Crea parti in serie con la stampa 3D di Carbon
Suggerimenti su come progettare per la tecnologia di produzione additiva di Carbon e su come Carbon si posiziona rispetto alla stereolitografia e alla stampa 3D Multi Jet Fusion
La sintesi digitale della luce (DLS) è la tecnologia di punta dell'azienda di produzione digitale Carbon. Consente di stampare rapidamente in 3D parti in plastica con materiali di qualità. La tecnologia DLS utilizza la luce per modellare la forma 3D delle parti stampate, che vengono poi sottoposte a un processo di polimerizzazione termica che le porta alle proprietà finali del materiale. Combinando questi processi, la tecnologia di produzione additiva di Carbon è in grado di combinare la velocità e la libertà di progettazione dei processi di stampa 3D a polimerizzazione leggera con proprietà superiori dei materiali plastici, tipicamente non possibili con la stampa 3D.
Progettazione per la tecnologia di stampa 3D di Carbon
La maggior parte delle tattiche utilizzate per ridurre la deformazione nello stampaggio a iniezione si applicano anche alla stampa 3D. Il mantenimento di spessori uniformi delle pareti, l'aggiunta di raggi agli angoli interni e la costruzione di nervature di supporto contribuiscono alla stabilità dimensionale delle parti in carbonio e riducono la deformazione dei pezzi.
La tecnologia del carbonio eccelle nelle geometrie di tipo reticolare, ma fatica con le grandi sezioni trasversali causate da parti voluminose e spesse. Evitate pareti spesse e, idealmente, rimanete al di sotto dei 2,54 mm di spessore. Provate a scavare le parti, ad aggiungere reti o nidi d'ape o fori per eliminare i materiali non necessari alla funzionalità del pezzo.
Le superfici a 45 gradi o più rispetto al piano di stampaggio generalmente non richiedono supporti. L'esecuzione delle pareti a 45 gradi in alto e in basso, anziché con angoli di 90 gradi, consente di ottenere un pezzo più preciso e richiede meno supporti. Inoltre, l'aggiunta di un raggio agli angoli interni ed esterni spesso riduce o elimina la necessità di supporti su molti pezzi.
Nella stessa ottica, ecco alcune importanti considerazioni sul dimensionamento e sulla progettazione quando si utilizza Carbon:
Metriche | ||
Dimensioni Massime | 187.96mm x 116.84mm x 325.12mm (400 mm x 250 mm x 260mm² for EPX 82) |
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Spessore dello strato | 0.1 mm | |
Dimensione minima dell'elemento | Spessore della parete strutturale | 2.5 mm |
Pareti sostenute (nervature, sporgenze, ecc.) | 1.0 mm | |
Elementi positivi | 0.5 mm | |
Elementi negativi e fori | 0.6 mm |
DLS di Carbon vs. Stereolitografia
La tecnologia di Carbon è un processo di stampa 3D a “fotopolimerizzazione in vasca”, che la colloca nella stessa famiglia tecnologica della stereolitografia (SLA). Fondamentalmente, ciò significa che costruisce parti polimerizzando liquidi in un solido esponendoli selettivamente alla luce. Tuttavia, Carbon si differenzia dalla SLA per una serie di aspetti:
- Carbon emette luce attraverso un chip di proiezione digitale della luce (DLP), simile al modo in cui un proiettore proietta un'immagine su uno schermo. Questo è in contrasto con il modo in cui la SLA disegna le caratteristiche, che è un singolo punto dello spazio alla volta con un laser. Le implicazioni di ciò sono che Carbon può stampare molto più velocemente (proprio come si può imprimere un'immagine più velocemente di quanto si possa disegnare), ma questo comporta un compromesso per quanto riguarda la precisione e la finitura della superficie.
- La tecnologia di Carbon costruisce essenzialmente “al contrario” rispetto alla SLA convenzionale. Per facilitare questa operazione, Carbon emette la luce utilizzata per la polimerizzazione attraverso un vetro trasparente sul fondo della vasca della resina. Ancora una volta, si tratta di un compromesso. La costruzione in questo modo consente a Carbon di costruire più velocemente, ma richiede anche supporti più robusti.
- Esistono altri sistemi che stampano i pezzi “a testa in giù” come Carbon, ma Carbon ha una particolarità: il vetro attraverso cui passa la luce è anche permeabile all'ossigeno. Questo è importante perché il fotopolimero liquido non polimerizza in un solido se è saturo di ossigeno. Normalmente i sistemi di questo tipo richiedono di staccare fisicamente i pezzi da questo vetro perché sono effettivamente incollati a ogni strato, ma Carbon è in grado di farlo senza essere così brusco con i pezzi. L'ossigeno impedisce alla resina immediatamente fuori dal vetro di polimerizzare, consentendo al pezzo di sollevarsi senza doverlo strappare fisicamente dalla lastra su ogni strato. Questo miglioramento non solo migliora significativamente la velocità di stampa, ma riduce anche i supporti necessari.
