FDM-Teile mit Stratasys Insight abdichten: Praktischer Leitfaden

Sie interessieren sich dafür, das neue Produktdesign zu qualifizieren, das Flüssigkeit hält, aber fürchten die erforderliche Nachbearbeitung? Ruhe bewahren und Insight nutzen.

Es scheint eine endlose Anzahl von Anwendungen zu geben, während sich Additive Manufacturing (AM) Technologie weiterentwickelt. Dennoch erledigen diejenigen, die AM für funktionales Prototyping und Endverbrauchsteile nutzen, den Job weiterhin mit einem 25 Jahre alten Arbeitspferd – der Fused Deposition Modeling (FDM) Technologie. Ganze 85 % des Marktes basieren auf FDM, und das ist keine Überraschung. Es produziert präzise und funktionale Teile in einer breiten Palette konstruierter Produktionskunststoffe.

Abgesehen von all seinen Vorteilen ist FDM auch inhärent porös. Für viele Anwendungen spielt das keine Rolle. Wenn Sie thermoformen, würden Sie diesen Makel begrüßen. Wenn Sie jedoch versuchen, ein Gas oder eine Flüssigkeit (nach innen oder außen) zu halten, ist dies eine offensichtliche Einschränkung. Wenn Porosität ein Problem darstellt, ist der Einstieg mit der Insight-Verarbeitungssoftware der beste Weg, um sicherzustellen, dass Ihre Anwendung erfolgreich ist.

Die Geometrie wird stark beeinflussen, welche Technik oder Kombination von Techniken erforderlich sind, um das Teil für Tests und dann für den Endverbrauch abzudichten. Die Nutzung von Stratasys' Insight-Software, die zur Fortus-Linie gehört, ist ein einfacher Weg, Porositätsprobleme bei den meisten Geometrien zu lösen; umgekehrt können einige komplexe Geometrien potenziell arbeitsintensive Nachbearbeitung erfordern. Wenn Sie der sparsame Typ sind, sollten Sie Ihre Bemühungen in die vorverarbeitung von STLs mit einer Ultem-Faust stecken, um sicherzustellen, dass diese manuellen Operationen nicht notwendig sind. Und raten Sie was? Im Gegensatz zu den meisten Nachbearbeitungsmethoden ändert diese Strategie die Teilgeometrie nicht.

Wenn Sie bereits mit FDM vertraut sind, wissen Sie vielleicht, warum Porosität oft notwendig ist. Wenn nicht, hier ist der Grund: Das Modell kann Bereiche haben, die nicht selbsttragend sind, sodass die Stützen entfernt und gelöst werden müssen. Die natürliche Porosität ermöglicht es der löslichen Lösung, das Stützmaterial zu erreichen sowie aus denselben Bereichen abzulaufen, die verdeckt sein können. Mit anderen Worten, manchmal ist Auslaugung hilfreich. Behalten Sie das im Hinterkopf.

Abdichten mit Insight

Mit Insight haben Sie die Möglichkeit, die Porosität zu kontrollieren oder sogar zu eliminieren, besonders bei einfachen Geometrien. Dies gilt, solange die Anwendungsanforderungen darin bestehen, ein Gas oder eine Flüssigkeit um den atmosphärischen Druck herum zu halten. Bei höheren Drücken/Vakuum oder komplexen Teilgeometrien wird es weniger effektiv sein.

Der erste Schritt ist die Ausrichtung des Builds auf der Plattform anzugehen. Dies erfordert Ihr Urteilsvermögen und die Anwendungsbedürfnisse. Die wichtigste Regel ist, das Teil so zu orientieren, dass die meisten Flächen vertikal ausgerichtet sind.

Sobald Sie die optimale Orientierung bestimmt haben, ist der nächste Schritt, mehrere Konturen zu den vertikalen Wänden hinzuzufügen (unteres Bild). Grundlegend basiert diese Technik auf der Verwendung zusätzlicher Konturen und reduziert oder eliminiert Raster aus diesen Schichten. Die Existenz von Rastern in einem Modell erhöht das Leckagerisiko aufgrund der Lufteinschlüsse, die sie erzeugen, wie unten gezeigt (oberes Bild).

Über die Gruppen-Symbolleiste können Sie die Parameter einrichten, um Lufteinschlüsse nach diesen Schritten zu reduzieren:

1. Ermitteln Sie Ihre Wanddicke, indem Sie an jeder Schicht messen und dann rechnen, sodass Wanddicke gleich Anzahl der Konturen multipliziert mit Konturbreite ist. Sie können einen Bereich von Schichten mit gleichen Wanddicken auswählen.
2. Richten Sie Benutzerdefinierte Gruppen für jede Dicke ein und fügen Sie die Schichten den Gruppen hinzu. Innerhalb jeder Gruppe können Sie die Anzahl der Konturen und ihre jeweiligen Breiten steuern.
3. Wählen Sie die Konturen verbinden-Funktion und fügen Sie einen leichten negativen Kontur-zu-Kontur-Lufteinschluss hinzu, wann immer möglich. Diese Funktion erstellt kontinuierliche Werkzeugpfade, indem sie Start- und Stopp-Punkte zwischen jeder Kontur eliminiert.

In diesem Beispiel, gezeigt in den Parametern für eine benutzerdefinierte Gruppe, habe ich eine 0,100 Wanddicke. Ich habe fünf (5) Konturen mit einer 0,020 Konturbreite verwendet. Ich habe auch das Link Contour-Kästchen aktiviert und ihm einen -0,001 Lufteinschluss gegeben. Alternativ können Sie Konturbreite und Konturen verbinden global anwenden, wenn es Ihren Bedürfnissen entspricht, über das Toolpath Setup-Menü.

Hinweis: Das Ändern einiger dieser Parameter kann Ihre Bauzeit und Materialverbrauch variieren. Best Practice ist, einen „Green Flag“ als Kontrolle laufen zu lassen und die geschätzte Zeit und das Material vor der Parameteränderung zu notieren.

Als Nächstes betrachten wir Raster, da Sie wahrscheinlich Bereiche haben werden, die sie erfordern. Standardmäßig sind Raster-Winkel-Steuerungen auf 45° Start und 90° Delta-Wechsel eingestellt (siehe oben). Diese alternierenden Wendegebiete hinterlassen Wege oder Lufteinschlüsse durch die Schichten, d.h. die schwarzen Dreiecke, wo die Raster die inneren Kanten der Konturen treffen.

Durch Auswahl von Parallel Offset Rasters modifiziert Insight drei Parameter.

1. Variiert die Anzahl der Konturen auf jeder Schicht, um die Raster-Wendezonen zu verbergen. Dies gilt auch, wenn Sie bereits mehrere Konturen eingerichtet haben.
2. Positioniert die Raster-Werkzeugpfade parallel zu angrenzenden Schichten (0° Delta).
3. Versetzt die Raster-Werkzeugpfade so, dass sie die Nähte der vorherigen Schichten abdecken.

Das sollte den Deal besiegeln. Dies gibt Ihnen einen ausgezeichneten Ausgangspunkt bei der Verarbeitung von STLs zur Vorbereitung auf FDM-Abdichtungsanwendungen.

Hier ist ein Artikel über einige andere Nachbearbeitungstechniken, die das Abdichten auf die nächste Stufe heben. Aber Vorsicht, denn sie werden Ihre Geometrie beeinflussen.

Tags: FDM Technology, Thermoforming, Ultem