Лабораторная работа: Проектирование сложных узлов и функциональных деталей для 3D печати
Разработка и проектирование 3D моделей и функциональных механических узлов для производства, которые могут быть напечатаны широким спектром типов материалов - должны соответствовать всем допускам, обеспечивая бесперебойный процесс изготовления деталей. Это послужит гарантом того, что конечный продукт будет высокого качества и легко будет легко монтироваться.
Очень часто, люди которые мало знакомы с 3D печатью, задают нам вопросы: "Что можно напечатать на 3D принтере?", или "Если у меня будет 3D принтер, что я могу сделать на нем полезного?". Все эти вопросы сводятся к одному ответу, который и привел нас в 3D печать.
Давайте углубимся в основы производственного дизайна. 3D печать является только одним из методов, для производства отдельных частей или компонентов, которые после сборки образуют сложный механический узел.
Но это совсем не означает, что нужные и полезные детали, не могут быть сделаны путем единоразовой печати, цельной 3D модели. Наоборот, очень часто, наиболее удобное и простое решение, может быть достигнуто при помощи печати одного лишь элемента. Тем не менее, есть сложные, функциональные объекты, сборка которых осуществляется из нескольких частей, например печатные платы, жгуты, шариковые подшипники и т.д.
В рамках концепции промышленного дизайна, 3D печать содержит в себе некую долю науки, математики и большую часть искусства. Нужно понимать принцип использования материалов, их свойства, особенности и возможности 3D принтера на котором будет осуществляться печать. Чтобы овладеть дизайнерскими умениями нужна практика, так что не расстраивайтесь, если в первое время, напечатанные детали будут плохо стыковаться, взаимодействовать с друг другом и конечный результат будет выглядеть не так ка задумывалось. Создание и печать функциональных, сложных объектов - задача не простая, и для достижения хорошего результата может потребоваться выполнить одну и туже задачу заново, много раз.
Так же хочу подчеркнуть, что сложно создать 3D модель, которая будет одинаково хорошо печаться на всех принтерах. Каждый принтер различаются, и деталь, которая без проблем напечаталась на одном принтере, на другом может вызвать сбой. Это особенно актуально, когда производится печать сложных углов и выступов, и используются поддерживающие материалы для 3D принтера (такие как PVA, HIPS и др.)
Так же, очень важно правильно выбрать материал для печати на 3D принтере. Большинство из нас использует либо ABS пластик, либо PLA пластик, но возможно, например, для увеличения прочности или термоустойчивости деталей придется использовать и другие материалы, такие как Neylon или PETG, Некоторые из этих материалов могут подвергаться деформациям во время печати, таким как усадка и коробление. Конечно все это можно уменьшить в настройках программного обеспечения принтера, но избавиться от них полностью, на 100%, все равно не удастся. Просто нужно изначально быть готовым к тому, что еще не напечатанная 3D модель, в программной оболочке, может отличаться от той, которую воспроизвел 3D принтер.
Напечатанное изделие будет визуально привлекательным и долговечным, если все ее составные части и детали будут идеально подходить друг к другу, с правильно подогнанным размером, зазорами, стыками, будут ли они легко соединяться или же "внатяг" и т.п. У каждого соединения детали, должны быть определенные допуски и функции. Все эти допуски должны быть изначально включены в дизайн, для гарантии того, что напечатанные части "подойдут" друг к другу. Это стандартная практика для промышленного дизайна. Ваш 3D принтер - это форма производства, где дизайнер должен учитывать все допуски и применимости.
Например, у меня есть цилиндр или вал, и мне нужно рассчитать его диаметр, чтобы он входил в отверстие с диаметром 16мм. Диаметр цилиндра должен быть меньше, так чтобы он легко помещался в отверстие. (см. рис 1-3)
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Это так же верно для частей, которые накладываются друг на друга. В данном случае допуски будут зависеть от типа материала и от точности печати 3D принтера. (См. рис. 4-9)
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Исходя из большого практического опыта по производственному 3D моделированию, скажу, что механически обработанные детали, как правило, имеют большую точность.
Ранее, разработка идеи и доведение ее до успешного завершения, никогда не давалась с легкостью, но с появлением 3D печати, возможности возросли. Экономическая эффективность и универсальность производства с применением 3D Печати, в настоящее время, полностью в руках производителя, и оно зависит только от только от свободы воображения и творчества.
