Начните с вопроса, на который должен ответить прототип
Прототип — это проверка. Прежде чем выбирать процесс печати, решите, что именно должна доказать деталь. Как изделие выглядит в руке? Держится ли защёлка? Не задевает ли кронштейн соседние детали? Можно ли передать двадцать штук тестировщикам на следующей неделе?
SLA, SLS и MJF отвечают на эти вопросы по-разному. Все три являются зрелыми, широко доступными процессами, и все три могут производить хорошие прототипы. Лучший выбор зависит от свойства, которое вы тестируете, а не от того, какая машина самая новая.
Как работает каждый процесс, вкратце
SLA (стереолитография)
Лазер или проецируемый свет отверждает жидкую смолу по одному тонкому слою за раз. Детали изготавливаются на опорах, которые затем снимаются, а затем промываются и отверждаются ультрафиолетовым излучением. Толщина слоев обычно составляет около 0,025-0,1 мм, поэтому поверхности гладкие, а мелкие детали получаются четкими.
SLS (селективное лазерное спекание)
Лазер плавит нейлоновый порошок, слой за слоем, в нагретом слое. Окружающий порошок поддерживает деталь, поэтому опорные конструкции не нужны. Слои обычно составляют около 0,1 мм. Детали выходят со слегка зернистой матовой поверхностью и достаточно прочны для функциональных испытаний.
MJF (Multi Jet Fusion)
Печатающая головка наносит сплавляющие и детализирующие агенты на слой нейлонового порошка, а инфракрасная энергия сплавляет обработанные области по одному слою за раз. Как и SLS, порошок поддерживает детали. Слои обычно составляют около 0,08 мм. Детали обычно серые, как напечатано, и часто окрашены в черный цвет. Свойства в целом аналогичны нейлону SLS.
Сравнение бок о бок
| Свойство | SLA | SLS | MJF |
|---|---|---|---|
| Типичные материалы | Стандартные, жесткие, прозрачные, гибкие и высокотемпературные смолы | PA12, PA11, стеклонаполненный PA | ПА12, ПА11, стеклонаполненный ПА, ТПУ |
| Типичная высота слоя | ~0.025–0.1 mm | ~0.1 mm | ~0.08 mm |
| Поверхность как напечатанная | Гладкий; опорные метки на одной стороне | Матовый, слегка зернистый | Матовый, слегка зернистый, часто окрашенный |
| Поддерживается | Требуется | Не требуется | Не требуется |
| Типичная минимальная стена | ~0.5–1.0 mm | ~0.7–1.0 mm | ~0.7–1.0 mm |
| Типичная точность | Около ±0,1-0,2 мм на мелких деталях | Около ±0,3 мм на мелких деталях | Около ±0,3 мм на мелких деталях |
| Ударная вязкость | От ломкого до умеренного, зависит от степени | Хорошо | Хорошо |
| Долгосрочное исследование стабильности | Некоторые смолы ползучие или желтые с УФ | Стабилен | Стабилен |
| Прозрачные детали | Возможно с прозрачной смолой и отделкой | No | No |
Показатели точности, приведенные выше, являются типичными отправными точками для мелких деталей. Большие детали, тонкие стенки и неподдерживаемые пролеты снижают точность, и результаты различаются между машинами и материалами.
Выбор по тому, что вы тестируете
Внешний вид и эргономика
Для моделей, которые люди будут смотреть и держать, SLA обычно является первым выбором. Гладкая поверхность хорошо воспринимает краску, мелкий текст и края остаются четкими, а на прозрачных смолах могут быть видны внутренние части или легкие трубы. Спланируйте следы опоры с одной стороны; попросите, чтобы косметическая поверхность была ориентирована в сторону от опор.
Защелкивающиеся фитинги, петли и функциональные испытания
Для деталей, которые изгибаются, зажимаются или ударяются, нейлон от SLS или MJF является более безопасным выбором. PA12 переносит повторный изгиб намного лучше, чем большинство смол, что делает его пригодным для живых петель и испытаний с защелкой. Ожидайте, что поверхность будет слегка песчанистой; при необходимости ее можно сгладить путем кувыркания или обработки парами.
Проверки соответствия и испытания сборки
Для проверки того, что детали подходят друг к другу, работают все три процесса. SLA дает самую близкую деталь; нейлоновые детали более жесткие, если они будут собираться и разбираться много раз. Оставьте зазор между сопряженными печатными частями. Около 0,2-0,5 мм является типичной отправной точкой, в зависимости от размера и процесса.
Небольшие партии для тестировщиков
Когда вам нужно много мелких деталей одновременно, у порошковых процессов есть преимущество. Детали могут быть вложены по всему объему сборки, а не только на пластине сборки, поэтому полная сборка может нести много единиц. MJF часто выбирают для стабильного внешнего вида партии, особенно при окрашивании в черный цвет.
