Puste części, otwory ewakuacyjne i uwięziony proszek w SLS

Dlaczego zamknięte wnęki stanowią problem w SLS

Podczas drukowania cała komora jest wypełniana warstwa po warstwie proszkiem PA 12, a laser spaja tylko przekroje części. Cała reszta pozostaje luźnym proszkiem: wokół części i wewnątrz każdej wnęki. Po wydrukowaniu luźny proszek jest usuwany poprzez odpylanie i kulkowanie szklane. Działa to jednak tylko tam, skąd proszek może się wydostać. Wnęka zamknięta ze wszystkich stron zatrzymuje proszek na stałe:

• część jest cięższa niż w projekcie,
• luźny proszek może grzechotać lub wyciec później przez pęknięcie,
• część może zachowywać się inaczej pod wpływem wibracji lub ciepła,
• i nie ma sposobu na sprawdzenie ani wyczyszczenie wnętrza.

Co sprawdza kalkulator

Gdy przesyłają Państwo model, analiza w przeglądarce szuka zamkniętych wnęk, w tym wewnętrznych powłok otaczających puste przestrzenie. Jeśli znajdzie zamknięte komórki wewnętrzne, wyświetli czerwone ostrzeżenie: nie można z nich usunąć proszku. Typowymi przyczynami są części wyeksportowane ze slicerów do druku z filamentu z zamkniętym wypełnieniem oraz pełne modele z wewnętrzną pustą przestrzenią w celu zmniejszenia wagi. Przegląd projektu oferuje wtedy trzy możliwości:

1. dostosowanie projektu do technologii SLS (otwory ewakuacyjne, otwarta struktura siatkowa, lite ściany), co mogą dla Państwa zrobić specjaliści z prototype.builders,
2. wydrukowanie go zgodnie z projektem w technologii filamentowej z materiału innego niż PA 12,
3. samodzielne dodanie otworów ewakuacyjnych i ponowne przesłanie: co najmniej dwa na zamkniętą komórkę, każdy o średnicy co najmniej 5 mm.

Podgląd wycenia część z zamkniętymi wnękami jako litą bryłę. Kalkulator oflagowuje również cienkie ściany: lite obszary cieńsze niż około 0,8 mm mogą nie zostać wydrukowane niezawodnie.

Jak prawidłowo wydrążyć część

Otwory można później zaślepić, jeśli wygląd ma znaczenie, na przykład za pomocą wciskanego kołka lub zaślepki; należy zaprojektować dla niej małe gniazdo.

Siatki i struktury wewnętrzne

Technologia SLS pozwala na drukowanie siatek i struktur wewnętrznych typu gyroid bez podpór. Warunkiem jest, aby struktura była otwarta na zewnątrz, co pozwoli na usunięcie proszku. Siatka za zamkniętą powłoką to typowy projekt dla druku z filamentu i wymaga otworów ewakuacyjnych lub otwartej powłoki. Bardzo drobne siatki są trudne do czyszczenia; należy zachować wystarczająco duże otwory i pręty, aby umożliwić usunięcie proszku i kulkowanie.

Kiedy drążenie pozwala zaoszczędzić pieniądze

Cena części SLS zależy głównie od objętości stopionego materiału, przestrzeni, jaką część zajmuje w komorze, oraz wykończenia. Wydrążenie grubej części zmniejsza objętość stopionego materiału, czasami drastycznie. Pełny blok o wymiarach 80 × 80 × 80 mm i ten sam blok wydrążony do ścianek o grubości 2 mm zajmują tyle samo miejsca w komorze, ale ten wydrążony zużywa tylko ułamek materiału. Przewodnik Koszty druku 3D SLS wyjaśnia czynniki wpływające na cenę; kalkulator natychmiast pokaże efekt, gdy prześlą Państwo obie wersje.

Kiedy pełna część jest lepszym wyborem

• Małe części: poniżej kilku centymetrów ścianki i otwory pozostawiają niewiele miejsca na drążenie.
• Obszary poddawane dużym obciążeniom: należy zachować materiał tam, gdzie przebiega obciążenie, i używać żeber zamiast cienkiej powłoki.
• Części, które muszą być uszczelnione lub czyszczone: otwory ewakuacyjne i powierzchnie wewnętrzne tworzą dodatkowe miejsca na brud i wilgoć.
• Dokładne grube przekroje czasami i tak zyskują na wydrążeniu: grube, pełne obszary kurczą się bardziej podczas stygnięcia, więc powłoka z żebrami może być dokładniejsza niż pełny blok.

