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增加3D打印時(shí)間的因素分析,以及如何減少3D打印時(shí)間解決辦法

增財(cái)制造與傳統(tǒng)減材制造(CNC加工)相比,加工時(shí)間略長(zhǎng)一直是其遭受爭(zhēng)議的點(diǎn)。不過(guò)在魔猴網(wǎng)看來(lái)這并不是絕對(duì)的,從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看,在需要專門的原型制造或耗費(fèi)大量加工時(shí)間的情況下,使用增材制造通??梢怨?jié)省時(shí)間。在另一些情況下,比如在使用適當(dāng)資源時(shí),減材制造客觀上會(huì)更快些。

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簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),根據(jù)實(shí)際操作場(chǎng)景選用最合適的生產(chǎn)技術(shù),無(wú)論是增財(cái)還是減材制造,二者應(yīng)相輔相成,當(dāng)然3D打印也可以可以采用幾種策略來(lái)縮短塑料部件的打印時(shí)間。 今天,我們將討論3D打印的原型設(shè)計(jì)策略以節(jié)省時(shí)間,以及如何通過(guò)Eiger軟件和3D打印機(jī)設(shè)備上操作并最終實(shí)現(xiàn)零部件的生產(chǎn)。


什么增加了打印時(shí)間?(以及如何避免它)

為了設(shè)計(jì)能夠節(jié)省時(shí)間的零件,我們需要列舉實(shí)際增加3D打印時(shí)間的影響因素。下面,我們將介紹每個(gè)關(guān)鍵時(shí)間浪費(fèi)因素以及他們?yōu)楹螘?huì)耗費(fèi)打印時(shí)間。


大尺寸打印

這是增加打印時(shí)間的典型貢獻(xiàn)者。大尺寸意味著更多的材料消耗和打印時(shí)間。由于打印頭在逐層打印的零件上的移動(dòng)速度明顯慢于填充,因此增加更多表面積(從而延長(zhǎng)打印路徑)會(huì)顯著增加打印時(shí)間。 這意味著具有更復(fù)雜表面細(xì)節(jié)的較小零件可能需要較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)打印,而不是較大的簡(jiǎn)單零件。以齒輪和圓柱體為例,如下圖。每個(gè)部件的外徑是完全相同的,這意味著圓柱體實(shí)際上需要耗費(fèi)更多的材料。但是,由于表面積增大,齒輪相比較于圓柱體增加了近30%的打印時(shí)間。 有時(shí)候,具備高級(jí)特性是成功零件所必需的特征;然而,在其他場(chǎng)合下,簡(jiǎn)單的零件總是能花費(fèi)更少的時(shí)間。


(盡管圓柱體包含的材料比齒輪更多,但打印時(shí)間減少了27%)


布局支撐材料

為您的零件添加支撐材料比其他任何因素更能影響其打印時(shí)間。由于我們的支撐材料由長(zhǎng)而緩慢的打印線條軌跡組成,因此添加支撐材料無(wú)異于添加大量的打印面積。盡管支撐材料是必不可少的要素,但您也可以采取一些方式來(lái)減少由此導(dǎo)致的時(shí)間成本。


1. 嘗試調(diào)整零件方向:通常情況下,改變零件的方向可以徹底改變整個(gè)打印時(shí)間。一個(gè)很好的例子就是幾周前我們團(tuán)隊(duì)的一名成員打印的一個(gè)滑雪護(hù)膝器具。在一個(gè)方向上,殼體的巨大體積需要大量的支撐結(jié)構(gòu),這將花費(fèi)13天的時(shí)間來(lái)打印。通過(guò)將零件反轉(zhuǎn)打印,這將使打印時(shí)間縮短11天。


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(通過(guò)重新調(diào)整零件的擺放方向,我們能夠減少11天和近500立方厘米的材料)


2. 限制懸臂結(jié)構(gòu):如果零件結(jié)構(gòu)允許,則可以不添加支撐材料直接更快捷的打印。打開時(shí),我們的算法支持Onyx材料垂直45度以上(尼龍材料30度)懸垂打印。 如果您有更多的懸垂區(qū)域無(wú)法更改(需要支撐材料),請(qǐng)確保您的非關(guān)鍵懸臂不超過(guò)這些值。這將有效減少支撐材料的用量,同時(shí)節(jié)省您在其他懸臂結(jié)構(gòu)上的打印時(shí)間。如果您沒(méi)有需要支撐材料的懸垂部分,請(qǐng)關(guān)閉支撐,并將Onyx的角度限制為55度(尼龍45度)。該零件將打印得很好,并為您節(jié)省大量時(shí)間。


