarežģītas mehāniskās daļas

Topoloģijas{0}}optimizētie dizaini

Iespēja mainīt drukāšanas orientāciju ražošanas laikā sniedz inženieriem lielāku dizaina brīvību.

Tā vietā, lai pielāgotu dizainu printerim, inženieri var izstrādāt tuvāk ideālajai produkta ģeometrijai.

 

Atbalsta struktūras samazināšana

Atbalsta materiāls ir galvenais faktors, kas ietekmē piedevu ražošanas efektivitāti.

Tradicionālais drukas process

Tradicionālajiem printeriem ir nepieciešami balsti, lai novērstu deformāciju.

Atbalsta struktūras izraisa:

Palielināts materiālu patēriņš

Ilgāki drukāšanas cikli

Papildu tīrīšanas procesi

Augstākas darbaspēka izmaksas

Piemēram, prototips ar vairākām leņķiskām virsmām var pavadīt ievērojamu laiku, drukājot balstus, kas vēlāk tiek izmesti.

Piecu-ass drukāšanas process

Piecu-ass printeri samazina vajadzību pēc balstiem, mainot uzklāšanas leņķi.

Iekārta var pagriezt apstrādājamo priekšmetu tā, lai sprausla tuvotos virsmai no piemērotāka virziena.

Ieguvumi ietver:

Mazāk materiālu atkritumu

Ātrāka ražošana

Tīrāka virsmas apdare

Samazināta pēc{0}}apstrāde

Ražotājiem, kas ražo vairākas prototipu iterācijas, tas var ievērojami uzlabot izstrādes efektivitāti.

 

Virsmas kvalitātes salīdzinājums

Virsmas kvalitāte tieši ietekmē prototipa novērtējumu.

Tradicionālā printera virsmas veiktspēja

Tā kā tradicionālie printeri veido detaļas slāni pa slānim vertikāli, izliektajām virsmām bieži ir redzamas slāņu līnijas.

Izplatītākās pēc{0}}apstrādes metodes ietver:

Slīpēšana

Pārklājums

Ķīmiskā izlīdzināšana

Mehāniskā apstrāde

Šīs darbības prasa papildu laiku un var ietekmēt izmēru precizitāti.

Piecu-ass printera virsmas veiktspēja

Piecu-asu sistēmas uzlabo virsmas kvalitāti, iespējojot ne-plaknes drukāšanas stratēģijas.

Sprausla var sekot komponenta dabiskajai formai, nevis izveidot vienkāršu slāņu kaudzi.

Priekšrocības:

Gludākas izliektas virsmas

Samazināta slāņu redzamība

Mazāk apdares darbu

Labāks izskats

Precīzāka funkcionālā pārbaude

Tas ir īpaši svarīgi:

Aerodinamiskās sastāvdaļas

Patēriņa preču prototipi

Medicīnas modeļi

Rūpnieciskā dizaina apstiprināšana

 

Mehāniskā izturība un slāņu orientācija

Prototipa veiktspēja ir atkarīga ne tikai no formas, bet arī no konstrukcijas stiprības.

Tradicionālā 3D druka

Vairums tradicionālo printeru materiālu novieto vienā virzienā visā konstrukcijas laikā.

Tas rada anizotropas īpašības:

Spēcīgāks gar drukātajiem slāņiem

Vājāks starp slāņiem

Detaļām, kas pakļautas mehāniskai slodzei, starp slāņiem var rasties bojājumi.

Piecu-ass 3D drukāšana

Piecu{0}}asu sistēmas ļauj inženieriem optimizēt materiāla nogulsnēšanas virzienu.

Drukāšanas ceļu var izlīdzināt ar:

Slodzes virziens

Stresa sadalījums

Komponentu ģeometrija

Tas uzlabo:

Strukturālā izturība

Noguruma izturība

Funkcionālā uzticamība

Inženiertehniskajiem prototipiem, kuriem nepieciešama mehāniska pārbaude, tas nodrošina reālistiskāku veiktspējas novērtējumu.

 

Programmatūras prasības un rīku ceļu kontrole

Papildu asīm ir nepieciešamas uzlabotas programmatūras iespējas.

Tradicionālā 3D drukāšanas programmatūra

Standarta griešanas programmatūra koncentrējas uz:

Slāņu ģenerēšana

Uzpildes kontrole

Atbalsta izveide

Temperatūras iestatījumi

Tas ir paredzēts galvenokārt plakanai drukāšanai.

Five{0}}Axis drukāšanas programmatūra

Piecu{0}}asu sistēmām nepieciešama uzlabota darba ceļa plānošana.

