Produksjon av deler med 3D-printer

Fra Robin

Gå til: navigasjon, søk

Innhold

Printing av 3D struktuerer

3D strukturer designet i et egnet CAD-program (SolidWorks/Rhino) kan printes ut i ABS-plast på vår Dimension SST768 3D printer. Maks strukturstørrelse: 203 x 203 x 305 mm. Minimum veggtykkelse: 0.25mm. Tidsforbruk er ca. 10 min/cm2. Materialet krymper minimalt under/etter produksjon. Strukturene blir ensfarget (hvite). Overflatefinnishen er relativt bra men ikke perfekt. Styrken er nesten like bra som helstøpt ABS-plast i noen retninger, i andre retninger kan styrken bli betydelig dårligere. Det brukes ikke lim/binder, ABS-plasten mates i en tynn tråd og smeltes på plass lag for lag.

Det brukes et supportmiddel for å holde oppe overheng under produksjonen. Dette materialet er til en viss grad vannløselig og kan enten vaskes av (tidskrevende) eller brekkes av (hvis ikke strukturene er kompliserte/tynne)

Programmet som styrer printeren heter CatalystEX og skal være installert på minst en lab-maskin. Dette programmet kan man installere på lab-PC'er for å lettere sjekke om .stl-filene man lager produserer gode printer-baner. Dette programmet importerer *.stl-filer og viser hvordan printeren smelter ABS-plasten (hvordan banene legges).

Designflyt:

  1. Lag et design i ønsket CAD-program.
  2. Eksporter til stl og kontroller designet i solidworks og eventuelt stl-viewere slik som Minimagics.
    • Er du ikke helt fornøyd gå til pkt. 1
  3. Kontakt Ingeniøren ved Robin for å få printet modellen.

Produksjonsprosedyre for 3D-strukturer:

  • SoliWorks/Rhino: Design strukturene i 3D.
    • Eksporter strukturene på formatet *.stl. (Rhino: konverter først til Mesh)
  • CatalystEX: Importer *.stl-filen (FILE - OPEN STL).
    • Klikk "Add to Pack" nederst til høyre.
    • Klikk meny "Orientation" øverst.
    • Klikk "Top" i "Layer View". Klikk så "step down" for å se hvordan ABS-plasten legges ut nedover i strukturen din. Obs: noe av det du ser underveis vil være supportmateriale.
  • Hvis strukturen ser bra ut i CatalystEX, ta kontakt med labingeniør Hans eller Mats og avtal tid for printing basert på *.stl-filen. Printeren kan kun opereres av Mats eller Yngve da den ved gal bruk kan ødelegges (printeren koster ~ 300.000 NOK).

Designeksempler

Under vises noen ubehandlede strukturer laget ved MES. Designene er relativt vellykkede men det er noen typer småfeil som lett kan oppstå; glipper, avskallinger (sjeldnere), lagspor og struktur. Disse er merket av i bildene. Dess større strukturer en lager dess mindre (relativt) vil disse småfeilene bety.

Design-tips

  • Stygge glipper kan oppstå hvis man omgir hull med baner som ikke er kontenuerlige slik som vist i figurene under.
  • Printer man ut større hull 0.2mm i diameter større enn det som skal inn i hullet får man, avhengig av baneretning, ofte perfekt passform.
  • Se også #FAQ

Klargjøring for printing

Eksport av design til Catalyst

Catalyst leser et filformat som heter STL. Dette beskriver triangler som utgjør overflaten til designet ditt. Mange CAD-verktøy kan importere/eksportere dette formatet. Det finnes både en binær og en tekstlig versjon av formatet. Den binære versjonen kan være å anbefale av plasshensyn. Da formatet er meget enkelt kan man potensielt skripte design f.eks. i MatLab og lagre dette i .STL format.

Bruk av Catalyst

Det er meget viktig å huske på at materiale for printing er dyrt (bruk tynnest mulig vegger).
  • Kostnader faktureres undervisningsbudsjett for studenter ved ROBIN/NANO som følger et fast opplegg der 3D produksjon er inkludert. Dette vil gjelde innen visse kurs.
  • Kostnader faktureres aktuell forskningsgruppe/prosjekt for:
    • Master/PhD-studenter der utskrift er en del av oppgaven.
    • Ansatte ved ROBIN/NANO/BM.

Om catalyst

Catalyst ligger for øyeblikket kun på \\reffum\programvare\VLSI\Site\3D_printer_sw. Det er potensielt problematisk å få installert det uten administrator-rettigheter. Vi planlegger å legge det opp på en av serverene addendum eller geranium. Da vi ikke tillater at folk printer selv er Catalyst hovedsaklig nyttig for å kontrollere at banene som Catalyst lager ikke lager mekaniske svakheter eller på andre 'defekter' på grunn av måten den skriver ut på.

