我們已經為Nexa3D的LSPc 3D打印過程匯編了我們的頂級設計技巧。請繼續(xù)閱讀，了解更多關于您需要牢記的指導方針，以便成功使用LSPc技術！ ? Xometry很高興為您提供Nexa3D LSPc印刷工藝是我們廣泛的增材制造菜單的一部分Xometry即時報價引擎！與任何制造過程一樣，考慮到技術的獨特方面，仔細設計您的組件以確保最成功的結果是至關重要的。這就是為什么我們匯集了我們的頂級設計技巧，以便您可以使用LSPc在3D打印方面領先一步！在以下章節(jié)中，我們將討論以下與設計相關的主題: 洞 壁厚 線 文本特征 中空和杯狀幾何形狀 ? 提示#1:孔的直徑和深度 ? LSPc使用光固化樹脂或光敏聚合物來制造零件。設計者應該考慮表面張力和固化穿透等因素。如果孔太小，它可能會因固化而關閉。同樣，太深或沒有適當排水的孔可能會在印刷后保留過多的樹脂，這些樹脂可能會在后處理的UV固化階段固化。建議的最小孔尺寸將根據孔是否貫通以及材料的透明度而有所不同。下面的圖表可以幫助指導你如何相應地確定球洞的尺寸。 專業(yè)提示:避免大孔縱橫比和盲孔。盡可能在盲孔底部增加通風孔，以幫助在清潔過程中排出多余的未固化樹脂。 ? LSPc的鉆孔建議 ? 結構特點 被推薦的 可實現(xiàn)* 盲孔深度 < 3x Hole Diameter < 8x Hole Diameter 通孔長度 < 8x Hole Diameter < 25x Hole Diameter 垂直孔徑 > 0.8毫米 > 0.3毫米 非垂直孔徑 > 1毫米(不透明樹脂) > 2mm(透明樹脂) > 0.6毫米 *可通過特殊清洗技術實現(xiàn)，這可能會導致額外的交付時間。 ? 技巧#2:壁厚 ? 與大多數(shù)制造工藝一樣，應避免在印刷或后處理過程中可能破裂的薄壁。然而，設計師還應記住，由于樹脂固化時產生的放熱反應，過厚的壁可能會保留大量熱量，甚至會阻止完全固化。最佳做法是平衡墻壁厚度，使其既不太厚也不太薄。薄至0.5毫米的獨立墻是可能的；然而，越接近這個厚度，失敗的風險就越大。厚度大于25毫米的較厚零件或壁是可能的，但可能需要較慢地印刷以控制熱量和收縮。 ? 專業(yè)提示:保持墻壁厚度在1毫米至5毫米之間，并盡可能保持一致。間距為25:1的支撐肋(即，對于1毫米厚的墻壁，每25毫米設置一個肋)有助于加固墻壁。 ? 技巧3:線程 在LSPc印刷零件中設計螺紋特征時，需要考慮固化、方向和支撐結構。該技術適用于大螺紋形式，如瓶蓋。然而，較小螺紋的較細螺距可能會變得具有挑戰(zhàn)性。 對于該技術的線程，我們建議遵循以下準則: 盡可能使用較大的螺紋，如M10x1.5或3/8-16 UN；避免低于M4x0.7或#8-32 UN 當垂直于構建平臺定向時，印刷線的分辨率最高 對于功能性螺紋，固化后用絲錐或板牙追；請注意，印刷的螺紋可能會因重復緊固而磨損 對于較小的螺紋或使用金屬螺栓和螺釘緊固時，使用金屬嵌件，如壓配合或熱固嵌件 ? 技巧4:文本特征 ? 文本可以浮雕，使其從表面突出，也可以雕刻，使其位于表面之下。無論是哪種情況，字符高度和線寬都應該是設計中要考慮的主要因素。線寬是指構成字符的線條的粗細或寬度，其中字符高度是字符從上到下的總垂直尺寸。如果這些方面中的任何一個過于精細，它們可能無法正確解析，從而導致文本難以辨認。請參考下表中的指南，以確保您的文本功能設計適合該流程。 專業(yè)提示:避免使用書法或襯線字體，因為它們通常有狹窄的元素。 ? LSPc的文本建議 ? 文本參數(shù) 建議 可實現(xiàn)* 字符高度 > 4毫米 > 2.5毫米 浮雕高度或雕刻深度 > 0.5毫米，或等于線寬 > 0.25毫米 線條寬度 > 0.4毫米 > 0.25毫米 *基于構建方向、字體和其他印刷變量可實現(xiàn)。 ? 技巧5:空心和杯狀幾何形狀 ? 在打印時，考慮零件幾何形狀如何與零件周圍未使用的樹脂相互作用非常重要。例如，如果您的零件有一個空心部分，樹脂可能會被困在零件內，導致固化過程中的缺陷和問題。當z軸作為打印過程的一部分上升和下降時，向大桶打開打印的杯形特征會產生真空力，該真空力會吸起樹脂并對其加壓，從而導致打印問題。策略性設計的排水孔有助于緩解這些問題。 請遵循以下指南，了解在設計中添加排水孔的最佳實踐: 使用多個尺寸至少為3毫米的排水孔 如果只有一個排水孔，尺寸至少為5毫米 將排水孔放在角落或液體自然流向的地方 在杯形特征的底部增加通風孔，以避免吸力；使它們的直徑為封閉體積跨度的10%,以確保它們的大小相應

我們一直在實驗室中測試Method X 3D打印機，現(xiàn)在是時候告訴您我們的發(fā)現(xiàn)了。 ? Method X 3D打印機背景 Method X是MakerBot品牌的旗艦3D打印機。我說品牌是因為MakerBot公司與Ultimaker合并，創(chuàng)造了新的UltiMaker。在那里，「MakerBot」是專業(yè)3D打印機系列的品牌。 Method X是一款全封閉式專業(yè)3D打印機，注重打印質量。本機器具有許多功能，可確保打印非常精確。 ? Method X 3D?打印機規(guī)格與功能 Method X?有多種變體，包括大型版本、碳纖維版本和基礎版本。我們測試了方法?X，即非?CF?版本。 Method X?是一款雙擠出機，建造體積為?152 x 190 x 196?毫米，略小于普通桌上型?3D?打印機的建置體積。如果僅使用單一材料，建造體積會增加到?190 x 190 x 196?毫米，但這不是您在Method X?上經常做的事情。 有一個五英寸的彩色觸控熒幕顯示器，可以通過它來操作機器。然而，正如您將看到的，大部分的操作都是透過云端服務進行。 熱端接受?1.75?毫米燈絲，噴嘴為標準?0.4?毫米直徑。這樣可以生產小至?0.02?毫米的層。 熱端與擠出機整合在一起，被稱為「智慧擠出機」。它們被視為消耗品，并有多種變體以涵蓋各種材料類型。 Method X雖然是桌上型設計，但重量卻相當重，接近30公斤。它需要?800W?的功率，比典型的?3D?打印機高一些。然而，這是有原因的：建造室被主動加熱。 在正常操作中，構建室被加熱至?90°C，基本上消除了打印時的熱梯度。這使得翹曲基本上不可能發(fā)生。當零件從成型室中取出時，它們會在各個方向上均勻冷卻。據制造商稱，這使得能夠生產尺寸精確的零件。 Method X 3D?打印機拆箱與組裝 Method X 3D打印機的大型運輸箱?[來源：Fabbaloo] ? Method X包裝得非常好。3D打印機制造商的包裝有問題的日子似乎已經一去不復返了：我們已經很多年沒有看到問題了，而這里的?Method X卻完好無損。 Method X 3D?打印機上的便利開箱器?[來源：Fabbaloo] 我們真的很欣賞?Method X?的裝箱。它相當重，所以你真的不想把它從低矮的盒子里拿出來。相反，他們有這些夾子，當它們被啟動時，可以讓盒子的整個頂部向上滑動。 未裝箱的?Method X 3D打印機?[來源：Fabbaloo] 這就是您所看到的：一臺包裹好的機器，一旦暴露就很容易取出。 Method X 3D?打印機隨附的零件?[來源：Fabbaloo] 由于?Method X?已完全組裝完畢，除了電源線、工具和智慧擠出機之外，實際上沒有太多單獨的零件。 Method X 3D?打印機內的神秘盒子?[來源：Fabbaloo] 這個盒子還蠻有趣的。通常?3D?打印機會附帶一個裝滿零碎零件的盒子，所以我很好奇這個盒子里裝的是什么。 Method X 3D打印機內的空盒子?[來源：Fabbaloo] ? 沒有什么！盒子只是填充物。驚喜！ 撕掉Method X 3D打印機上的運輸膠帶?[來源：Fabbaloo] 與其他一些?3D?打印機不同，需要松開或切斷的東西相對較少。在這里，我們看到擠出機管已被膠帶粘住以便運輸。 用于Method X 3D打印機的雙智能型擠出機?[來源：Fabbaloo] 必須安裝智慧擠出機，所以我們必須立即開始工作。 Method X 3D?打印機上智能型擠出機的安裝點?[來源：Fabbaloo] 它們非常容易安裝；他們只是卡入這些安裝座。但是，您必須清楚哪一個進入哪個插槽。幸運的是，一切都被標記得非常好。 從Method X 3D打印機上的智能型擠出機上剝離薄膜?[來源：Fabbaloo] 雖然很難注意到，但智慧噴頭的正面有一些保護膜，使用前應將其除去。 取下Method X 3D打印機上的保護蓋?[來源：Fabbaloo] 我們還看到了這些保護熱端的塑膠蓋，我們將它們與其余的包裝材料一起移除。 將智能型擠出機卡入?Method X 3D?打印機?[來源：Fabbaloo] 智能型擠出機可輕松卡入到位 為Method X 3D打印機連接智能型擠出機?[來源：Fabbaloo] 安裝后，必須將細絲管連接到擠出機。請務必使用正確的管子，因為它們各自通往Method X?底部的編號材料艙。 在Method X 3D打印機上完成智能型擠出機安裝?[來源：Fabbaloo] ? 這就是安裝智慧擠出機后的樣子，我們準備啟動?Method X。 準備啟動Method X 3D打印機?[來源：Fabbaloo] Method X的組裝非?？焖偾液唵?。