- Storicamente, i materiali per la fotopolimerizzazione al tino non erano noti per la loro resistenza e longevità. Poiché questa tecnologia crea fondamentalmente pezzi con la luce, i materiali erano naturalmente sensibili alla luce. Le parti realizzate tramite SLA sono in genere così sensibili ai raggi UV che possono scolorire dopo poche ore di esposizione alla luce solare. Tuttavia, Carbon ha trovato una soluzione unica a questo problema. Le resine uniche della tecnologia combinano aspetti non solo dei fotopolimeri, ma anche degli uretani bicomponenti. Ciò significa che i pezzi realizzati con Carbon richiedono un ciclo termico dopo la costruzione per raggiungere le proprietà finali, ma li rende molto più durevoli.
- Infine, in termini di utilizzo, le parti prodotte con la tecnologia Carbon possono essere impiegate sia per prototipi funzionali che per pezzi di produzione finali. In genere le parti SLA sono più economiche e precise per la prototipazione rapida, ma il processo con Carbon offre ulteriori proprietà dei materiali che l'SLA non offre. I materiali offerti con la tecnologia di Carbon sono molto più durevoli, resistenti ai raggi UV e alle sostanze chimiche rispetto ai materiali SLA. Se i prototipi sono destinati ad ambienti difficili, il processo di Carbon può essere l'opzione migliore.
DLS di Carbon vs. Multi Jet Fusion
Sia Carbon che Multi Jet Fusion (MJF) sono adatti per i prototipi funzionali e per la produzione in piccole serie, ma quando è opportuno utilizzare l'uno o l'altro? Ecco alcuni elementi da considerare:
Materiali. I materiali offerti dalle due tecnologie sono molto diversi. MJF stampa pezzi in nylon 11, 12 e TPU. Questi materiali in nylon sono sia moderatamente rigidi che flessibili e hanno una notevole resistenza agli urti. Noi di Protolabs offriamo quattro materiali in carbonio, tra cui il poliuretano rigido e il poliuretano flessibile. Il poliuretano rigido è simile al materiale MJF in termini di rigidità, ma offre una flessibilità superiore. Il poliuretano flessibile è meno rigido ma offre un'enorme flessibilità ed è simile al polipropilene stampato per quanto riguarda le proprietà del materiale.
Fori, scanalature, canali. Sebbene la dimensione minima degli elementi di entrambe le tecnologie sia simile (circa 0,5 mm), il carbonio è molto più abile nel formare “spazi negativi” come fori, fessure e canali. Ciò è dovuto alla polvere utilizzata nella MJF, che è difficile o impossibile da rimuovere da piccoli spazi. Se il progetto del pezzo presenta diversi fori o canali complessi, è probabile chper Carbon.
Dimensioni del pezzo. Nello stabilimento Protolabs, Carbon può produrre pezzi più grandi rispetto alla MJF. Se il pezzo è più grande di 284 mm x 380 mm x 380 mm, potrebbe essere necessario stamparlo tramite DLS perché potrebbe essere troppo grande per la piattaforma MJF; in alternativa, la nostra rete potrebbe essere in grado di supportarlo.
Applicazioni per della tecnologia di stampa 3D DLS di Carbon
Carbon è una delle migliori tecnologie disponibili per la stampa 3D di parti in plastica per la produzione di bassi volumi. Le parti non voluminose con una complessità da moderata ad alta sono in genere buone candidate per questa tecnologia. Anche se le caratteristiche critiche possono essere “aggiustate” per migliorare le tolleranze, Carbon ha tolleranze meno rigide rispetto allo stampaggio a iniezione, quindi i pezzi da stampare non dovrebbero richiedere tolleranze troppo strette.
Carbon è spesso utilizzato per progetti complessi e difficili da stampare e per componenti durevoli stampati in 3D per applicazioni finali. Alcuni dei prodotti recenti più noti di Carbon includono il lavoro con Adidas e la sua scarpa da corsa AlphaEdge 4D, un casco da calcio Riddell e una sella ad alte prestazioni per ciclisti. Le parti prodotte con la tecnologia di Carbon vengono utilizzate regolarmente anche nei settori del medicale e del dentale.
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