Dokładność i skurcz zostały omówione w artykule Tolerancje i luzy SLS; ogólne zasady dotyczące ścianek i detali znajdują się w Wytycznych projektowania SLS.

Szczeliny i ruchome części to również wnęki

Ta sama logika dotyczy przegubów drukowanych w całości (print-in-place): szczelina między sworzniem a jego gniazdem jest pełna proszku po wydrukowaniu i musi być otwarta na zewnątrz. Zasady dotyczące zawiasów, łańcuchów i przegubów kulowych znajdują się w artykule zawiasy i ruchome zespoły drukowane w całości.

Waga i wyważenie

Drążenie zmniejsza również wagę, co ma znaczenie w przypadku urządzeń przenośnych, części dronów i ruchomych części maszyn. Materiał PA 12 jest już lekki w porównaniu z metalami, a wydrążona część z żebrami może być jeszcze lżejsza. Należy pamiętać, że otwory ewakuacyjne i wewnętrzne żebra przesuwają środek ciężkości; w przypadku wyważonych części obrotowych otwory należy umieszczać symetrycznie.

Lista kontrolna

• Brak zamkniętych wnęk lub co najmniej dwa otwory ewakuacyjne o średnicy co najmniej 5 mm na każdą wnękę.
• Otwory ewakuacyjne na przeciwległych końcach, na powierzchniach, które nie mają znaczenia.
• Równe ścianki, zazwyczaj od 1,5 do 3 mm; nic cieńszego niż około 0,8 mm.
• Wewnętrzne siatki otwarte na zewnątrz.
• Brak wypełnienia wyeksportowanego ze slicera do filamentów.
• Proszę sprawdzić ostrzeżenia o wnękach i cienkich ściankach w kalkulatorze po przesłaniu pliku.

Najczęściej zadawane pytania

Czym jest uwięziony proszek w technologii SLS?

Niestopiony proszek, który jest zamknięty w zamkniętej wnęce części. Nie można go usunąć po wydrukowaniu, dodaje wagi i sprawia, że część zachowuje się inaczej niż zaprojektowano. Kalkulator ostrzega o zamkniętych wnękach, gdy prześlą Państwo model.

Ilu otworów ewakuacyjnych potrzebuje wydrążona część SLS?

Analiza projektu w kalkulatorze sugeruje co najmniej dwa otwory ewakuacyjne na każdą zamkniętą komórkę, każdy o średnicy co najmniej 5 mm. Dwa otwory pozwalają na wlot powietrza podczas wysypywania się proszku; większa liczba i większe rozmiary otworów ułatwiają usuwanie proszku z dużych lub skomplikowanych wnęk.

Czy wydrążenie części SLS sprawia, że jest ona tańsza?

Często tak, ponieważ cena zależy głównie od objętości stopionego materiału. Wydrążona część o ściankach grubości kilku milimetrów zużywa znacznie mniej materiału niż lity blok. Przestrzeń, jaką część zajmuje w komorze, nie ulega zmianie.

Czy mogę wydrukować część z wewnętrzną strukturą siatkową?

Tak, jeśli struktura siatkowa jest otwarta, aby proszek mógł się wysypać. Siatka wewnątrz zamkniętej powłoki zatrzymuje proszek i jest typowa dla projektów tworzonych pod druk z filamentu; należy dodać otwory ewakuacyjne lub otworzyć powłokę.

Dlaczego kalkulator twierdzi, że moja część wygląda na zaprojektowaną dla FDM?

Slicery do filamentów wypełniają części zamkniętymi komórkami wewnętrznymi (wypełnienie). W technologii SLS takie komórki zatrzymują proszek. Kalkulator oznacza je i oferuje opcje: dostosowanie projektu, dodanie otworów ewakuacyjnych lub wydrukowanie go w obecnej formie w innej technologii.

Czy wydrążona część jest słabsza?

Wydrążona część o odpowiednich ściankach może być sztywna i wytrzymała, zwłaszcza z wewnętrznymi żebrami. W przypadku części poddawanych dużym obciążeniom lepszym wyborem są lite przekroje lub żebra w miejscach przenoszenia obciążeń.