Попытка компенсировать усадку, FDM 3D печать

        Думаю, каждый печатник рано или поздно сталкивается с ситуацией, когда напечатанная из вроде бы самого простого ABS-пластика деталь, не подходит к ответной части: то отверстия заплыли (или вовсе съехали), то внешний размер усох. А если этот печатник коммерцией занимается, да еще и следит за своей репутацией, то ему точно может пригодиться эта мини-статья.

        Потому, дабы не дискредитировать технологию в глазах потребителя, делимся наработками и опытом нашей студии 3D печати в печати неPLA-пластиками.

        Изучать процесс будем на примере простецкого кронштейна для крепежа табло:

        При остывании после печати, как все знают, детали в той или иной степени усаживаются к центру объема в XY плоскости.

        А еще мы знаем, что на отлаженном нами профиле печати ABS усаживается примерно на 0.5% (если мы молодцы и делаем тесты на усадку и знаем ее процент для каждого материала)

Логично было бы подумать, что нужно

просто увеличить модель на 0.5% по осям X и Y.

        Но усадка - штука хитрая, вредная и нелинейная: в отверстиях она тоже тянется к центру. И как раз на отверстия она влияет значительно сильнее, т.к. когда усаживаются внешние оболочки, их усадке препятствует объем материала между центром детали и оболочкой, а в случае отверстий - им ничего не мешает усаживаться, да еще и внешние контуры давят.

        Так что эти жалкие 0,015мм (на примере отверстия 3мм с чертежа: 3*1.005=3.015мм) нам не помогут, когда отверстие усядет, из опыта, примерно на 0.3мм (а это уже около 11%, по отношению все к тем же к 3мм).

        Сразу же приходит очевидное решение: нужно всего лишь компенсировать усадку отверстий на этапе проектирования. Вариант, но, как и тупо рассверлить отверстие в готовой детали, тоже мимо: вдруг мы потом захотим напечатать эту деталь из материала с другой усадкой или отфрезеровать ее? Разве что моделировать несколько версий детали, но этот способ оставим мсье, явно знающим толк в извращениях 🌚

        В Simplify3D во вкладке "other" для этих случаев есть замечательная опция - "horizontal size compensation", с помощью которой можно надуть или сдуть детали в плоскости стола.

        Разберемся, как работает эта настройка:

        На примере все той же несчастной детали 96мм с отверстиями 3мм, добавляем +0.12мм к оболочкам. При печати сферическим безусадочным материалом в вакууме получим внешний размер 96.24мм и отверстия по 2.76мм.

Немного не то: нам же нужно

 отверстия увеличить, а не уменьшить...

        Пробуем наоборот: -0.12мм. Получим 95.76мм и 3.24мм. Уже ближе, но тоже не совсем то: внешний размер поiхал.

        Теперь, если миксануть увеличение размеров детали по осям X и Y с предыдущим фокусом в слайсере и немного посчитать на калькуляторе, можно посчитать результат для следующих настроек: компенсация усадки -0.12мм, увеличение модели на 0.8% по XY.

        Посчитаем:

        (96*1.008-0.12*2)*(1-0.005)=96.04мм для внешнего размера;

        (3*1.008+0.12*2)-0.3=2.96мм для отверстий;

, где 0.005 - ожидаемая реальная усадка всей детали, 0.3мм - ожидаемая реальная усадка внутри отверстия.

Почему 0.8, а не 0.5%? Чтобы компенсировать не только планируемую усадку

, но и заложенное уменьшение внешнего размера.

        Высчитанный результат вполне себе коррелируется со снятых с печатного изделия размеров:

        ВАЖНО: будьте аккуратнее с параметром горизонтальной компенсации размеров при печати тонкостенных деталей, т.к. при выставлении значения -0.1мм стенка 1.2мм превратится в 1мм.

        ЕЩЕ ВАЖНЕЕ: параметры выше (0.8% и -0.12мм) подобраны под конкретную модель и не являются универсальными для всех деталей, поэтому если хотите близкую к запланированной геометрию для каждой своей печати, придется потратить минутку на посчитать.

        Тем не менее, во всех наших уже отлаженных профилях в s3d уже выставлены настройки горизонтальной компенсации, которые успешно работают в большинстве сценариев, главное – не забывать увеличить размер детали по XY. А действительно так заморачиваться, как в посте, есть смысл только при печати серии или особо ответственных заказов.

        И до кучи, те самые уже отлаженные настройки, которые подходят для большинства задач, которые нам попадаются:

•         ABS (Filamentarno!) +0.65% и -0.05мм;
•         ABS GF-4 (Filamentarno!) +0.55% и -0.05мм;
•         ABS/PA (Filamentarno!) +1% и -0.08-0.1мм;
•         ABS/PA GF-8 (Filamentarno!) +0.7-0.8% и -0.08мм;
•         TPU GF-30 (Filamentarno!) +0.5% и -0.04мм;
•         TPU GF-10 (Filamentarno!) +0.6% и -0.05мм;
•         PETg (Filamentarno!) +0.3% и -0.03мм;
•         Nylon (HTP) +1-1,5% и -0.1-0,15мм;
•         И так далее…

        Также, очевидно, под каждую единичную деталь нет смысла подбирать эти параметры таким образом, но когда приходится печать серийно, с чем нам часто приходится иметь дело, то один раз заморочиться – гораздо более выгодная инвестиция времени, чем рассверливание отверстий в 100-500-1000 деталях.

        Напоследок – фото самих деталек крепежа на своем месте:

        Справедливым будет замечание, что здесь такие допуски и точность излишни, особенно учитывая, что 3d печать в Челябинске, как способ производства технических изделий, у нас еще только в зачаточном состоянии и особо привередливых клиентов не так много, но держать марку надо всегда и сразу, тем более что это относительно простой способ выдавать достойную геометрию продукции при нашей относительно довольно неточной технологии 3Д печати :)

        Нейлон от Hi-Tech-Plast, как еще один пример успешной компенсации усадки (внешний размер должен был быть 128мм, отверстие – 5мм):

        Кстати, у этой детальки тяжелая судьба – она не справилась со своей задачей, но об этом уже есть отдельный пост в инсте :)

        Пользуемся таким способом у себя в Asteri-3D уже не первый год и в большинстве случае успешно попадаем в десятую долю миллиметра на всех материалах, кроме, пожалуй, Нейлона, который сильнее остальных подвержен усадке - для него мы 0.2-0.3мм закладываем, в зависимости от геометрии изделия.