我們繼續(xù)對?Method X 3D?打印機進行設定、校準和操作。 Method X 3D?打印機設定與校準 開啟?Method X 3D?打印機電源?[來源：Fabbaloo] 過了一會兒，Method X?啟動了，熒幕也啟動了。 Method X 3D?打印機上的熒幕設定精靈?[來源：Fabbaloo] 正如預期的那樣，有一個智慧向導可以引導您完成機器的配置和設定。 我們遇到的一個問題是觸控熒幕在初始設定過程中非常滯后。這令人費解，但在韌體升級后，問題似乎消失了。我預計今后沒有人會看到這個問題。 在?Method X 3D打印機上設定時區(qū)?[來源：Fabbaloo] 我們必須設定時區(qū)。這是一件小事，但據我記得，我以前從未需要在?3D?打印機上設定時區(qū)。這可能需要幫助協(xié)調與云端管理系統(tǒng)的時間。 在Method X 3D?打印機上「安裝擠出機」[來源：Fabbaloo] 哦哦！現(xiàn)在，Method X?要求我們安裝智慧擠出機。但我們已經自己做到了。我們發(fā)現(xiàn)這有點不尋常。通常3D打印機必須在通電前組裝，所以我們將它們組裝在一起是「自然」的。然而，MakerBot?似乎假設了不同的事件順序。 回想起來，這可能是由于智能型擠出機是一種消耗品的概念：它并不像其他?3D?打印機那樣真正成為機器的永久部分。 下一步是調平床，這是自動完成的。然而，這樣做的方法卻相當獨特。您不必像其他?3D?打印機那樣探測表面，而是必須卸下打印托盤。 Method X 3D?打印機上未覆蓋的調平槽?[來源：Fabbaloo] 這會暴露底板上的一個空腔，這就是在調平過程中噴嘴的位置。我不確定這是如何工作的，但我們在之后的打印操作過程中沒有遇到調平問題。 在?Method X 3D?打印機上完成平整?[來源：Fabbaloo] 機器通知我們平整已經完成，現(xiàn)在可以裝填了。 用于?Method X 3D?打印機的?ABS-R?材料?[來源：Fabbaloo] 對于這臺機器，我們只能使用兩種不同的材質：ABS-R。這是?MakerBot?的特殊?ABS?混合物，與其可溶性支撐材料一起使用。必須將其裝入材料艙（另一個艙用于支撐材料）。材料線軸包裝在緊密的箔袋中。 Method X 3D?打印機的線軸中有大量干燥劑?[來源：Fabbaloo] 我們注意到?ABS-R?的中心輪轂中儲存了大量干燥劑。這比第三方線軸通常發(fā)現(xiàn)的要多得多。ABS?也不以吸收水分而聞名，因此這似乎很不尋常。 Method X 3D?打印機的材料袋含有更多干燥劑?[來源：Fabbaloo] 事實上，ABS-R?線軸的鋁箔袋中含有更多的干燥劑。這些都是大袋的東西，肯定會在運輸過程中保持材料干燥。 在?Method X 3D?打印機上載入耗材?[來源：Fabbaloo] 只要將線軸放入正確的托架中，裝載材料就很容易。它們被標記為“1”和“2”，其中“1”用于模型材料，另一個用于支撐材料。 Method X?將自動拾取燈絲并為您一路送入機器。無需像許多其他?3D?打印機那樣推動它。 用于?Method X 3D?打印機的?RapidRinse?可溶支撐材料?[來源：Fabbaloo] 我們的支撐材料是?MakerBot?的?RapidRinse，這是一種強大的可溶性支撐材料。這個想法是簡單地洗掉支撐物，而不是費力地把它摘下來。我們很有興趣測試這個功能。支撐材料以完全相同的方式加載。 比較?Method X 3D?打印機的耗材容量?[來源：Fabbaloo] 我們應該指出的一件事是，方法?X?的線軸容納的材料比您預期的要少得多。業(yè)界標準是1kg線軸，偶爾也會看到750g。此處?ABS-R?線軸僅承受?650?克，RapidRinse?線軸甚至更小，為?450?克。這種支撐材料的價格也相當昂貴，每卷?119?美元，即?264?美元/公斤。 準備好雙噴嘴，在?Method X 3D?打印機上滴水?[來源：Fabbaloo] 此時，我們的擠出機已準備就緒，盡管我們注意到支撐噴嘴有一點滴水。稍后會詳細介紹這一點。 在?Method X 3D?打印機上制作的第一次打印作品?[來源：Fabbaloo] 我們的第一個打印是一個簡單的校準立方體，它具有出色的質量，特別是對于?ABS?材料。 Method X 3D?打印機操作 Method X?相對輕松，但我們確實遇到了一些您應該注意的問題。 Method X 3D?打印機上的正常打印進度畫面?[來源：Fabbaloo] ? Method X?的前面板始終顯示機器的目前狀態(tài)。有一個狀態(tài)面板，如果您仔細觀察，您會發(fā)現(xiàn)它可以向左或向右滑動以獲取更多詳細信息。 Method X 3D?打印機上的作業(yè)完成訊息?[來源：Fabbaloo] 作業(yè)完成后，前面板會提供您信息。然而，真正的通知是透過云端系統(tǒng)進行的，我們稍后將對此進行探討。 Method X 3D?打印機上的獨特角落視圖?[來源：Fabbaloo] ? Method X?的一個獨特特征是角落。這可能是我們見過的唯一具有完全透明角落的機器，可以清晰地看到建造室內的動作。 Method X 3D?打印機托盤的便利對齊槽口?[來源：Fabbaloo] 成型托盤采用磁性吸附，非常易于安裝。在這里您可以看到一個凹口，每次安裝時它都會完美對齊。 請注意，建造表面可能會磨損，您需要不時更換黏合劑。它只是貼在實際托盤上的貼紙，并且易于更換。 移除?Method X 3D?打印機上已完成的打印件?[來源：Fabbaloo] 打印完成后，操作員會抬起橡膠打印托盤并扭轉它以釋放打印件。但是，請記住，建造室的溫度可以達到?90°C，因此這與其他?3D?打印機不同，您可以在完成后立即抓取打印。如果你這樣做的話，你的手指真的會被燙傷。 我建議使用手套，或者更好的是，讓打印件自行冷卻。然而，這可能需要一些時間才能完成。

