Melhoria da estabilidade dimensional em impressão 3D com Onyx

No início deste ano, lançamos nosso material Onyx, um filamento profissional rígido para aplicações de uso final. Disponível anteriormente para usuários do Mark Two Enterprise e agora mais acessível do que nunca com nossas impressoras da série Onyx, o material aumentou a estabilidade dimensional e uma taxa de sucesso de impressão aumentada em comparação com outros materiais de impressão 3D. Neste blog, vou me aprofundar um pouco mais no porquê disso e o que significa. Nesse contexto, estabilidade dimensional se refere à capacidade dos componentes impressos em 3D de manter sua forma à medida que são impressos. Uma impressora ou material pode ter estabilidade dimensional deficiente por alguns motivos diferentes. Se você já trabalhou com impressoras 3D FDM antes, provavelmente já experimentou alguns problemas comuns, como empenamento de peças conforme o filamento esfria ou inclinação e acabamento superficial ruim abaixo de saliências não suportadas. Mesmo quando o material de suporte é usado, certas geometrias podem falhar por causa da maneira como o filamento esfria e, como resultado, as peças não sairão de acordo com as especificações que você precisa ou falharão durante a impressão e necessitarão de um redesenho.


O náilon reforçado com micro-carbono que compõe o filamento Onyx dá a ele algumas das propriedades do material que você pode ter visto olhando para as propriedades do Onyx listadas em nossa folha de dados - Onyx é mais rígido e tem propriedades térmicas diferentes, como deflexão de calor, do que a maioria dos 3D plásticos impressos. Isso afeta a maneira como ela imprime - a rigidez e a deformação térmica mínima criam muito menos empenamento durante o processo de impressão 3D. Isso minimiza o descolamento da placa de impressão, permite saliências mais substanciais (com e sem suportes) e garante alta precisão dimensional na impressão 3D. Depois que o filamento é extrudado, ele se mantém muito mais fiel à sua forma, o que significa que suas peças são mais precisas para o seu modelo CAD. Como afirma o cliente Alan Rencher da Media Blackout, “Onyx é um material mais rígido, as arestas são verdadeiras ... as peças parecem melhores e se encaixam melhor, então tem sido uma grande ajuda. Não precisamos reprojetar ou imprimir novas peças. ”


Para mostrar a estabilidade dimensional na impressão 3D Onyx, tenho tentado levar o material ao seu limite e executei alguns testes para experimentar o que o Onyx pode tolerar. Embora algumas dessas propriedades estejam notavelmente interligadas com nossa impressora, espero que isso lhe dê uma boa compreensão do que queremos dizer quando falamos de "estabilidade dimensional elevada".

Warping

A distorção é um grande problema para muitas impressoras 3D de mesa, então, primeiro, fornecerei uma breve explicação de por que as peças impressas em 3D distorcem. As peças empenam-se em primeiro lugar porque, à medida que o plástico impresso esfria, ele encolhe. Uma vez que o material é extrudado, ele imediatamente começa a esfriar. Quando a impressora traça o perímetro de uma peça, ela adere à placa de impressão. Nesse ponto, o material ainda está esfriando e ainda quer encolher, mas está preso. Isso cria uma força em torno do perímetro da peça puxando as partes externas - um momento térmico - que faz com que a borda da peça queira se enrolar em direção ao centro. Conforme outra camada é adicionada, isso acontece novamente, e a força agora é essencialmente duplicada, e isso só aumenta à medida que camadas maiores (camadas com saliências mais agressivas) são adicionadas, portanto, mesmo com material de suporte, as peças podem falhar devido ao empenamento. As peças começam a descascar da placa de impressão assim que camadas suficientes forem empilhadas, é por isso que você não percebe na primeira camada. As peças tendem a descascar nos cantos porque atuam como pontos de concentração de tensão. Imagine uma única linha de filamento sendo estabelecida. Ele naturalmente deseja se contrair ao longo de seu comprimento. Quando duas linhas perpendiculares são introduzidas, isso cria uma força maior diretamente no canto, conforme mostrado na imagem abaixo.