Примечания к материалу для прототипов
Стандартные и жесткие смолы
Стандартные смолы SLA обеспечивают наилучшую детализацию, но могут быть хрупкими, поэтому на первой сборке могут защелкиваться тонкие зажимы. Прочные или долговечные смолы меняют немного деталей на гораздо лучшую устойчивость к растрескиванию и являются хорошим выбором по умолчанию для функциональных деталей SLA.
Высокотемпературные и прозрачные смолы
Высокотемпературные смолы сохраняют свою форму вблизи горячих компонентов или при коротких тепловых испытаниях. Прозрачные смолы нуждаются в шлифовке и лаке, чтобы стать по-настоящему прозрачными; при печати они выглядят матовыми.
PA12 и PA11
PA12 - это нейлон общего назначения для SLS и MJF с хорошей жесткостью и стабильностью размеров. PA11 несколько более гибкий и ударопрочный, что помогает с шарнирами и деталями, которые подвергаются многократному изгибу.
Заполненные и гибкие марки
Стеклонаполненный нейлон придает жесткость и термостойкость, но снижает ударную вязкость. ТПУ на порошковых системах дает резиноподобные детали для уплотнений, захватов и бамперов.
Ориентация, усадка и сроки
Каждая напечатанная деталь имеет направление сборки, и свойства немного отличаются вдоль него. Детали SLA являются самыми прочными в каждом слое; порошковые детали ближе к однородным, но все же выигрывают от продуманной ориентации. Плоские, тонкие панели в порошковых процессах могут деформироваться по мере охлаждения, поэтому ребра или небольшая кривая помогают удерживать их плоскими.
Выделите время для постобработки при планировании расписания тестов. Детали SLA нуждаются в промывке, удалении опоры и УФ-отверждении. Части порошка должны остыть в постели, прежде чем они будут удалены и очищены, что добавляет время после окончания печати. Окрашенные или сглаженные детали добавляют дополнительные шаги. Для проверки проекта на фиксированную дату укажите дату при запросе деталей, чтобы можно было выбрать процесс и отделку в соответствии с ним.
Советы по дизайну, применимые ко всем трем
- Держите стены выше типичного минимума и избегайте длинных, тонких неподдерживаемых элементов
- Добавьте галтели там, где стены соприкасаются; острые внутренние углы концентрируют напряжение
- Полые большие твердые секции и добавьте выпускные отверстия, чтобы смола или порошок могли быть удалены
- Ориентируйте отверстия и критические функции так, чтобы они были точны в выбранном вами направлении сборки
- Моделируйте резьбу только для крупных размеров; для мелких резьб используйте вставки или краны после печати
- Состояние, грани которого являются косметическими, поэтому ориентация сборки может благоприятствовать им
Варианты отделки
| Покрытие | SLA | SLS / MJF | Примечания |
|---|---|---|---|
| Снятие и шлифовка опор | Стандартный | Не требуется | Опорные втулки, отшлифованные на деталях SLA |
| Дробеструйная обработка | Опционально | Стандартный | Удаляет рыхлую пудру; ровный матовый вид |
| Крашение | Не типично | Общий (черный) | Равномерный цвет через поверхностный слой |
| Грунтовка и краска | Очень хорошие | Хорошо после сглаживания | Лучший путь к продакшн-подобному образу |
| Паровое или химическое сглаживание | Не типично | Наличие | Уплотняет и разглаживает нейлоновые поверхности |
| Резьбовые вставки | Возможный | Общие системы | Термореактивные вставки хорошо работают с нейлоном |
Когда печать - не лучший прототип
Если прототип должен быть изготовлен из производственного материала или должен выдерживать жесткие допуски, рассмотрите другие маршруты. Обработка с ЧПУ может производить прототипы из настоящего алюминия, стали или инженерных пластмасс. Уретановое литье может производить небольшие партии ABS-подобных или резиноподобных деталей с хорошими косметическими поверхностями из силиконовой формы. Эти варианты стоят дороже за деталь при очень низких количествах, но печать ответов на вопросы не может, например, как конкретная марка ведет себя под нагрузкой.
Практическое руководство по принятию решений
- Нужна гладкая, детализированная или прозрачная модель? Выберите SLA.
- Нужны жесткие детали, которые изгибаются, зажимаются или стучат? Выберите нейлон SLS или MJF.
- Нужно много мелких, непротиворечивых деталей быстро? MJF или SLS, вложенные в одну сборку.
- Нужен производственный материал или жесткие допуски? Рассмотрите возможность обработки с ЧПУ или литья уретана.
Последующие шаги
Загрузите файлы stl, 3MF или STEP через форму ценового предложения и выберите процесс для каждой части или оставьте примечание с описанием того, что прототип должен доказать. Инженер, проводящий обзор, порекомендует процесс, ориентацию и завершение до ценообразования.