Fremgangsmåte i Catalyst

  1. Pass på at du har valgt riktig type printer. Vår 3D-printer er en Dimension SST768.
  2. Åpne/Importer en .stl fil
  3. Velg enheter på .stl filen (millimeter eller inches) og skalering
  4. Velg linjetykkelse (0.01" eller 0.013", som tilsvarer 0.254mm eller 0.33mm
  5. Velg metode for rastrering i det indre av delen (innenfor skallet):
    Sparse
    En raskere utskrift som ikke er like sterk mekanisk hvor det er endel rom mellom deposisjonsbanene. En vegg vil her normalt få en tykkelse på 3 striper mens det innenfor dette blir brukt meget små mengder materiale. Denne varianten kan kanskje egne seg for å lage deler som skal støpes av, eller andre deler hvor mekanisk styrke ikke er av stor betydning.
    Solid - normal
    Denne varianten vil forsøke å legge baner så tett som det er mulig.
  6. Velg metode for generering av supportmateriale. (fra den interne hjelpen i Catalyst)
    Basic
    may be used for most parts. It provides more support than Sparse. Areas of the model that are considered to be of marginal strength will be supported.
    Sparse
    minimizes the amount of support material. Sparse supports are accordion-pleated.
    Minimal
    is used for small parts that have small features in need of supports. It is designed to make support removal easier on these small parts. Do NOT use minimal supports on large parts or parts with tall columns of support.
    Break-away
    similar to Sparse supports without a closed toolpath-perimeter curve. They are easier to remove than other support styles but build slower than Sparse supports (not available for BST 1200 and SST 1200).
    Surround
    the entire model is surrounded by support material. Typically used for tall, thin (narrow) models (e.g., pencil).
  7. Gå så til 'orientation'-tab'en og velg rotasjon med 'Degrees' og X, Y, Z for rotasjon rundt aksene.
    • (har du runde former du helst vil skal være runde bør disse ligge i XY-planet. Ligger de i XZ- eller YZ-planet vil de runde formene bli tilnærmet ved hjelp av steg.)
  8. Trykk på 'Process STL' knappen for å genere banene.
  9. Sjekk designet etter svakheter ved å steppe oppover/nedover i lagene.
  10. Er designet bra nok kan du kontakte Ingeniøren ved Robin. Programmet skal ha bedt deg lagre en .CMB fil. Det er denne vi trenger. Du kan evt. lagre en gang til ved å gå til 'packs', merke designet ditt og klikke "save as..."


TODO - Ventende oppgave for denne siden:
Om 'sparse modell-metode': Finn ut, kan dette gi sig av materialet?
Rediger siden


Printing av design

Da 3D-printeren potensielt kan skades ved feil bruk har vi sett oss nødt til å ta hånd om de som ønsker å printe. Når du har en .STL fil klar til å printe må du ta kontakt med Ingeniøren ved Robin

Erfaringer

Det følgende er noen erfaringer som er viktig å huske på i forbindelse med utskrift av 3D-modeller:

Slitte underlagsplater

Etter noe tids bruk kan de sorte platene begynne å bli slitte. Dette medfører at support ikke fester seg så godt lenger. Printeren utøver en viss xy-kraft på undelaget når den strekker på plass nye ABS baner. Det som skjer da er at supporten kan løsne og resultatet blir en skjev utskrift. Det har også hendt at hele arbeidsstykket har løsnet og tippet over.

Mulige problem:

  • I værste fall kan arbeidstykket bøye opp og butte imot, dette kan medføre skade på skrivehodet/dysene. Arbeidsstykket er jo relativt stivt og sterkt.

Mulige løsninger:

  • Bruke nye plater; ligger på hylla. Visuell inspeksjon burde være nok for å avgjøre om platene kan brukes på nytt.
  • Skrive ut på en ny plass på den gamle plata

Etter utskrift

Fjerning av support

Breakaway:

Dette er den enkleste måten å fjerne support-materialet på: Brekk og skrap bort support materialet. Bruk gjerne redskaper, men pass på å ikke ødelegge modellen.

Kjemisk fjerning av support:

Utføres kun i samråd med ingenøren ved Robin. Egen instruks er utarbeidet. Infoen her er bare FYI:

I mange tilfeller kan support enkelt brekkes av, men noen gang må man vaske den bort (feks. ved support i små hull). Pulver "WaterWorks" blandes i vann 1kg pulver - 42liter vann. Optimal vanntemperatur = 70 grader. Bruk gjerne pumpe for sirkulasjon samt ultralyd. Unngå kontakt med hud/øyne. Det kan ta flere timer å fjerne fra support utilgjengelige plasser.

FAQ

  • Kan man bruke AutoCad for design?
    • Alle program som kan eksportere *.stl kan sansynligvis brukes. Test stl-filen i CatalystEX for å være sikker.
  • Hvordan kan man postprossesere overflaten for bedre finnish?
    • Sparkling (glassfibersparkel?) samt pussing + maling. Dette skal kunne gi meget bra finnish.
  • Blir ABS materialet vanntett?
    • Nei, ikke uten etterbehandling. Det blir små porer som følger plastbanene.
  • Hvilken veggtykkelse er best?
    • Boksen over er laget med 1.75mm veggtykkelse og er veldig solid. 1.5mm veggtykkelse fungerte meget dårlig da det ble laget to skall på 1mm som delte seg under belastning. Skruhull bør omsluttes med >2mm vegg.
  • Hva er nærmeste avstand i mellom strukturer som ikke skal henge sammen?
    • Ca 0.2mm.
  • Hvor spisse hjørner kan printes?
    • Spissere enn ca 50grader kan bli unøyaktig.
  • Vil lokk som printes i eksakt motsatt dimensjon av tilhørende boks passe etter utskrift?
    • Ser sånn ut, boksen over passet perfekt. Da veggene har små riller etter banene vil et perfekt tilpasset lokk delvis kunne sitte fast selv uten skruer.
  • Trenger man å gjenge skruhull <3mm?
    • 2.5mm skruer sitter fint i ugjengede 2.3mm hull. 2mm skruer sitter fint i 1.9-1.8mm ugjengede hull.
Personlige verktøy