Isso não acontece tanto para perímetros arredondados e lisos, porque não há um ponto no qual a força é acumulada mais do que outro. Mas ainda é um grande problema, então como você evita empenamento na impressão 3D? As soluções comuns para empenamento variam, incluindo o aumento do contato da área de superfície nos cantos com jangadas ou discos, aquecimento da placa de impressão ou uso de um invólucro aquecido para regular o resfriamento de forma mais eficaz. Mas, realmente, o empenamento também pode ser resolvido com materiais. Com materiais mais rígidos que deformam menos quando o calor é aplicado, o empenamento também pode ser reduzido. Onyx é um desses materiais - sua rigidez e suas propriedades térmicas significam que ele tem empenamento mínimo em comparação com a maioria dos outros filamentos. Além disso, com o reforço contínuo da fibra, o empenamento é ainda mais reduzido porque a fibra é forte o suficiente para forçar as camadas a permanecerem planas, neutralizando assim o momento térmico com materiais em vez de design externo ou ajustes de configuração de impressora. Imprimimos um prisma triangular equilibrado em sua borda, com 100% de preenchimento em Onyx, conforme mostrado em Eiger.io, nosso fatiador:


Esta forma é realmente terrível de imprimir porque o filamento é principalmente disposto em um eixo, então ele realmente quer puxar de cada lado em direção ao centro. Isso, combinado com camadas de seção transversal maiores acima dele (para formar o triângulo invertido) significa que você está recebendo uma grande força persuadindo a peça a se descascar. Aqui está o que aconteceu quando imprimimos em PLA (100% preenchido, sem jangada) em uma impressora 3D de mesa FFF (Fused FIlament Fabrication) disponível no mercado. A peça foi totalmente removida da placa de impressão, por isso não foi realmente capaz de imprimir totalmente:


E agora, aqui está fora do Onyx:

Saliências

Em impressoras 3D de mesa com extrusoras de plástico simples como a nossa, saliências são sempre uma grande questão quando se trata de materiais, porque muitas pessoas tentam projetar para evitá-las. No Mark Two, nem sempre isso é necessário, pois nosso material de apoio acaba sendo muito fácil de retirar, conforme mostrado:


Mas mesmo com apoios, as projeções às vezes são difíceis de realizar pelas mesmas razões que o empenamento é um problema. As seções transversais maiores empilhadas em cima das menores criam um momento térmico que pode fazer com que as bordas de uma saliência, mesmo quando apoiadas, se enrolem e congestionem a impressora. Com um material como o Onyx, há empenamento mínimo e, portanto, instabilidade de saliência mínima. Na verdade, ele pode ir com segurança até cerca de 70 graus sem nenhum suporte, o que até nós ficamos surpresos com:


Usamos as peças de teste de impressão 3D da Make Magazine para avaliar o material. E o acabamento da superfície na parte inferior ainda é muito bom:

Estabilidade dimensional

Este filamento, combinado com a resolução detalhada de nossa impressora, significa que você pode produzir peças impressas em 3D de alta qualidade e dimensionalmente estáveis ​​que saem da maneira que você projetou. Dê uma olhada neste GIF de nós executando um teste de tolerância de espaço negativo (também do teste da Make Magazine), chegando a uma lacuna radial de 0,2 mm entre cada pino e seu orifício correspondente:


Portanto, é isso que queremos dizer quando afirmamos que nosso novo filamento Onyx reforçado com micro-carbono tem estabilidade dimensional. A peça se manterá fiel ao seu design, o que significa que você pode usar este material para obter resultados precisos, consistentes e bonitos, e você não precisará usar lixa ou massa de enchimento para moldar suas saliências ou superfícies planas para obter a qualidade você precisa. Com o Onyx e nossa impressora 3D de mesa de engenharia, você pode apresentar peças de uso final facilmente e não precisa se preocupar com seus designs impressos em 3D fora das especificações. Projetamos nosso Prêmio Parte da Semana em Onyx para mostrar os tipos de designs de que é capaz!


E visto de cima, parece o nosso logotipo!