3D-skrivare med variabel z-led under utskrift

Märker du någonsin de fula nivålinjerna på lager på 3D-tryckta delar? Problemet är känt som trappeffekten och det förekommer i vanlig FDM 3D-utskrift. Det inträffar för att vanliga 3D-utskriftsmetoder enbart rör sig samtidigt i y-led och x-led, medans z-led rör sig när de andra två axlarna står still.

Planlös 3D-utskrift är en annan FDM-metod, vilket möjliggör 3D-utskrift där alla led rör sig samtidigt. Denna unika tryckstil växte fram ur experiment som utfördes 2016 av forskare från universitetet i Hamburg i Tyskland.

Icke-plan utskrift är processen att skriva ut delar med böjda lager där krökningen sträcker sig över X-, Y- och Z-axlarna. Denna utskriftsstil gör att du kan skriva ut böjda delar med en mjukare utvändig yta oavsett andra faktorer som glödtrådstyp, hot end, efterbehandling och så vidare.

Non-planar 3D-printing

Vad används ”non-planar” 3d-utskrift för?

Även om det är svårt att skriva ut på ett icke-plant sätt, på grund av teknikens begränsningar, kan det vara användbart att skriva ut delar med stora konkava funktioner. Detta är särskilt fruktbart för böjda delar som vingarna på ett RC-plan, eftersom icke-plan utskrift faktiskt kan förbättra delens aerodynamik, enligt forskarna vid universitetet i Hamburg. Till exempel har denna flygplansvingemodell (bilden ovan) inget trapphus.

Tekniken, särskilt programvaran, som används för icke-plan 3D-utskrift är hittills underutvecklad. Det huvudsakliga systemet som behövs för denna utskriftsstil är ett specialprogram som för närvarande endast är tillgängligt som en ändrad version av Slic3r. För närvarande är det den enda populära skivprogramvaran som kan utveckla G-kod för icke-plan 3D-utskrift, men om metoden blir populär kan du förvänta dig att andra program följer.

Hur fungerar 3D-utskrift med denna metod?

Som du förmodligen kan gissa är icke-plan utskrift betydligt mer komplex i hur den fungerar än vanlig FDM-utskrift. Det kräver också några modifieringar av din FDM 3D-skrivare för att fungera, främst när det gäller munstycket och skrivhuvudet.

För att den här utskriftsmetoden ska fungera behöver munstycket mer utrymme på skrivhuvudet än vad vissa skrivare erbjuder, särskilt om skrivhuvudet har en stor kylfläns, fläktar och fläktkapslingar. Detta spelrum möjliggör att munstycket säkert kan röra sig längs X-, Y- och Z-axlarna samtidigt. Eftersom munstycket sträcker sig längre ner på egen hand kan skrivhuvudet röra sig från sida till sida och upp och ner utan att komma i vägen för utskriften.

När du skriver ut något med icke-plan utskrift skriver 3D-skrivaren först ut delens bas på ett normalt (2,5D) sätt. För att skriva ut krökningar måste skrivaren först skapa en bas med en liten kurva för att sedan bygga ovanpå. Basen med den lilla kurvan kommer troligen att visa trapphus, men senare i trycket kommer detta att täckas över.

När den böjda basen är klar byter skrivaren till en “riktig” tredimensionell utskriftsstil, och lägger till lager i den lilla baskurvan medan den rör sig längs X-, Y- och Z-axlarna samtidigt. Du kan tänka på den här rörelsen som att lägga till filtar i en halvsfärisk boll, där varje filt representerar ett lager och bollen representerar basen av utskriften.

Genom att göra detta undviker skrivaren att producera trapphöljeslinjer på din utskrift. Den icke-plana tryckta kurvan kommer fortfarande att ha lagerlinjer över Z-axeln, men de kommer att vara böjda istället för raka, vilket kan se ganska coolt ut.

För- och nackdelar

Icke-plan utskrift har, som alla saker, vissa fördelar och nackdelar. Låt oss ta en närmare titt.

FÖRDELAR

  • Producerar en blandning av böjda och vanliga lagerlinjer som ger en jämn finish på tredimensionellt böjda föremål
  • Producerar en blandning av böjda och vanliga lagerlinjer som ger en jämn finish på tredimensionellt böjda föremål
  • Vertikalt starkare delar
  • Förbättrar aerodynamik för delar
  • Ser coolt ut

NACKDELAR

  • Kräver en specifik skrivhuvuddesign med ett förlängt munstycke
  • Teknik är underutvecklad
  • Du kan fortfarande se lagerlinjer (bara inte trapphöljeslinjer)
  • Kräver Linux-programvara för att köra den ändrade versionen av Slic3r (det viktigaste sättet att göra icke-planar utskrift)
  • Inte användbart eller effektivt för utskrifter utan kurvor

Sammanfattning

Denna metod är relativt ny och kommer förmodligen ta fart inom snar framtid, samtidigt som användningsområdena för 3D-skrivare ökar exponentiellt globalt. Teoretiskt bör de flesta 3D-skrivare och tillverkare kunna uppgradera sina hårdvaror för att stödja denna typ av printing, och enbart en slicer uppgradering skulle kunna bidra till att få denna möjlighet i framtida utskrifter.

Oavsett så är det ytterligare en aspekt av additiv tillverkning som visar att teknologin ständigt utvecklas.

Ovan text är härlett från denna källa, av All3DP, under licensen CC BY.