我們繼續(xù)對?Method X 3D?打印機進行更多操作方面的研究。 Method X 3D?打印機上的噴嘴有點臟?[來源：Fabbaloo] ? 我們一直注意到的一件事是噴嘴經常變臟并收集塑膠。正如您將看到的，這將在稍后出現(xiàn)。 Method X 3D?打印機上的?Prime?塔被奇怪損壞?[來源：Fabbaloo] 我們注意到我們的主塔有時會受到輕微損壞。 Method X 3D?打印機上發(fā)現(xiàn)的奇怪缺陷?[來源：Fabbaloo] 在這里，您可以看到?3D?打印籃子的頂部邊緣略有損壞。我們多次看到此類質量問題，并想知道到底發(fā)生了什么。 最終我們意識到發(fā)生了什么事。 還記得我們在安裝過程中從智能型擠出機上取下的那些塑膠保護蓋嗎？它們不是包裝。它們是智能型擠出機的必需部分，可防止噴嘴上形成斑點。 如果沒有蓋子，廢料就會被拖到打印室周圍。通常他們最終會在一座主塔上解釋這個問題，有時他們會搞砸模型。 Method X 3D?打印機上重新安裝噴嘴蓋?[來源：Fabbaloo] 幸運的是，我們沒有扔掉包裝，而是能夠收回蓋子并按照上面的方式安裝它們。安裝后，這個問題就完全消失了。 不要丟掉那些帽子！ 可溶性支撐物再次滴落。我們經常發(fā)現(xiàn)該噴嘴有滴水，有時甚至在打印件上。最終我們意識到支撐材料的預設回縮設定僅為一毫米，這太低了。大概應該是5毫米。 Method X 3D?打印機上的雜散支撐材料?[來源：Fabbaloo] 經過幾周的操作后，我們開始看到類似上述的問題，其中支撐材料似乎沒有正確放置。 Method X 3D?打印機發(fā)生災難性打印故障?[來源：Fabbaloo] ? 有時打印作業(yè)會完全失敗，如此處所示。這個問題似乎與印刷品的幾何形狀有關。某些工作會失敗，而有些則不會。 最終我們意識到發(fā)生了什么事。事實證明，RapidRinse?材料在使用前必須絕對干燥。即使暴露幾天也會導致其失去一些功能。 我們的解決方案是將?RapidRinse?線軸放入附近的線材干燥機中放置一天。完成后，打印出來的效果非常完美。 這里的提示是，除非您連續(xù)打印，否則請將?RapidRinse?存放在烘干機中。如果您每天左右都放入新線軸，則可能不需要這樣做。 這也解釋了為什么線軸上裝有如此多的干燥劑。 我應該要提到的是，Method X?有自己的燈絲干燥周期：您可以將線軸放入已加熱的建造室中，然后將其烘烤至干燥。我們沒有使用此程序，因為使用獨立的烘干機并讓打印機忙于執(zhí)行其他工作更簡單。 我想知道為什么Method X?不簡單地重新引導一些熱氣流通過材料艙，從而自動干燥燈絲？ Method X 3D?打印機上通常會大量使用支撐材料?[來源：Fabbaloo] 我們來談談RapidRinse?材料。我們立即注意到的一件事是切片軟件往往會使用相當多的它。正如您在此圖中所看到的，零件通常周圍有支撐材料。這無疑會提高打印質量，但也會大幅增加打印成本。 Method X 3D?打印機上制作的浮動?3D?打印?[來源：Fabbaloo] RapidRinse?可以溶解在干凈的水中，所以我們就是這么做的。在這里您可以看到我們遇到的第一個問題：打印通常是浮動的！它們有些中空，而?Method X?非常擅長密封縫隙，因此空氣總是被捕獲。 Method X 3D?打印機上制作的浸沒式可溶支撐打印件?[來源：Fabbaloo] 解決方案是減輕印刷品的重量，使其完全浸沒。這個玻璃杯中的范例僅供示范之用。實際上，我們有一大桶水，對于重量，我們使用雷射切割機的金屬基質來將所有東西固定在水下。 從?Method X 3D?打印機制作的打印件中提取剩余的可溶性支撐物?[來源：Fabbaloo] RapidRinse?材料立即開始腐爛，通常需要大約一天的時間才能完全消失。然而，有時仍然有一些剩余的利基市場。接觸水后，這些斑點非常黏稠，您可能需要將它們拉出來，如圖所示。 使用?Method X 3D?打印機制作的艾菲爾鐵塔?3D?打印作品?[來源：Fabbaloo] 我們想看看?Method X?可以實現(xiàn)多少細節(jié)，因此我們縮小了艾菲爾鐵塔模型并印制了它。正如您在上面所看到的，打印時生成了大量的支援材料。 使用?Method X 3D?打印機制作的艾菲爾鐵塔打印結果?[來源：Fabbaloo] 沖洗掉支撐材料后，我們留下了這個，這不是特別好。不過，我并不感到驚訝：Method X?并不是像樹脂設備那樣設計為高分辨率機器。相反，它實際上是為生產機械零件而設計的。 ? 當我們測試?ABS-R?和?RapidRinse?時，需要注意的是，對于其他智慧擠出機，有相當多經過??認證的工程材料可以在方法?X?中使用。我們發(fā)現(xiàn)我們的打印結果非常出色，毫無疑問其他材料也有同樣的情況。 我們對?Method X?的一個不滿是它是一種非常慢的設備。打印所需的時間比其他機器要長得多，但這可能是尺寸精度的代價以及將噴嘴更換為可溶性支撐所需的時間。 CloudPrint?報告#3DBenchy在?Method X 3D?打印機上進行了?7?小時的打印作業(yè)[來源：Fabbaloo] 在這里你可以看到一個例子。我們嘗試對作業(yè)進行切片，以使用?ABS-R?的預設設定打印#3DBenchy。請注意，作業(yè)執(zhí)行時間估計長達七小時！

Method X 3D?打印機的?CloudPrint?熒幕截圖?[來源：Fabbaloo] Method X?的軟件系統(tǒng)是?CloudPrint，這是?MakerBot?幾年前設計的基于云端的系統(tǒng)。系統(tǒng)的云端特性讓您可以輕松操作?Method X，無論您身在何處：只要您有互聯(lián)網，您就是黃金。 CloudPrint?與您可能熟悉的任何其他切片系統(tǒng)非常不同。您知道?UltiMaker Cura?或?PrusaSlicer?嗎？這對你一點幫助也沒有；CloudPrint?就是那么不同。因此，我們在弄清楚該軟件的所有功能方面有點慢。 Method X 3D?打印機?CloudPrint?中的延遲室視圖?[來源：Fabbaloo] CloudPrint?可讓您載入?3D?模型、對其進行切片、將其傳送到打印機并監(jiān)控打印進度，所有這些都在一個界面中完成。還有一個隊列概念，當另一個作業(yè)處于活動狀態(tài)時，作業(yè)可以累積。完成后，即可啟動下一個作業(yè)。但是，您必須清理打印平臺板。 Method X?上有一個機載鏡頭，可以向您顯示印刷板，如這些影像中所示。然而，我們發(fā)現(xiàn)它只是間歇性地更新。我們經常刷新熒幕以誘導其更新。其他系統(tǒng)傾向于顯示更實時的操作視圖，但在?Method X?上似乎并非如此。 如果有人看到托盤上的零件并決定不啟動作業(yè)，這可能會出現(xiàn)問題?-?即使他們可以，因為托盤已被清除但未進行視覺更新。CloudPrint?應更頻繁地更新機器視圖。 工件與?Method X 3D?打印機上的主機塔重疊?[來源：Fabbaloo] 切片器的一個問題是它允許我們將主塔與模型重疊。在此范例中，打印因此失敗，我們必須重新運行作業(yè)。務必仔細檢查主塔的位置！ 切片系統(tǒng)非常擅長確保您選擇的材料和機器之間的匹配，這樣做是為了避免使用正確的打印設定檔出現(xiàn)問題。然而，我們有時發(fā)現(xiàn)我們的材料預設為其他材料，我們發(fā)現(xiàn)我們必須在每項工作中仔細檢查這一點。 乍一看，在?CloudPrint?中查看可能會遇到很大問題，因為預設設定似乎不允許您旋轉視圖。我們以這種方式操作了一段時間，直到后來我們發(fā)現(xiàn)在視圖設定的深處有一種方法可以更改預設行為。完成后，我們就能夠像所有其他切片器中通常所做的那樣正確旋轉視圖。 ? Method X 3D?打印機上?ABS-R 3D?打印的唯一平衡或可靠選項?[來源：Fabbaloo] 一個令人費解的限制是?ABS-R?材料缺乏“HQ”（高質量）選項。在這里你可以看到只有「Balanced」或「Solid」的選擇。我們不知道平衡是什么意思，但固體可能不會經常使用。然而，如果我們將材料切換為?ABS?而不是?ABS-R，則會突然出現(xiàn)“HQ”選項。這可能是由于缺乏制造商的配置。 Method X 3D?打印機打印結果 Method X 3D?打印機制作的絕佳?3D?打印瓶蓋?[來源：Fabbaloo] ? Method X?的打印結果非常出色，這很可能是由于系統(tǒng)中存在大量傳感器。它們用于協(xié)調打印過程中的活動，以確保達到適當?shù)馁|量，而且看起來效果很好。 完美契合：使用?Method X 3D?打印機制作的螺帽和螺栓?[來源：Fabbaloo] 我們印制了一些螺栓，它們配合得非常好。 Method X 3D?打印機上的完美同心度測試?[來源：Fabbaloo] ? 我們進行了同心度測試，兩個部件滑動在一起非常舒適。我們還沒有看到這個測試在任何其他機器上也能正常運作。零件尺寸精確的說法絕對正確。 Method X 3D?打印機制作的完美行星齒輪?3D?模型?[來源：Fabbaloo] 行星齒輪?3D?模型運作完美。對于這款流行?3D?型號的?ABS?版本來說，這是相當罕見的，除非一切都正確撥入。 