Печатаем кронштейн: от подготовки STL‑файла до готового изделия

Общая информация о проекте | Подготовка модели к 3D‑печати в ПО VoxelDance Additive | Печать на SLA‑принтере | Постобработка | Время выполнения проекта | Чем выгодна SLA‑технология?

Как наглядно и просто показать выгоды 3D‑печати и функционал используемых решений? Конечно, с помощью демонстрации с подробным комментарием технических экспертов. iQB Technologies и центр быстрого прототипирования TWIZE представляют кейс, выполненный специалистами двух компаний. Мы выбрали типовую деталь – кронштейн, который был напечатан из фотополимера на SLA-принтере.

Поэтапно проследим весь процесс создания модели – от подготовки файла в профессиональном ПО до получения готового изделия – и разберемся в преимуществах аддитивной технологии, оборудования и софта.

Лазерная стереолитография – один из наиболее универсальных и выгодных методов 3D‑печати, позволяющий получать прочные детали с идеально гладкой поверхностью. Используя SLA‑технологию, вы сможете в несколько раз сократить сроки прототипирования, изготовления оснастки и конечных изделий. 

Особо мы бы хотели привлечь внимание центров аддитивных технологий и предпринимателей, интересующихся развитием бизнеса в этой сфере: промышленный SLA‑принтер, задействованный в проекте, специально ориентирован на провайдеров 3D‑услуг.

Общая информация о проекте

• Изделие: кронштейн

• Габариты (Д х Ш х В): 100 х 112 х 122 мм

• Программное обеспечение для аддитивного производства: VoxelDance Additive

• 3D-принтер: ProtoFab SLA800EX DPL

• Технология: лазерная стереолитография (SLA)

• Расходный материал: фотополимерная смола ProtoFab ABS-like

• Общее время выполнения: около 6,5 часов

• Себестоимость изготовления одной модели: 7000 руб.

I. Подготовка модели к 3D‑печати

Мы использовали программный продукт VoxelDance Additive, который дает пользователю все необходимые инструменты для подготовки к аддитивному производству. ПО китайского производителя может конкурировать с такими золотыми стандартами индустрии, как Netfabb и Magics.

Преимущества VoxelDance Additive

1. Многофункциональное ПО с большим набором модулей.

2. Подходит для технологий DLP, SLA, SLS и SLM.

3. Позволяет импортировать CAD‑модели в различных форматах, исправлять ошибки в STL‑формате, редактировать конструкции.

4. Быстрая обработка данных дает возможность значительно сэкономить время при печати изделий.

5. Автоматическое размещение моделей благодаря функциям 2D- и 3D‑нестинга.

6. Большой выбор типов поддержек и удобные инструменты их расстановки:

7. Интуитивно понятный интерфейс.

8. Бессрочная лицензия с гибкой политикой обновления от официального дистрибутора.

9. Достойный аналог ПО производителей, ушедших с российского рынка, по выгодной цене.

Смотрите видеообзор работы в ПО:

1. Импорт модели

После проведения 3D‑моделирования или обратного инжиниринга мы сохраняем модель в одном из поддерживаемых форматов – .STL, .SLC, .OBJ и т.д. Доступны все популярные форматы импорта и экспорта файлов, включая AutoCAD, SolidWorks и 3D Manufacturing Format.

Затем сохраненный файл просто переносим на рабочую платформу.

Модель скорее всего окажется не по центру рабочей области. Мы можем переместить ее вручную или с помощью инструментов во вкладке Home:

• Move to Platform поместит модель в центр рабочей области;

• Put on Platform – прямо на рабочую зону.

2. Редактирование

В VoxelDance Additive встроены различные функции редактирования, такие как:

• разделение модели;

• создание полости;

• вытянуть;

• сместить;

• создать отверстия;

• создать надписи;

• булевы операции;

• структуризация;

• создание решетчатых структур;

• компенсация по оси Z.

Посмотрим, как можно применить некоторые из этих функций. Допустим, нам необходимо разделить деталь на две части для того, чтобы печатать их параллельно. Во вкладке Home перейдем в Edit и применим инструмент «Разделение» (Section Cut). Разделять будем с помощью полигонов (Polygon Cut).

Также мы можем добавить зубья (Add Teeth). Это точки крепления, которые потом помогут нам совместить две детали с минимальными погрешностями.

Итак, мы разделили одну деталь на две части и теперь можем разместить их на платформе (используя инструменты во вкладках Move Parts и Rotate Parts).

Есть еще одна важная функция – создание полости. Сейчас деталь полностью заполнена внутри, но с помощью инструмента Hollow во вкладке Edit можно сделать ее пустотелой. 

