Dandanes so sodobni FDM 3D tiskalniki (kot so Bambu Lab, Prusa, Creality ali Markforged) izjemno hitri, natančni in dostopni. Kljub temu se mnogi inženirji in oblikovalci v okolju SOLIDWORKS še vedno ustrašijo načel DFAM (Design for Additive Manufacturing) in 3D tiskalnik uporabljajo le za enostavne prototipe ali dekorativne izdelke.
V nadaljevanju predstavljamo ključne primere in trike iz prakse, ki vam bodo pomagali izkoristiti celoten potencial vašega 3D tiskalnika neposredno iz SOLIDWORKS-a.
Primer iz prakse: Hitro prototipiranje s serijskim tiskom (primer distančnika)
Odličen zgled iz prakse je distančnik, izdelan med obnovo starega snežnega pluga iz leta 1971. Po zamenjavi originalnega motorja z novejšim je vezje za nastavljanje smeri izmeta snega naletelo na oviro – novi, večji glavi valjev sta preprečevali prosto gibanje ročice.
Namesto da bi kot in dimenzije poskušali izmeriti na milimeter natančno, je bila hitrejša pot serijsko natisniti več različic distančnika z rahlo drugačnimi koti in jih preizkusiti na motorju. Ker gre pri PLA filamentu za izjemno poceni material, tak pristop stane le kak evro ali dva – strošek, ki ga pri klasičnem prototipiranju s CNC obdelavo težko dosežemo.
- 3D skica s tremi točkami omogoča preprosto spreminjanje sestavljenega kota zgornje ploskve med različnimi konfiguracijami, ne da bi bilo treba na novo graditi celotno geometrijo.
- Lasten koordinatni sistem pri izvozu STL datoteke poskrbi, da je model že pravilno orientiran (os Z navzgor), kar prihrani vrtenje in poravnavanje v rezalniku (slicerju).
- Vgravirana oznaka (identifikacija) na zadnji strani dela (ime konfiguracije, dimenzije) je odličen nizko-cenovni “rezervni izvod” – če se del kdaj zlomi, vemo natanko, katero datoteko ponovno natisniti. Dodaten čas tiskanja je zanemarljiv, korist pa velika.
Primer iz prakse: Vgrajevanje magnetov in strojne opreme
Drugi primer je preprost, a funkcionalen kos plastike – omejevalnik za drsna dvojna vrata, ki jih rahlo zadrži na sredini z magnetno silo.
Nekaj podrobnosti, ki jih velja upoštevati:
- Z ukazom Hole Wizard enostavno pripravimo odprtine, ki ustrezajo standardnim vijakom za mavčne plošče.
- Poševno izvrtano luknjo lahko natisnemo neposredno kot vrtalno vodilo (jig) – 3D tisk je odličen za enkratno ali redko uporabljene pripomočke pri vrtanju ali rezanju.
- Za pritrditev neodimskih magnetov uporabimo D-obliko izreza, ki omogoča vstavljanje magneta s tesnim prstnim uležajenjem od zadnje strani – brez potrebe po dodatnih podporah med tiskanjem.
- Druga možnost je, da tiskanje na določeni plasti začasno ustavimo, vstavimo magnet (ali npr. podložko za dodatno težo) in pustimo, da tiskalnik nadaljuje ter material premosti čez vgrajeni del.
Dvojne enote in velikost detajlov
Če pri plastičnih delih delno uporabljate palčne (imperial) enote, je smiselno v SOLIDWORKS vklopiti prikaz “Dual Dimension” – tako vedno vidite tudi vrednost v milimetrih, kar je standard tako pri brizganju plastike kot pri 3D tisku.
Za še boljšo kakovost natisa je koristno debelino sten in višino po osi Z načrtovati kot celoštevilske mnogokratnike širine šobe in višine plasti. Večina namiznih tiskalnikov ima šobo premera 0,4 mm, zato debeline sten med 1,2 mm (3 stene) in 2 mm (5 sten) praviloma delujejo zelo dobro. Dimenzije, ki niso celoštevilski mnogokratnik teh vrednosti, lahko povzročijo dodatne premike orodja, daljši čas tiskanja ali slabšo kakovost – kar je še posebej pomembno pri serijski proizvodnji.
Nastavitve izvoza STL
Privzete nastavitve SOLIDWORKS za izvoz STL pogosto niso primerne za natise visoke kakovosti. Priporočljivo je izbrati možnost “Custom” in ročno nastaviti toleranco ter kotno odstopanje – slednje je smiselno zmanjšati na 1 stopinjo ali manj, da preprečimo vidno fasetiranje na ukrivljenih površinah.
Dodatno je vredno preveriti možnost, ki prepreči premik geometrije v pozitivni prostor, in po potrebi določiti lasten izhodni koordinatni sistem – tako model, narejen v orientaciji Y-navzgor, v rezalnik pride pravilno postavljen (Z-navzgor), brez dodatnega ročnega popravljanja.
Podporni material
Če ima vaš tiskalnik možnost menjave filamenta, je vredno vedeti, da PETG odlično služi kot podporni material za PLA natise – in obratno. Materiala se med seboj slabo oprijemata, zato se PETG podpore od PLA natisa zelo lahko in čisto odlepijo. Da skrajšate čas menjav filamenta, lahko PETG uporabite le za vmesne (“interface”) plasti podpor, kar je uporabno predvsem pri organskih oblikah, kjer bi klasične podpore pustile vidne sledi, ali pri prevelikih previsih, ki jih tiskalnik ne bi zmogel premostiti sam.
Ključni nasveti za prakso
3D tisk je danes zaradi inženirskih polimerov postal resnično uporaben pripomoček, ne le orodje za izdelavo okraskov. Tudi preprost del iz PLA+ lahko, če je pravilno zasnovan glede na proces izdelave, prenese presenetljivo zahtevne pogoje.
Za boljše rezultate v vsakdanjem delu s SOLIDWORKS:
- Serijsko tiskajte več variant naenkrat, da poenostavite prototipiranje.
- Upoštevajte višino plasti in širino šobe za optimizirane poti orodja.
- Načrtujte z mislijo na podporne strukture, da lahko izkoristite napredne tehnike rezalnika, kot je kombinacija PETG/PLA.
- Vgravirajte podatke o delu neposredno na izdelek, da bo vsaka fizična iteracija enostavno sledljiva in ponovljiva.
Če navade v SOLIDWORKS prilagodite dejanskim omejitvam in prednostim postopka FDM, boste prihranili čas, znižali stroške in izdelali funkcionalne dele, ki bodo zdržali marsikaj.