將?Pantheon 3D?打印機（右）上的打印件與?Method X 3D?打印機上的打印件進行比較?[來源：Fabbaloo] 我們將使用?Method X?的?ABS-R?打印件與使用?Pantheon?機器打印的?PETG-CF?打印件的質量進行了比較。質量非常相似，但由于?ABS-R?材料的光澤，它們在視覺上可能看起來有點不同。 Method X 3D?打印機的理想零件?[來源：Fabbaloo] 這是方法?X?的完美零件的范例。它是紙巾分配器的支架臂，我們需要更換它。請注意，左側有一個非常非常小的傾斜度。使用?RapidRinse?支撐材料可以輕松處理這一問題，這使我們能夠平坦地打印該物品。 Method X 3D?打印機制作的零件完美貼合?[來源：Fabbaloo] 有趣的是：打印完成后，該零件就可以完美地卡入分配器中。零件的尺寸絕對完美，無需迭代。3D?打印零件幾乎總是需要迭代，但顯然Method X?的情況并非如此。 將?PLA?中的?Prusa MK3S?打印件（左）與?Method X 3D?打印機上的?ABS-R?進行比較?[來源：Fabbaloo] 在這里，我們在?Method X?上打印了一個類似的零件，并將其與?PLA?中的?Prusa MK3S?等效零件進行了比較。正如您所看到的，質量大致相同，這對于?ABS?來說是相當令人驚訝的。就質量而言，Method X?無疑是我們使用過的最好的?ABS?打印機。 Method X 3D?打印機最終想法 Method X?是一款不尋常的設備，其體驗與其他?3D?打印機截然不同。有時您幾乎必須從頭開始學習這些工具。云端打印非常不同。 Method X?能夠生產?FFF?設備中最優(yōu)質的零件，考慮到我們正在測試?ABS?材料，這一點更令人驚訝。與可溶性支撐相結合，人們可以輕松想象如何輕松生產高度復雜的?ABS?零件。 然而，Method X?的運作成本也相當昂貴，因為支援材料價格昂貴，而且軟件往往會使用大量支援材料。盡管如此，我確信在某些情況下成本不如質量重要，這可能是Method X?的最佳用途。 終極創(chuàng)客 MAKERBOT?Method?X 3D?打印機 ★初學者??3/10 ★愛好者??5/10 ★制作生產??8/10 最好的功能 ???打印質量 ???可溶性支撐 ???尺寸精度 問題 ???長絲干燥 ???營運成本高 ???打印速度慢 ? ?

《設計指南2.0》有什么新功能？ Stratasys復合解決方案團隊正在不斷評估新技術，表征性能并驗證最佳性能實踐，以增加價值并擴展FDM復合工具的應用程序。2.0版設計指南包括額外的材料數(shù)據、經驗測試結果、技巧、技巧、程序和新客戶案例研究。具體而言稀疏式結構、劃線建議、局部加固（用于插入件等）和其他機械特性數(shù)據已添加到本設計指南中。 ? ? 第1節(jié)-簡介和背景 ? 范圍 ? 本技術設計指南介紹了使用Stratasys FDM?技術添加制造復合材料疊層工具的設計、加工、制造和后處理技術和程序。應盡可能遵循本指南中討論的原則和提供的零件創(chuàng)建和實施要求。由于復合材料行業(yè)的各種最佳實踐，本設計指南的偏差可由個人用戶的專業(yè)知識自行決定。 ? ? 應用程序概述 ? FDM?（熔融沉積建模）正成為低成本快速生產低體積工具和制造輔助工具的首選技術。FDM技術也可用于生產高溫（>350°F[177°C]）、低體積的復合材料疊層和維修工具，以及高溫（<350°F[170°C]]）生產犧牲工具。 ? 相對于傳統(tǒng)的工具材料和方法，F(xiàn)DM在交付周期、工具成本和簡化工具設計、制造和使用方面具有顯著優(yōu)勢，同時能夠增加功能和幾何復雜性。本設計指南側重于手動上籃工具，但絕大多數(shù)原則和指南適用于其他以及處理方法。 ? 以下是生產FDM疊層工具的流程概述。有關流程中每個步驟的更多細節(jié)將在參考章節(jié)中提供。 ? 背景和目的 ? 高性能纖維增強聚合物基復合材料結構的傳統(tǒng)制造方法需要硬加工模具或心軸，以控制最終零件的表面輪廓。這些工具通常由金屬（鋁、鋼或因瓦合金）制成合金），盡管也使用諸如高溫工具板和專用復合工具材料之類的非金屬材料。無論材料如何，工具制造通常需要大量的勞動力和機械加工，這導致高成本、材料浪費、，相對簡單的形狀需要數(shù)周的較長交付周期，而更復雜的工具需要數(shù)月的交付周期。 ? 相比之下，F(xiàn)DM技術已經證明復合材料工具的成本和交付周期顯著降低，同時提供許多其他優(yōu)點，如設計自由和快速迭代，而不考慮零件的復雜性。已經成功多年來一直用于低體積復合材料疊層和維修工具應用。然而，由于缺乏材料，它的使用受到限制能夠達到航空航天和類似高性能結構所需的350°F（177°C）固化溫度，并且不存在設計知識和指導。 ? 復合材料工具的FDM 2.0 ? 關于材料限制，F(xiàn)DM ABS-M30/ASA、聚碳酸酯（PC）和ULTEM? 9085樹脂的有效溫度分別高達180°F（82°C）、270°F（132°C）和300°F（149°C）。隨著ULTEM 1010樹脂的引入，F(xiàn)DM技術在制造在超過350°F（177°C）的溫度和100 psig（690 kPa）的壓力下固化的復合材料結構方面表現(xiàn)出了許多優(yōu)勢。 ? 本設計指南提供了3D打印復合材料工具的設計、制造和準備的最佳實踐，以及相關的性能表征數(shù)據。 ? ? 注：盡管適用于其他材料和切片高度，但本指南中提供的數(shù)據和建議基于使用0.020英寸切片高度的ULTEM 1010樹脂制造的工具，除非另有說明。 ? ? FDM對復合材料工裝的好處 ? ? ?將交付周期從幾個月縮短到幾天 ? ?將工具成本降低50%以上 ? ?實現(xiàn)經濟高效的復合材料零件原型設計 ? ?通過增加功能簡化工具設計和制造 ? ?耐高溫高壓釜和烘箱固化循環(huán)【>350°F（177°C），100 psig（690 kPa）】 ? ?為復雜、受困的工具應用提供低麻煩的犧牲和清洗解決方案 ? ?允許無故障的設計更改和迭代 ? ?將工具質量減少80%以上（特別是相對于金屬工具） ? ? 應用程序最佳匹配 ? ? 此應用程序最適用于以下條件： ? ?所需的擱置和維修工具需要幾天，而不是幾個月 ? ?犧牲工具在中等溫度下固化【<350°F（177°C）】 ? ?零件體積相對較低（10s–100s與1000s） ? ?工具尺寸適合Fortus 900mc的建造體積? 3D打印機，盡管分段工具也已成功演示 ? ?可以調整刀具幾何形狀，以補償熱膨脹或受益于更高的CTE材料（例如，用于增加簾布層固結的外芯軸） ? ? 設計指南目標 ? ? 本設計指南主要旨在提供： ? ?FDM技術概述 ? ?相關材料的關鍵財產和特性 ? ?復合材料工具的優(yōu)勢和關鍵考慮因素 ? ?疊層工具的設計、施工和優(yōu)化的最佳實踐 ? ?文件準備、加工和制造的最佳實踐 ? ?后處理擱置工具的最佳實踐（準備和密封） ? ?用例示例 ? ?工具壽命和特性數(shù)據 ? ?犧牲工具介紹 ? 設計指南方法 ? 本指南分為幾個關鍵部分，為高效、成功地生產、準備和使用FDM復合材料疊層工具（以下簡稱“FDM復合工具”）提供了必要的信息。它提供了技術信息、材料財產和測試數(shù)據，以證明FDM復合工裝的性能。Stratasys與來自航空航天、汽車、體育用品和學術界的行業(yè)領導者和工具專家合作，對性能進行表征和驗證。提供了這些協(xié)作開發(fā)工作的關鍵用例和示例，盡管為了保護專有信息，合作伙伴身份往往被隱藏。 ? Aurora飛行科學公司（AFS）和Abaris培訓公司是兩個關鍵合作伙伴。AFS是航空和航空研究領域公認的領導者，專門從事專用飛機的設計和制造。在多個載人和無人飛機結構的開發(fā)和生產過程中，AFS與Stratasys合作，為復合工具和輔助工具（夾具、夾具、裝飾工具等）以及飛離零件實施FDM。Stratasys還與世界知名的高級復合材料培訓領導者Abaris Training密切合作，提供額外的技術投入、工具評估和FDM復合材料工具培訓課程的開發(fā)。 ? FDM概述 ? FDM是Stratasys獲得專利的增材制造技術，通過加熱和擠出熱塑性長絲逐層制造零件。FDM使用標準、工程級和高性能構建熱塑性塑料。 ? FDM過程從使用Insight處理CAD文件開始? 3D打印機附帶的軟件。該軟件允許用戶選擇構建的所有參數(shù)，從切片高度到零件方向，提供完整的零件定制功能。FDM機器能夠連續(xù)分配兩種材料：構成最終零件的主要模型材料和根據需要用于防止懸垂區(qū)域坍塌的次要支撐材料。由于Stratasys FDM支持該材料本身設計為具有犧牲性且易于拆卸，是一種實用的材料，可用于生產一次性的犧牲性疊層工具。第7節(jié)提供了更多關于犧牲擱置工具的信息。 ? FDM細絲被纏繞到罐中，罐將材料通過系統(tǒng)輸送到擠出噴嘴或“成型尖端”。成型尖端由液化器加熱，熔化材料，同時將其沉積在溫度控制室的兩個主水平軸（x，y）上，遵循數(shù)控刀具路徑。每層完成后，構建平臺垂直移動（z方向），為下一層在上面沉積騰出空間。 圖1-1：FDM打印機的主要組件。 ? 主要設計注意事項 ? 正如傳統(tǒng)疊層工裝的設計和施工方面因所用材料的不同而不同一樣，F(xiàn)DM復合工裝的有效設計和使用也取決于這些考慮因素： ? ?固化溫度 ? ?CTE ? ?精度和公差要求 ? ?工藝參數(shù)（固結壓力和真空裝袋 ? 方法） ? ?工具準備（密封） ? ?預期用途（工具壽命） ? 固化溫度 ? 復合材料結構的固化溫度是FDM材料選擇的一個重要因素。FDM材料能夠覆蓋廣泛的固化溫度范圍，如下一頁圖1-2所示。 ? 如圖1-2所示，ULTEM 1010樹脂具有相關FDM材料中最高的溫度能力。它還具有最低的CTE，使其成為大多數(shù)復合材料工具應用的首選。雖然由PC和ULTEM 9085樹脂制成的工具可以承受250°F（121°C）固化材料系統(tǒng)的固化循環(huán)，但ULTEM 1010樹脂仍然是將膨脹影響降至最低的最合適選擇。其他材料財產見第2節(jié)。 圖1-2：FDM工具材料的近似固化溫度能力。 ? 熱膨脹系數(shù) ? CTE是幾乎所有復合材料疊層工具的一個重要考慮因素，因為它會影響復合材料結構的最終物理形狀。表1-1列出了相關FDM材料以及常見常規(guī)工具材料的CTE。由于FDM材料的CTE相對較高，這是工具設計過程中的一個重要考慮因素。工具設計可以而且通常應該進行修改，以補償與高溫下的熱膨脹相關的尺寸變化。第3節(jié)提供了此類調整的示例。除了幾何補償外，CTE ? 工具和零件材料之間的差異也是影響工具類型（公工具和母工具）和潛在復雜性的因素。對于公工具，簡單地調整工具的尺寸以補償增長通常就足夠了。對于一些應用，例如用于纏繞/包裹的心軸，CTE可以有利地用于改善簾布層的固結并簡化心軸的移除。對于內螺紋工具，特別是那些輪廓陡峭、吃水深度較深的工具，需要格外小心，以確保零件能夠安全地從工具上移除，而不會造成損壞，并管理施加在由此產生的零件上的殘余應力。第6節(jié)提供了成功使用男性和女性工具的更深入的例子。 ? 有關如何修改工具設計以補償CTE影響的詳細信息，請參閱第3節(jié)中的CTE補償。提供了用于計算比例因子以修改工具幾何形狀的細節(jié)。 ? ? 精度和公差 ? FDM能夠生產精度為±0.0035英寸（0.09mm）或±0.0015英寸/英寸（0.0015毫米/毫米）的工具，以較大者為準。請注意，所有精度都取決于幾何形狀，主要是由于工藝的熱性質。有關機器精度的更多信息，請訪問www.stratasys.com（包括有關該主題的白皮書）。為編制本指南，編制了各種代表的準確度數(shù)據熱循環(huán)前后的幾何形狀。參見第5節(jié)其他數(shù)據和詳細信息。 ? 對于需要比直接從FDM 3D打印機實現(xiàn)的精度更高的精度的復合工具，結合脫脂涂層機加工是一個可行的選擇。設計第3節(jié)“近凈形狀工裝的設計建議”中列出了機加工建議的建議和初步數(shù)據。關于這個主題的其他開發(fā)工作正在進行中，并將在后續(xù)的設計指南版本中提供。 ? 工藝參數(shù) ? 制造工藝和固化周期參數(shù)，特別是固化壓力和真空裝袋方法，影響FDM復合材料工具的設計和風格。它們通常被分類為shell樣式或稀疏樣式工具。（參見下面的圖1-3。）第3節(jié)提供了更多信息。 圖1-3：無人機風扇葉片工具，顯示了外殼和稀疏工具的示例。 ? 外殼式工具適用于大多數(shù)應用，能夠承受100+磅/平方英寸（690+千帕）的高壓釜壓力，有利于表面和外殼真空裝袋方法。對于許多幾何形狀，它們是最具成本效益的設計，因為它們最大限度地減少了材料使用和建造時間。稀疏型工具往往具有更大的整體剛性；一些幾何形狀需要使用它們。這將在第3節(jié)和第6節(jié)中詳細說明。稀疏工具也可以是表面袋裝或信封袋裝。然而，當信封如果使用裝袋，請遵循第3節(jié)中關于施工參數(shù)的指南，以避免損壞工具。 ? 工具準備 ? FDM工藝由于擠出材料珠粒的物理限制而固有地產生一定程度的內部孔隙率，如圖1-4所示，圖1-4顯示了示例構建層的刀具路徑橫截面和擠出珠粒輪廓的橫截面。該過程還產生可感知的構建層，這些構建層根據零件的形狀和層厚度（切片高度）而變化。因此，為了確保高質量的表面光潔度和真空完整性，通常需要對FDM工具進行后處理。 圖1-4：示例刀具路徑的頂視圖（左）和焊道輪廓的橫截面（右），顯示了FDM零件的固有孔隙率。 ? 工具被磨損，以平滑可察覺的構建線，并被密封。然后對它們進行最后的拋光處理，使表面光潔度符合典型的行業(yè)要求。盡管各行業(yè)的要求有所不同，但通常認為64μ英寸（1.6μm）Ra的光潔度是可以接受的。使用附錄B中提供的標準程序，F(xiàn)DM復合材料工具可以始終獲得比16μ英寸（0.4μm）Ra更光滑的光潔度。根據具體應用，可以使用一系列材料進行密封。迄今為止，最常用的材料是高溫的、由兩部分組成的環(huán)氧樹脂粘合劑。環(huán)氧樹脂薄膜 ? 粘合劑、粘合劑背襯的FEP膜和類似產品也已被成功使用，并且根據特定用途的要求具有明顯的優(yōu)點，例如易于應用。第4節(jié)提供了迄今為止評估的其他信息和具體產品。一旦零件被密封，就可以使用普通脫模劑為復合材料零件的疊層做準備。建議使用水基脫模劑。 ? 預期使用和工具壽

第4節(jié)-后處理和零件制造 FDM工具的最終表面粗糙度由幾何結構、層厚度和構建方向驅動。如前所述，竣工FDM復合材料工具具有固有的孔隙率和表面光潔度，這對于生產大多數(shù)應用的復合材料零件來說是不可接受的。對工具進行后處理可獲得所需的表面光潔度并提供真空完整性。 ? 可以使用多種方法來改善工具的表面粗糙度，包括手動磨損、介質噴砂和翻滾，所有這些方法都有優(yōu)點和缺點。目前滿足表面光潔度要求并提供真空完整性的最佳實踐是手動磨損，然后使用環(huán)氧樹脂密封劑。工具使用雙作用軌道砂光機手動打磨，砂紙粒度從120到800不等，逐漸變細。工具密封由兩部分環(huán)氧樹脂完成或者環(huán)氧薄膜粘合劑，盡管根據應用，也可以使用其他材料（例如，粘合劑背襯的FEP薄膜和類似材料）。 ? 制備和密封FDM復合材料工具的最合適材料和方法將由應用決定。有關迄今為止使用的最常見密封材料的其他信息，請參閱以下小節(jié)。 ? 環(huán)氧樹脂密封劑 ? 密封FDM工具最常見的方法是使用環(huán)氧樹脂密封劑。這些材料幾乎適用于所有的工具形狀，并為表面裝袋提供所需的真空完整性。有許多環(huán)氧樹脂材料可以有效工作。應選擇能夠承受所需固化溫度以及工具預期壽命的材料。還應評估它們與所選FDM材料的兼容性（如附著力）。 ? Stratasys主要使用來自BJB Enterprises的TC-1614兩部分環(huán)氧樹脂。它在室溫下具有理想的低粘度，在工具表面上均勻分布，同時也滲透到工具材料層中。然而，工具壽命評估的熱循環(huán)表明，TC-1614和其他常見的環(huán)氧樹脂通常在350°F（177°C）的含氧環(huán)境中經過大約30次固化循環(huán)后會氧化和分解。