В этом случае внутри полости будет оставаться незастывшая фотополимерная смола (так как мы готовим модель к печати на SLA‑принтере). Поэтому с помощью инструмента Perforator мы сделаем отверстия, через которые будет вытекать фотополимер. На скриншоте ниже отверстия помечены красными кружками:

3. 2D‑нестинг

Если вам нужно напечатать сразу несколько моделей, программный продукт VoxelDance Additive автоматически распределит все имеющиеся модели по платформе так, чтобы они не пересекались. Для этого в Home выбираем 2D Nesting и настраиваем необходимые параметры.

Все модели теперь размещены на рабочей области без пересечений.

4. 3D‑нестинг

В VoxelDance Additive также в есть возможность расположить модели в трехмерном пространстве. В ситуации, когда нам нужно напечатать сразу много объектов, переходим в настройки трехмерного нестинга (3D Nesting) и задаем параметры. 

Буквально в одно нажатие все модели будут расположены по всей области печати в трехмерном пространстве без пересечений.

Таким образом за один рабочий цикл принтера можно напечатать сразу много деталей.

5. Создание поддержек

Переходим в раздел Support Generation. Для формирования поддерживающих структур используются скрипты (Support Scripts), которые уже встроены в программу. Их очень много: есть поддержки для печати по технологиям SLM, DLP, SLA, SLS. Доступны различные виды поддержек, в том числе стержневые, объемные, линейные, древовидные, умные.

Буквально в один клик можно создать любую поддержку, которая необходима.

6. Слайсинг

Завершающий этап подготовки – нарезка модели на слои. Переходим во вкладку Slice, выбираем нужные настройки и нажимаем Start.

Здесь мы можем наблюдать за процессом построения нашей модели.

Различные настройки могут помочь в отображении. Можно посмотреть, как процесс будет выглядеть в трехмерном пространстве.

Подготовка модели закончена, и теперь осталось ее напечатать.

II. Печать на SLA‑принтере

Для аддитивного производства кронштейна мы выбрали промышленную машину ProtoFab SLA800EX DPL. Это новинка уже хорошо известной в России китайской компании ProtoFab, который недавно появился в центре быстрого прототипирования TWIZE. Принтер имеет область печати 800 х 800 х 550 мм и предназначен для прототипирования, изготовления литейных мастер-моделей и конечных изделий в сфере приборостроения, машиностроения, автомобильной промышленности и в других отраслях.

Большой плюс этой модели принтера – возможность печати крупных прототипов и деталей либо одновременно большого количества небольших объектов. На платформе поместится до 60 таких кронштейнов, как наш.

Приступим к работе. Оператор загружает расходный материал в ванну 3D‑принтера, с помощью флэшки передает модель на принтер, выполняет необходимые настройки и запускает автоматизированный процесс печати.

Ультрафиолетовый лазер прорисовывает поперечное сечение на поверхности смолы, и под его действием жидкий материал затвердевает. После построения одного слоя платформа перемещается вниз, и операция многократно повторяется.

Кронштейн готов: печать заняла менее пяти часов.

Постобработка

На этой стадии выполняются следующие работы:

1. снятие напечатанной детали с платформы принтера с использованием скребка;

2. удаление поддержек;

3. очистка модели в спиртовых ваннах;

4. обработка пневматической воздуходувкой;

5. дополнительное отверждение модели в УФ‑печи для придания ей необходимой прочности.

В отдельных случаях постобработка может включать шлифование, а кроме того, детали из фотополимера можно окрашивать.

Вот как выглядит финальное изделие:

Время выполнения проекта

1. Подготовка модели в ПО: 15 минут;

2. 3D‑печать: 4 часа 50 минут;

3. очистка и удаление поддержек: 40 минут;

4. дополнительная полимеризация: 45 минут.

Итого: 6 часов 30 минут.

Чем выгодна SLA‑технология? 

1. Существенное сокращение сроков производства по сравнению с традиционными методами – литьем и фрезерованием.

2. Экономически выгодное решение при изготовлении партий до 100 штук.

3. За один цикл можно напечатать сразу много изделий.

4. Практически нет ограничений по геометрии: печатайте конструкции сложнейших форм и с мелкой детализацией.

5. Возможность быстро вносить конструктивные изменения в 3D-модель на любом этапе проекта.

6. Напечатанная модель – прочная, жесткая, выдерживает необходимые нагрузки.

7. Экономия трудовых ресурсов: в данном случае задействованы один технический специалист (проектировщик) и один оператор аддитивной установки.

В сочетании с удобным и производительным софтом для подготовки моделей к аддитивному производству, таким как VoxelDance Additive, 3D‑принтер в ваших руках становится мощным инструментом для прототипирования, опытного и мелкосерийного производства.

Статья опубликована 09.04.2024 , обновлена 12.04.2024