3. 考慮打印面的設(shè)計(jì):為了管理哪些懸臂結(jié)構(gòu)需要支撐(哪些不需要支撐),請(qǐng)?jiān)谠O(shè)計(jì)零件之前弄清楚該零件應(yīng)該打印的方向。這將使您設(shè)計(jì)的零件更好的通過(guò)3D打印技術(shù)最終成型,而不是更改零件樣式以適應(yīng)打印機(jī)。雖然它可能不會(huì)節(jié)省打印時(shí)間,但會(huì)節(jié)省零件的設(shè)計(jì)時(shí)間。


4. 拆分零件:有時(shí)候,零件對(duì)于消除支撐結(jié)構(gòu)改動(dòng)太復(fù)雜了。在這種情況下,仍然有一個(gè)選擇。通過(guò)將零件拆分成兩個(gè)或更多個(gè)零件,您可以更容易地減少支撐結(jié)構(gòu)。零件打印完成后,可以使用樂(lè)泰401粘合劑再將它們粘在一起已獲得最終完整的零部件。


層厚

這是FDM技術(shù)打印的一個(gè)經(jīng)典分析點(diǎn):層分辨率與打印時(shí)間。 我們默認(rèn)的100微米層分辨率可以產(chǎn)生高質(zhì)量的表面光潔度。將層高增加到200微米會(huì)犧牲一點(diǎn)表面質(zhì)量,但同時(shí)可以減少一半的打印時(shí)間。這對(duì)于臨時(shí)應(yīng)急且僅用于塑料的3D打印項(xiàng)目(使用光纖進(jìn)行打印需要100或125微米的固定層高)非常有用,因?yàn)槟牧慵梢栽谠械臅r(shí)間內(nèi)打印出兩個(gè)零件。請(qǐng)參閱下表,了解先前分析的齒輪在不同層高設(shè)定下的時(shí)間估算。


(時(shí)間和層高的反比關(guān)系)


3D打印設(shè)計(jì)

增材制造業(yè)存在一個(gè)不健康的趨勢(shì):過(guò)度使用3D打印機(jī)去打印不必要的零件。將傳統(tǒng)加工和3D打印的零件合并成一個(gè)整體零件很容易,但它會(huì)增加打印時(shí)間。從節(jié)省時(shí)間的角度來(lái)看,解決方案非常簡(jiǎn)單:只有打印幾何體才能從3D打印技術(shù)中受益。3D打印設(shè)計(jì):不要打印軸或其他對(duì)于機(jī)器來(lái)說(shuō)微不足道的零件,因?yàn)樗粫?huì)增加無(wú)謂的工作流程。


打印失敗

這是增加打印時(shí)間的間接原因; 然而,這同樣重要。確保您的打印板每次打印前校準(zhǔn)調(diào)零,并且您有足夠的材料進(jìn)行打印,這可以大幅縮短打印時(shí)間。失敗的打印浪費(fèi)打印時(shí)間以及材料,縮短打印時(shí)間將大大提高打印效率。以下是一些可以減少失敗打印的方法:


曲解

單元測(cè)試


什么沒(méi)有幫助:增加速度孔

為打印添加孔洞可能會(huì)節(jié)省材料,但很有可能他們并不會(huì)節(jié)省時(shí)間??祝ㄍǔN覀円呀?jīng)提到過(guò))會(huì)增加零件表面積,增加打印時(shí)間??纯聪旅娴谋容^。由于是大洞,空心圓柱的用料較少,但打印時(shí)間延長(zhǎng)了10%。


(通過(guò)從零件的中心部分去除材料,我們實(shí)際上在打印時(shí)間上增加了10分鐘)


結(jié)論

在打印零件上節(jié)省時(shí)間是一個(gè)變幻莫測(cè)的藝術(shù):它在零件基礎(chǔ)上變化很大,并不總是像您期望的那樣工作。但是,如果遵循以上策略,您可以在大多數(shù)情況下縮短打印時(shí)間。