信封裝袋和/或在惰性環(huán)境中固化應顯著延長用高溫環(huán)氧樹脂密封的工具的壽命。評估更適合在350°F（177°C）固化溫度正在進行中；結果將在隨后的設計指南發(fā)布中提供。 ? 使用兩部分環(huán)氧樹脂（如TC-1614）密封工具的程序見附錄B。 ? 使用環(huán)氧薄膜粘合劑也可以有效地進行工具密封（使用無支撐薄膜以避免在研磨/拋光過程中暴露載體材料）。同樣，許多材料選項將發(fā)揮作用，包括3M公司的AF-163和AF-555。也可以考慮替代材料，并應根據承受連續(xù)暴露于所需固化溫度的能力以及與所選FDM材料的兼容性進行評估。與環(huán)氧樹脂漿料相比，薄膜粘合劑的主要優(yōu)點是易于應用和確保均勻覆蓋。 ? 背膠膜 ? 背膠FEP（和類似的）薄膜提供了環(huán)氧樹脂密封材料的替代品。多年來，航空航天原始設備制造商一直使用Airtech的Tooltec CS5和Toolwright 5等薄膜，為傳統(tǒng)材料和工藝制成的工具提供有效的鋪層和脫模表面。這種薄膜最適合于具有最小和逐漸復雜輪廓的相對簡單和平坦的工具形狀，因為它們表現(xiàn)出最小的伸長率。FEP薄膜在損失之前也被限制在相對較低體積的零件上 ? 由于刻痕、撕裂和對工具的粘附而產生的有效性。它們最理想的一個應用是維修工具，因為它們可以在沒有任何工具打磨的情況下使用，而且維修工具的零件體積往往是個位數(shù)。請注意，用背膠膜密封的工具必須采用信封裝袋，因為除非與其他密封方法相結合，否則對此類薄膜進行表面裝袋是無效的。 ? 表面光潔度結果 ? 下圖4-1顯示了竣工FDM表面的最終表面光潔度，用無砂涂的背膠膜（Tooltec CS5）密封的工具，手動砂涂后用背膠膜密封的工具和用環(huán)氧樹脂密封的手動磨損工具。復合材料刀具最常見的表面光潔度要求也顯示出來進行比較（64μin（1.6μm），Ra）?？梢钥闯觯糜诿芊釬DM復合材料工具的常用方法產生的表面光潔度比典型要求要平滑得多。 圖4-1：常見FDM后處理技術產生的表面粗糙度。 ? 第5節(jié)-工具壽命和特性數(shù)據 ? 在設計指南開發(fā)過程中進行了廣泛的測試和表征，以驗證FDM復合材料工具的性能。測試包括對溶劑暴露、放氣（以驗證是否缺乏潛在污染物）、水分暴露、精度和熱穩(wěn)定性的評估，以及對工具壽命的初步評估。以下小節(jié)提供了評估總結和主要結果。所有測試都是在ULTEM 1010樹脂中生產的工具或測試試樣上進行的。 ? 精度和熱穩(wěn)定性 ? 為了評估準確性和穩(wěn)定性，在熱循環(huán)前后對多種工具進行了評估。生產了三種工具設計，構建風格（外殼與稀疏）和尺寸各不相同，共有五種變體（見圖5-1）。這些工具被送往外部檢查機構進行精確的3D掃描。使用具有SLP 300激光頭（來自laser Design）的Platinum FaroArm（來自FARO Technologies）。使用PolyWorks View 3D計量將掃描數(shù)據與每個工具變體的CAD模型進行比較軟件（來自Innovametric）。 ? 用于該評估的復合工具在初始3D圖像之前進行了后處理（研磨）。之所以選擇這種配置，是因為幾乎所有FDM復合材料工具都將經過這樣的準備，從而使后處理工具的準確性成為最相關的數(shù)據。盡管操作員之間的后處理可能存在一些可變性，但材料的總量發(fā)現(xiàn)在磨損過程中去除的相當?。ㄊ褂脴藴首罴褜嵺`），并且不代表總體尺寸變化的顯著部分。 ? 如上所述，工具在暴露于高溫下之前進行掃描，然后進行熱循環(huán)。對于循環(huán)，將工具真空裝袋（信封裝袋方案），加熱至350°F（177°C），在全真空下保持溫度兩小時（最低），然后在兩次循環(huán)之間降低至150°F（66°C）以下，總共連續(xù)10次烤箱循環(huán)。 ? 3D掃描儀的精度為±0.0015英寸（0.0381 mm），F(xiàn)aroArm的精度也為±0.00115英寸（0.0381mm），總精度為±0.003英寸（0.076 mm）。此限制適用于掃描并與原始CAD數(shù)據進行比較的工具。為了將循環(huán)后的刀具幾何結構與循環(huán)前的掃描數(shù)據進行比較，必須將精度匯總或“疊加”，從而導致精度限制為±0.006英寸（0.152 mm） 圖5-1：用于熱穩(wěn)定性測試的工具設計（顯示為打磨，但未密封）。 ? 精度和熱穩(wěn)定性-結果 ? 評估的代表性數(shù)據集如圖5-2至5-5所示，用于打印示例工具和原始CAD模型數(shù)據之間的比較（無熱循環(huán)）。如圖5-2所示，掃描數(shù)據顯示，外殼式工具的面積與模型相差約0.019英寸（0.482 mm），超過92%的工具在±0.015英寸（0.381 mm）范圍內。對于這個特定的例子，超過該值的大部分區(qū)域都在EOP之外。作為參考，主題工具的尺寸約為14.5 x 10.5 x 4英寸（368.3 x 266.7 x 101.6毫米）。 ? 對于與上述相同的示例工具幾何結構，但以稀疏構建樣式設計和打印，數(shù)據顯示該工具的面積與模型的差異約為0.018英寸（0.457毫米），如圖5-3所示。對于該工具，超過90%的工具在±0.015英寸（0.381 mm）范圍內，同樣，可以看出，變化較大的大多數(shù)區(qū)域位于EOP之外，并集中在工具的垂直面上。 圖5-2：無人機風扇葉片工具（外殼式）的3D掃描數(shù)據，帶有與原始CAD模型（無熱循環(huán)）。尺寸單位為英寸。 圖5-3：無人機風扇葉片工具（稀疏型）的3D掃描數(shù)據，帶有與原始CAD模型（無熱循環(huán)）的顏色圖比較。尺寸單位為英寸。 ? 圖5-4和5-5顯示了10次熱循環(huán)后上述兩種工具的掃描數(shù)據?？梢钥闯?，尺寸變化可以忽略不計，特別是考慮到±0.006英寸（0.152毫米）的精度限制。對于外殼工具，超過95%的工具表面在該限制范圍內，對于稀疏工具，超過90%。計劃對工具精度進行進一步調查，包括使用更精確的檢測設備（如CMM），并將包括在未來的設計指南中。用于評估的工具正在進行額外的熱循環(huán)。此外，特別是對于稀疏刀具，掃描數(shù)據顯示刀具末端垂直表面的大部分變化。這是合法的變化，還是與掃描設備的限制有關，尚待驗證。 圖5-4：熱循環(huán)后無人機風扇葉片工具（外殼式）的3D掃描數(shù)據，與3D的顏色圖比較循環(huán)之前掃描相同工具的數(shù)據。尺寸單位為英寸。 圖5-5：熱循環(huán)后無人機風扇葉片工具（稀疏型）的3D掃描數(shù)據，與循環(huán)前相同工具的3D掃描結果進行顏色圖比較。尺寸單位為英寸 ? 高溫機械財產 ? 下圖顯示了在臨界高溫下進行機械測試的數(shù)據。圖5-6顯示了在不同溫度下ZX方向上構建的樣品壓縮載荷的應力-應變曲線。該數(shù)據集由密蘇里科技大學航空航天制造技術中心（CAMT）生成。根據ASTM D695進行壓縮試驗。 ? 圖5-7顯示了在平面、邊緣和垂直方向打印的樣品在不同臨界溫度下的彎曲模量數(shù)據。根據ASTM D790程序A在外部實驗室進行測試。圖表顯示，在350°F（177°C）的固化溫度下，ULTEM 1010樹脂的硬度降低了20-30%，這取決于印刷方向。 圖5-6：ULTEM 1010樹脂在不同溫度下的應力-應變關系 圖5-7：不同方向的臨界溫度下的彎曲模量。 ? 水分敏感性 ? 隨著時間的推移，許多聚合物材料以不同的速率在一定程度上吸收水分。根據制造商（SABIC）的說法，ULTEM 1010樹脂在75°F/50%RH（24°C/50%RH）下飽和時將吸收0.7%。由于水分可能對復合材料層壓板的質量有害，因此進行了相對初步的測試，以確?？梢酝ㄟ^基本的預防措施來防止這種不利影響。 ? 為了確保飽和和“最壞情況”的暴露場景，將四個工具（外殼和稀疏結構各兩個）放置在140°F/90%RH（60°C/90%）的濕度室中兩周。