Svarīgas funkcijas ietver:

Vairāku{0}}asu sagriešana

Programmatūra aprēķina:

Drukas virziens

Rotācijas leņķis

Instrumenta kustība

Izvairīšanās no sadursmēm

Simulācija

Pirms faktiskās drukāšanas inženieri var analizēt:

Kustības ceļi

Iespējamas sadursmes

Materiālu nogulsnēšanās uzvedība

Tas samazina izmēģinājuma{0}}un-kļūdas prototipa izstrādes laikā.

 

Lietojumprogrammu atšķirības

Tradicionālās darbvirsmas 3D printeru lietojumprogrammas

Tradicionālie printeri ir piemēroti:

Produkta dizains

Izskata prototipi

Koncepcijas modeļi

Iepakojuma paraugi

Izglītība

STEM projekti

Ražošanas demonstrācijas

Inženieru pamatapmācība

Vispārējā prototipēšana

Vienkāršas kronšteini

Vāki

Armatūra

Tie nodrošina izmaksu{0}}efektīvu risinājumu standarta lietojumprogrammām.

Darbvirsmas 5 ass 3D printeru lietojumprogrammas

Piecu{0}}ass printeri ir labāk piemēroti progresīvām inženierijas lietojumprogrammām.

Aviācija

Pieteikumos ietilpst:

Vieglas konstrukcijas

Gaisa plūsmas sastāvdaļas

Sarežģīti kronšteini

Automašīna

Pieteikumos ietilpst:

Funkcionālie prototipi

Interjera sastāvdaļas

Pārbaudes daļas

Robotika

Pieteikumos ietilpst:

Robotu savienojumi

Vieglas rokas

Pielāgota armatūra

Medicīnas inženierija

Pieteikumos ietilpst:

Anatomiskie modeļi

Pielāgotas ierīces

Sarežģītas biomedicīnas struktūras

 

Ražošanas efektivitāte un kopējās izmaksas

Lai gan tradicionālajiem printeriem ir zemākas iegādes izmaksas, piecu -asu sistēmas var nodrošināt lielāku ilgtermiņa{1}}vērtību uzlabotajām lietojumprogrammām.

Tradicionālās printeru izmaksas

Iespējamās papildu izmaksas ietver:

Atbalsta materiāli

Manuālā apdare

Ārpakalpojumu apstrāde

Ilgāki attīstības cikli

Piecas-ass printera priekšrocības

Iespējamie ietaupījumi ietver:

Samazināti materiālu atkritumi

Ātrāka prototipa pabeigšana

Mazāka pēc{0}}apstrāde

Mazāk ražošanas soļu

Uzņēmumiem, kas izstrādā augstvērtīgus{0}}prototipus, produktivitātes uzlabojumi var atsvērt sākotnējos ieguldījumus aprīkojumā.

 

Salīdzināšanas tabula

Desktop Five{0}}Axis Printing turpmākā attīstība

Piedevu ražošanas attīstības tendence virzās uz:

Inteliģenta darba ceļa ģenerēšana

AI-palīdzēta drukāšanas optimizācija

Automatizēta kalibrēšana

Uzlaboti kompozītmateriāli

Augstāka kustības precizitāte

Šīm tehnoloģijām attīstoties, piecu{0}}ass galddatoru printeri kļūs arvien nozīmīgāki inženierzinātnēs un maza mēroga{1}}progresīvā ražošanā.

Tie atspoguļo pāreju no vienkāršu modeļu ražošanas uz elastīgākām digitālās ražošanas sistēmām.

 

Secinājums

Atšķirība starp aDarbvirsmas 5 ass 3D printerisun tradicionālais 3D printeris nav tikai asu skaits. Tas atspoguļo divas dažādas pieejas piedevu ražošanai.

Tradicionālie galddatoru printeri joprojām ir vērtīgi rīki vienkāršu komponentu lētai un efektīvai prototipu veidošanai. Tie ir viegli lietojami un piemēroti daudziem izglītības un dizaina lietojumiem.

Tomēr, ja projektiem nepieciešama sarežģīta ģeometrija, augstāka precizitāte, labāka virsmas kvalitāte, samazinātas atbalsta struktūras un spēcīgāki funkcionāli prototipi, piecu{0}}asu drukāšana nodrošina ievērojamas priekšrocības.

Apvienojot lineāro un rotācijas kustību, darbvirsmas 5 ass 3D printeris ļauj inženieriem ražot detaļas ar lielāku brīvību un ciešāk pieskaņoties reālajām-pasaules ražošanas prasībām.

Pētniecības laboratorijām, produktu izstrādātājiem un ražotājiem, kas meklē uzlabotas prototipu veidošanas iespējas, piecu{0}}asu piedevu ražošana kļūst par svarīgu tehnoloģiju precīzās inženierijas nākotnei.