در این مقاله قصد داریم به یک طرح کاربردی برای پرینتر سه بعدی بپردازیم. در واقع چگونگی به کارگیری خواص مواد چاپ سه بعدی برای به حداکثر رساندن دوام طرح کاربردی را شرح می دهیم. با بررسی انجام شده به این نتیجه رسیده ایم که نیاز به اطلاعات درباره چگونگی طراحی و آماده سازی مدل سه بعدی برای چاپ بسیار ضروری است، به همین دلیل می خواهیم درباره چگونگی تنظیمات موثر اسلایسر برای رسیدن به استحکام موثر شی نیز صحبت کنیم.
- آنچه شما یاد می گیرید:
- چگونگی تاثیر پارامترهای تراکم و لایه های بیرونی بر استحکام شی.
- چگونگی تکرار تنظیمات تراکم و لایه های بیرونی به منظور رسیدن به بهترین طراحی برای درخواست داده شده.
- بررسی علت اینکه چرا تراکم کمتر می تواند بیشتر خم شود اما سریعتر می شکند.
طراحی شی کاربردی که به صورت سه بعدی چاپ می شود معمولاً شامل توجه به استحکام مورد نیاز و یا دوام شی پایانی است. به غیر از طراحی کلی و جهت گیری چاپ، کنترل یا مشخصات فرآیند چاپ، خود نگرانی اصلی طراح است.
مشخصات فرآیند چاپ باید دقیق باشد تا به چنین سوالاتی پاسخ داده شود مانند:
- چه مواد یا فرآیند هایی می تواند بخشی از آن چاپ شود؟
- چه مقدار یا چه نوع تراکمی نیاز دارید؟
- پارامترهای قابل قبول برای ضخامت لایه بیرونی، ارتفاع لایه و عرض نازل چیست؟
نیاز به این موارد و دیگر فاکتورها برای آماده کردن راهنمایی برای جهت دادن و هدایت کاربر نهایی است. البته برای پاسخ به این سوال که چگونه پارامترهای بخش استحکام و اسلایس می توانند پرینت را تحت تاثیر قرار دهند نیز می باشد.
چگونگی تاثیر پارامترهای تراکم و لایه های بیرونی بر استحکام شی:
در این مقاله برخی نتایج تجربی برای آزمون را ارایه می دهیم که از روی آن می توان نتایج کلی را به دست آورد توجه داشته باشید که شکل کلی و کاربردی یک شی در چگونگی نفوذ و پارامترهای تراکم و لایه های بیرونی استحکام شی خیلی موثر است. این آزمایش ها تنها به عنوان دستورالعمل و نقطه شروع به کار هستند و همچنین در اشیا بحرانی، طراحان لازم است که در آزمایشات خود دامنه قابل قبول برای چاپ پارامترها را تعیین و مشخص کنند.
برای آزمایش از میله ۶ میلی متری استاندارد با ظرفیت حمل بار تا نقطه شکست و همچنین یک سطل پلاستیکی که درون آن یک خط کش مدرج وجود دارد و با آب پر می شود استفاده می کنیم.
برای آزمون مجموع ۴ میله حمل بار از یک مدل اما هر کدام با تنظیمات مختلف اسلایس تهیه شده است. پارامترها برای هر میله میانگین هستند سه میله با لایه بیرونی ۰٫۷ و درصد تراکم خطی ۲۵% ، ۵۰% ، ۷۵ % و یک میله با لایه بیرونی ۰۵ /۱ و تراکم ۲۵ % برای مقایسه تهیه شده اند.
قراردادن دو طرح در آزمون :
بار میله ها با پلت فرم آزمون و بار متغیر با استفاده از سیم فولادی ثابت می شوند. بار به انتهای ثابت نشده و بدون پشتیبان میله آویز می شود. بارگیری با اضافه کردن آب به سطل انجام می گردد. با افزایش بار، سطح میله به نقطه شکست می رسد. اندازه گیری تقریبی بار با براورد رزلوشن ۸ / ۱ بوده است. حالت های شکست عموماً در تنش با شروع حالت در پوسته بالایی انتظار می رود که به شکل شکاف رو به پایین منتشر شود.
از آزمایش به این نتیجه رسیدیم که ضعیف ترین ظرفیت بار قبل از شکست در میله با لایه بیرونی ۷ mm و تراکم ۲۵% بوده است. این مشخصه به این نکته اشاره دارد که برای رسیدن به افزایش استحکام و انعطاف پذیری در این نوع پرینت به ساختار شی بستگی دارد یعنی کم کردن تراکم، انعطاف بیشتری در قطعات ایجاد می کند در حالی که تراکم زیاد، استحکام قطعات را زیاد می کند.
همان طور که انتظار داشتیم آزمون نشان داد که افزایش در استحکام به عنوان افزایش در تراکم با افزایش بین ۲۵ تا ۵۰ درصد بوده است. با افزایش بین ۵۰ و ۷۰ درصد تراکم، درصد ضریب اطمینان کمتر می شود اما هنوز هم قابل توجه است.
نتایج آزمون که حاصل مشاهدات تجربی است نشان می دهد که چگالی تراکم مهم است زیرا بخشی از قدرت شی را تشکیل می دهد و در حدود ۵۰% جایی است که نقطه شروع شکست است.
اطلاعات دقیق و بهینه تراکم بر اساس بخشی از علم هندسه می باشد. لذا الگوی تراکم و جهت بار اینگونه اند. اگر بخشی از چاپ سه بعدی شما مجبور به تحمل تنش یا 
فشار بار در محور z باشد احتمالاً از چگالی تراکم بسیار بالاتری برخوردار است. از مشاهدات جالب توجه این بود که قطعات با تراکم کمتر و سبکتر قابلیت خم شدن بیشتری قبل از شکست را دارند حتی اگر آنها در بارهای سبکتر هم شکسته شوند.
در میان راه های بسیاری که طراح می تواند بر روی استحکام نهایی یک شی تاثیر بگذارد کنترل فرآیند چاپ به طور مستقیم موثر است چون امکان دارد کاربر فایل Stl را با مشخصات مختلف برای هر فرآیند اسلایس بگیرد و نتایج مختلفی حاصل شود به همین علت هنگام طراحی اشیا برای ابزار مهم است که مشخصات پردازش و چاپ دقیق ارایه شود و با فایل های مدل همخوانی داشته باشد.