調節(jié)后，隨后將兩個工具在250°F（121°C）下干燥4小時。然后在每個工具上生產八層準各向同性碳/環(huán)氧樹脂層壓板。固化后對層壓板進行目視檢查，然后切片進行顯微鏡檢查，以檢查孔隙率、分層、起泡和其他水分誘導效應的跡象。主要目的是證明即使在最惡劣的氣候下，如果水分吸收成為一個令人擔憂的問題，使用前烘干工具足以防止對固化零件產生不利影響。事實上，大多數(shù)處于正常使用狀態(tài)的工具都可能存儲在遠沒有測試過的環(huán)境那么惡劣的環(huán)境中。 ? 正如預期的那樣，水分暴露測試表明，使用前干燥的工具（在250°F（121°C）下4小時）可以生產出質量合格的層壓板（沒有明顯的孔隙率或其他明顯問題）。 ? 溶劑暴露 ? 對ULTEM 1010樹脂試樣（未密封）進行溶劑暴露測試，以驗證其與復合材料制造設施中使用的最常見溶劑——異丙醇（IPA）、丙酮和甲乙酮（MEK）——的一般兼容性。在正常操作過程中，大多數(shù)復合材料工具只會短暫暴露于此類溶劑中，例如在零件制造前擦拭干凈。為了證明總體兼容性，對溶劑灑在工具上并在相當于一個周末（約48小時）的時間內無人注意的情況進行了評估，以代表可能的最壞情況。將試樣置于ULTEM 1010樹脂中，然后將其浸入溶劑中48小時。暴露后，將樣品從溶劑中取出，并在250°F（121°C）下烘干兩小時，以確保殘留溶劑蒸發(fā)。彎曲強度（三點彎曲設置）根據ASTM D 790測定，并與基線數(shù)據（無溶劑暴露）進行比較。 ? 干燥后，暴露試樣的彎曲強度恢復到相對于基準試樣的完全強度，這證實了如果溶劑從工具中蒸發(fā)，最終性能不會受到影響。在實際制造使用過程中，工具通常只會短暫地暴露在少量溶劑中，在這種情況下，預計不會發(fā)生性能變化。工具也將密封在最有可能暴露于溶劑的表面，這將增加額外的保護和安全級別。 ? 工具壽命 ? 對非金屬工具的使用壽命有一個全面的了解是至關重要的，特別是對于生產工具的考慮，或者對于原型之外的任何大量零件來說。由于所涉及的時間和資源，通過實驗獲得信息也是具有挑戰(zhàn)性的。在建立初步基線的過程中，收集了實際（經驗）和分析數(shù)據。 ? 對于經驗測試，遵循了前面描述的精度和熱穩(wěn)定性測試的基本方法，但擴展到了更多的熱循環(huán)。測試了兩種主要的外殼式和稀疏式結構中構建的單一工具幾何結構（無人機風扇葉片）（工具如圖5-1所示）。工具在350°F（177°F）、全真空、僅烤箱下循環(huán)30、60和90次，然后進行評估（檢查和3D掃描）和層壓板制造（八層、準各向同性碳/環(huán)氧樹脂），隨后進行檢查。 ? 對于分析部分，使用動態(tài)力學分析（DMA）來評估彎曲試樣（三點彎曲配置）的蠕變。在100 psi（689 kPa）

第7節(jié)-FDM工具簡介 復合材料工裝的增材制造從根本上改變了制造復雜中空復合材料零件的方法。雖然目前具有恒定橫截面的基本形狀可以使用傳統(tǒng)的復合材料制造技術和FDM工具，具有中空內部的復雜復合材料零件（被困的工具幾何形狀）帶來了獨特的挑戰(zhàn)。FDM根據應用程序的要求為這些挑戰(zhàn)提供了多種解決方案。ST-130是一種可溶性物質固化溫度極限為250°F（121°C），可直接生產用于中空和高度使用溶解在堿性（>7 pH）溶液中的熱塑性材料的復雜復合材料部件。 ? 此解決方案消除了許多使用共晶鹽、可折疊硬質工具、可充氣氣囊制造的復合材料的設計和制造限制，以及其他犧牲工具材料和方法。Stratasys開發(fā)了一份全面的設計指南“復合材料零件制造”（www.stratasys.com/landing/desolative tooling），介紹了ST-130在高效、經濟高效的沖洗工具方面的應用。 ? 第8節(jié)-用于文件處理的FDM洞察軟件 ? CAD文件必須使用Insight軟件進行處理，然后才能打印。這允許用戶自定義工具路徑以改進（或修改）最終性能。此軟件隨附Fortus 3D打印機的安裝。提供Insight的正式培訓。參觀Stratasys.com/customersupport/training注冊或獲取更多信息。以下各節(jié)旨在作為基本命令，而不是作為正式類的替代品。 ? 準備文件的工作流程是： 1.導入STL文件 2.選擇打印機、材料和尖端尺寸 3.切片部分 4.添加支撐材料 5.生成刀具路徑 6.驗證刀具路徑 7.估算時間 8.發(fā)送到打印機 Open Insight軟件。 圖8-1：Insight軟件打開后的主屏幕。 ? 主要命令可以在屏幕的左上角找到。從“確定零件方向”圖標開始，從左向右移動?！叭繄?zhí)行”命令用于簡單的幾何圖形，并自動處理整個文件。不建議將此功能用于復合工具，因為性能取決于自定義的工具路徑。 圖8-2:Insight軟件的工作流命令。 ? 導入STL ? Insight只允許導入擴展名為“.stl”的文件。大多數(shù)CAD軟件都能夠以STL格式導出。通過選擇“文件”、“打開”和“選擇.STL文件”來導入文件。 ? 選擇打印機、材料和切片高度 選擇打印機、材料和切片高度，方法是選擇屏幕。 屏幕中間將出現(xiàn)一個新菜單。 2.首先選擇Modeler類型以選擇打印機。 ? 3.單擊“模型”材質以選擇材質類型。 ? 4.支撐材料選項取決于所選擇的模型材料。在這種情況下，由于模型材料是ULTEM 1010樹脂，因此只有ULTEM支撐可用。 ? 5.驗證是否將反向構建材料選擇為否。此功能用于犧牲工具。 ? 6.最后，選擇“切片高度”，該高度將與尖端大小相關。在這種情況下，0.010英寸（0.254毫米）的切片將需要T14尖端。下表列出了ULTEM 1010樹脂的可用尖端尺寸以及相應的切片高度和卷邊寬度。注-表中顯示的尖端尺寸/切片高度關系僅適用于ULTEM 1010樹脂。胎圈寬度也可以變化（在限制范圍內），以最大限度地減少內部孔隙率，并確保輪廓之間的適當接觸。 表8-1 ? 7.單擊綠色復選框。 ? 確定零件方向 ? 零件的方向是一個極其重要的步驟，它將影響表面光潔度（樓梯踏步）、建造時間和使用的支撐材料數(shù)量。確定零件的最關鍵表面將有助于選擇方向。通常，零件的方向應盡量減少階梯，并提供最佳的表面光潔度。此外，相對于建造平臺，角度大于45°的懸垂特征不需要支撐材料。以下示例將顯示如何正確定位零件，以便以最佳的表面光潔度和最少的支撐材料進行打印。 ? 為了快速定位，用戶可以在工具上選擇一個表面，并將其作為頂部、底部、左側、右側、前部或后部進行參考。 Insight還允許用戶以特定角度定向零件。選擇“確定零件方向”圖標，然后選擇“旋轉”。 ? 圖8-3：零件導入后的方向深入洞察。 圖8-4：選擇底部參考后的零件方向。 ? 下面的菜單將出現(xiàn)在屏幕的右側。確定零件圍繞哪個軸旋轉以及旋轉增量。為“旋轉”增量輸入一個從1°到180°的值，然后從六個軸方向中選擇一個來旋轉零件。 零件現(xiàn)在處于最佳方向。 圖8-5：旋轉后處于最佳方向的零件。 ? 切片零件 ? 對零件進行切片會將其分成多個層。每一層都有一個特定的工具路徑，打印機按照該路徑創(chuàng)建零件。切片高度由尖端大小決定。要對零件進行切片，請選擇由紅色圓圈指示的圖標。 生成支撐 ? 支撐生成對于高質量的零件至關重要，因為它可以防止懸垂部分下垂。Insight提供了多種支持選項。選擇Generate Support（生成支持）圖標將根據默認設置創(chuàng)建支持。 支撐材料可以被修改以減少所需的支撐量和/或打印時間。單擊“支持”，然后單擊“設置”。 Support Setup（支撐設置）菜單將出現(xiàn)在屏幕右側。選擇紅色圓圈圖標進入高級設置。以下菜單將出現(xiàn)在屏幕中間。它允許用戶根據他們想要的結果設置支持生成的各種參數(shù)。通常，建議使用默認的支持設置。選擇“在可能的情況下使用模型材料”選項可以顯著減少構建時間。 屏幕中間將出現(xiàn)以下菜單。它允許用戶根據他們想要的結果設置支持生成的各種參數(shù)。通常，建議使用默認的支持設置。選擇“在可能的情況下使用模型材料”選項可以顯著減少構建時間。 ? ?

3D打印使得創(chuàng)造傳統(tǒng)制造工藝無法實現(xiàn)的形狀成為可能。但為了獲得最佳效果，僅僅加載模型并開始3D打印是不夠的。正確的零件方向是成功的關鍵。雖然更改模型的方向通常會被跳過，但它對最終零件的機械特性、質量和表面光潔度有著重要的影響。 從本文中，您將了解到: 為什么打印方向在SLS(但不僅僅是)3D打印技術中至關重要？ 零件方向如何影響強度、質量和精度？ 如何通過改變零件的方向來實現(xiàn)更好的3D打印效果？ 我們在這里關注的是SLS 3D打印技術，一些提示適用于其他流行的添加制造方法。一篇名為“增材制造設計中零件定位的考慮”，查了一下Paderborn大學的Guido Adam為AM準備的55個設計規(guī)則的目錄。他們發(fā)現(xiàn)其中55%的人直接或間接地依賴于方向。這比在FDM或SLM的情況下要好，在這種情況下，甚至70%的規(guī)則都取決于方向，但仍然有很多需要考慮的問題，同時在3D打印床上定位您的模型。 ? 無論我們說的是FDM(或FFF)、SLA還是SLS 3D打印，打印輸出都是通過添加連續(xù)的層來創(chuàng)建的。3D打印的形狀通常是層間最弱的。由于其各向異性特征，這在FDM技術中尤其明顯，但是即使是像SLS這樣的幾乎各向同性的技術也必須處理這個問題。3D打印中如何處理層間薄弱？ 獲取更強的部分 規(guī)則一 將模型扭轉45度O 分別在X軸和Y軸上，以實現(xiàn)各個方向的最佳強度。 這個規(guī)律對于所有的增材制造技術都是通用的，但是在SLS中最容易實現(xiàn)。改變方向，我們建議的方式也適用于FDM或SLA，但在這些情況下，您可能需要添加許多支撐結構，而在SLS 3D打印技術中，未燒結的粉末充當了天然的支撐，因此您不必擔心耗時的后處理。說到時間——有些扭曲的零件需要更多的3D打印時間，尤其是平面零件。想象一個100 x 10 x 10毫米的長方體。如果是平面印刷(在長邊上),它將只有57-133層，這取決于你選擇的精度，但如果是扭曲的，則為45O只有在Y中，你會得到371層甚至870層，這將需要更長的時間來打印。 ? SLS 3D打印中的平面 我們傾向于選擇3D打印技術，尤其是SLS，來制造傳統(tǒng)制造工藝無法制造的零件，或者用老方法做太復雜或太昂貴。但是當涉及到簡單、平坦的表面時，用3D打印機會變得更加困難。由于數(shù)控機器完美地切割了扁平尼龍長方體的邊緣，當我們3D打印相同的形狀時，它開始翹曲和彎曲。為什么會這樣？ 原因有幾個，但大部分和溫度有關。最明顯的一種情況是，當你在模型冷卻之前過快取出模型時。印刷零件與環(huán)境之間的巨大溫差可能會導致收縮。在SLS技術中可以很容易地避免這種情況，因為打印機軟件會監(jiān)控冷卻部件的溫度，并防止您在打印溫度對操作人員和部件本身都安全之前打開蓋子。但是，一些大而平的部分還是會彎曲。原因是3D打印過程中熱量的集中。當你打印一個立體的、長方體形狀的平面，并且有完美的重疊層時，會有太多的熱量集中，打印出來的東西會彎曲。 ? 通常，燒結表面比周圍環(huán)境更熱。圓柱模型沒有這一點，因為它們冷卻均勻，而長方體有先冷卻的角。 ? 請記住，重力仍然在起作用，即使未燒結的粉末對打印的模型來說是相當堅固的支撐，它的下部也可能會稍微熔化。 ? 您也可以通過在平面上添加肋條來解決這個問題，但前提是這不會改變3D打印元素的目標屬性和用途。 ? 規(guī)則二 為防止翹曲或彎曲，不要水平放置平面。將它們扭轉45度o以實現(xiàn)不同表面的層不會彼此完全重疊。 ? ? 讓你的模特居中 均勻的熱量分布是SLS 3D打印最重要的成功因素。最理想的是在3D打印床的中間。 規(guī)則三 為了獲得最佳打印質量，請從打印臺的底部中心開始放置您的模型。將下一個模型均勻地添加到印刷室的邊緣和上方。 平均分配模型 保持零件靠近，但彼此不要太近，這是最有效的SLS 3D打印的最佳實踐。4-6毫米的間隙效果最佳。您也可以將較小的物體放在較大的物體中，體驗未燒結粉末的自支撐特性。均勻放置零件時，請記住每層都有相似的印刷區(qū)域。 為了獲得最佳的印刷品質，相鄰層之間的橫截面積的差異應該盡可能小。 p(n-1)–p(n)-> 0 p(n)–p(n+1)-> 0 ? 規(guī)則四 均勻分布模型，模型之間留有4-6毫米的間隙。將較小的零件放在較大的零件內，以提高效率。 ? 光滑的表面 前面幾段提到的打印輸出下部的輕微熔化是一個缺點，但對于那些需要光滑表面的人來說可能是一個優(yōu)點。在SLS 3D打印中，尤其是尼龍PA12相當光滑，但底部總是最光滑的。所以，如果你需要這樣的特征，把你的模型朝向按鈕。 規(guī)則五 模型的底部將具有最平滑的特征。從底部設置您最關心其平滑度的曲面。 ? 尖銳邊緣 為了獲得最清晰的邊緣或細節(jié)，請將它們朝向3D打印室的頂部。 規(guī)則六 模型的上部將具有最清晰和最詳細的邊緣。 ? 尺寸精度 為了獲得圓孔等元件的最佳精度，請將它們與印刷臺平行放置。研究還表明，準確性還與其他因素有關。一篇名為“研究SLS參數(shù)對尺寸精度的影響“由維沙爾·夏爾馬和夏蘭吉·辛格證明，床溫從173上升到176oc反映在更好地表示維度。另一個因素是層厚。層越厚，精度越低。如果3D打印零件彼此之間的距離過窄，也會降低精度。 ? 規(guī)則7 如果可能，將孔、通道和開口平行于Z軸放置，以獲得最佳質量。 ? 活動件 SLS 3D打印技術經常被選擇，因為它可以生產具有內部幾何形狀或移動幾何形狀的零件。為了一次打印零件并獲得最佳效果，您應該在元件之間設計至少0.2毫米的功能間隙。對于這么小的間隙(初學SLS的用戶甚至應該考慮0，5 mm)，方位可能也是至關重要的。如果可能，將移動部件放置在與Z軸平行的位置。 ? 規(guī)則八 為了實現(xiàn)移動部件的最佳質量，設計一個0.2-0.5mm的功能間隙，并使模型平行于Z軸模型的旋轉軸平行于Z軸。 ? 結論 遵循這些SLS 3D打印方向規(guī)則將獲得更好的打印質量、更堅固的零件、更銳利的邊緣和最光滑的表面。以正確的方式定位模型是更廣泛體驗的一部分，包括改變3D打印機參數(shù)或應用附加制造的設計規(guī)則。所有這些結合起來將使你成為3D打印專家。 ? 源文摘自：Sinterit