המדריך לעיצוב עבור הדפסה תלת מימדית
המדריך לעיצוב עבור הדפסה תלת מימדית מיועד לכל מי שמעוניין בהדפסת מודל תלת מימדי. במדריך נסביר ונדגים את עקרונות היסוד שיש להתחשב בהם בעת מידול החלק להדפסה.
מדריך זה יתייחס למושגי היסוד ההכרחיים אותם יש להבין בתוך תהליך עיצוב החלק המיועד להדפסה. אף על פי שלכל טכנולוגיית הדפסה קיימות מגבלות ותנאים ייחודיים בייצור, ישנם עקרונות התקפים בכל טכנולוגיות ההדפסה.
כאשר מעצבים מודל תלת מימדי המיועד להדפסה, יש לזכור שהמודל הממוחשב יהפך למודל פיזי.
בעוד שבסביבה הדיגיטלית לא מתקיימים חוקים פיזיקליים ובעצם היא מאפשרת יצירה של כל דבר כמעט, חוקי הפיזיקה כן יחולו על המודל הפיזי ולכן לא כל דבר שעוצב בתוכנה ממוחשבת יהיה בר הדפסה.
בעמודי טכנולוגיות המדפסות שלנו (SLS, MJF, SLA, FDM, POLYJET, SANDSTONE) מופיעים העקרונות לעיצוב הספציפיים לכל מדפסת.
קווים מנחים לעיצוב
אפיון התוצר הרצוי מראש
על מנת להצליח להדפיס מודלים בצורה המיטבית, יש תחילה להבין בעיקר את צרכי השימוש במודל, את התכונות הדרושות לו, הגאומטריה והתנאים בהם הוא צריך לעמוד. רק כאשר התוצר הרצוי מאופיין ומוגדר היטב, ניתן להתקדם לשלב מציאת הטכנולוגיה המתאימה ביותר להדפסתו. דרך מומלצת לאפיון התוצר הרצוי היא לכתוב את תכונותיו הסופיות לפי סדר חשיבותם. בהתאם לסדר העדיפויות של תכונות החלק, יש לחפש טכנולוגיה שתאפשר ייצור תוך מענה על עמידה בדרישות התכונות החשובות ביותר של התוצר.
בחירת הטכנולוגיה לייצור - הכירו את מגבלות המדפסת
טכנולוגיות ההדפסה התלת-מימדית נבדלות אחת מהשנייה ומגבלות הייצור שלהן משתנות בהתאם לטכנולוגיה, לחומר ההדפסה ולמוצר המודפס. לכל טכנולוגיה יתרונות וחסרונות שונים. מרגע שהגדרנו את תכונות התוצר המודפס ואפיינו אותם, יש לחפש טכנולוגיה שיתרונותיה ישמשו ליצירה של תוצר אופטימלי.
עיצוב ותכנון חלקים עבור הדפסה תלת ממדית בטכנולוגיות שונות משתנה בהתאם להתניות המדפסת וחומר הגלם. כעת נמנה מספר שיקולים תכנוניים מרכזיים שיש לקחת בחשבון בהתאם לטכנולוגיה שנבחרה.
מגבלות החומר המודפס
מדפסות תלת-מימד מסוגים שונים לרוב מאפשרות הדפסה במספר חומרים שונים. תכונות המדפסת ותוצאות הדפסת החלקים בעת הדפסת חומר אחד אינן זהות בדרך כלל להדפסה באותה המדפסת בחומר אחר. על מנת לעצב חלק מיטבי עבור הדפסה תלת ממדית יש להכיר היטב את תכונותיו של החומר ממנו יודפס החלק. לדוגמא, תכנון חלקים עדינים ודקים במיוחד עבור הדפסה בחומר פריך הנוטה להישבר בקלות יהווה פער בין תכונות החומר המודפס לבין החלק הרצוי.
בנוסף, לעיתים קיימים הבדלים בין תוצאות של מדפסות שונות המדפיסות באותו חומר גלם. ניילון 12 (PA12) למשל, הינו חומר גלם המשמש גם את מדפסת ה-PROX500 וגם את מדפסת ה- FusionJet4200. ברם, אותם חלקים המודפסים באותו חומר גלם במדפסות שונות יתנהגו בצורה מעט שונה האחד מהשני. דוגמא נוספת היא חומר גלם PLA (פלסטיק) בשימוש נרחב בטכנולוגיות FDM עשוי להתנהג אחרת בעת הדפסה במדפסת MAKERBOT לבין הדפסה במדפסת אחרת.
מושגי יסוד
Watertightness
קבצים הניתנים להדפסה בתלת מימד הם קבצי מש (Mesh). קבצי מש הם קבצים תלת ממדיים בהם המודל מורכב מרשת משולשים הקשורים אחד לשני, משולשים אלה קרויים פוליגונים. גם קבצים שמודלו בתוכנה שאינה מייצרת קבצי מש, מומרים לפני תהליך ההדפסה לקבצי מש המורכבים מרשת פוליגונים. על מנת שמודל יהיה בר הדפסה, רשת הפוליגונים מוכרחה להיות רציפה, ללא מרווחים, חורים, פוליגונים חסרים ופתחים.
לצורך המחשה, ניתן לדמות מודל שהינו סגור ורציף, לבלונים בצורות שונות הלוכדים בתוכם אוויר. מודל המכיל חור מסוג מסוים איננו ניתן להדפסה כמו שבלון עם חור איננו בלון מנופח. באנגלית התיאור למודל סגור הוא Watertight, בדומה לבלון הלוכד אוויר מבלי שיוכל לצאת, כך התיאור "Watertight"- "אטום למים" כוונתו למוצר שמים אינם יכולים לחדור אותו או לצאת ממנו ומכאן שהוא סגור, חסר חורים או מרווחים בין משטחים. שימו לב שהחשיבות היא שרשת הפוליגונים המרכיבה את המודל תהיה רציפה אך אין הכוונה לחללים פתוחים במודל בדומה לחלל הפנימי של טבעת.
קובץ שניתן להדפסה אף על פי שיש "חלל פתוח" במרכזו- הקובץ הוא Watertight כי רשת הפוליגונים שלו רציפה ואין בה חורים.
קיים מגוון רחב של תוכנות בהן ניתן לוודא שהמודל הוא ללא חורים בטרם השליחה להדפסה. המערכת האוטומטית להדפסה תלת מימדית של IMPACT LABS מבצעת בדיקת רציפות פוליגונים או קיום חורים ומתריעה בפני המשתמש במידה ויש חורים במודל שלו.
עובי דופן
היות ומדפסות התלת מימד מאפשרות ייצור במגוון חומרים וטכנולוגיות, לכל חומר וטכנולוגיה ישנן מגבלות עובי דופן שונות. ישנן טכנולוגיות בהן הדפסת מודל דק מדי תגרום לעיוותים במודל, ובטכנולוגיות אחרות יצירה של מודל דק מידי יכולה לגרום לשבירה של המודל. לכן, יש לבדוק את מגבלות הטכנולוגיה בה משתמשים.
בנוסף, ישנה השפעה גדולה לגאומטריית המודל. שני מודלים המיוצרים בעובי דופן זהה בטכנולוגיה זהה אך בעלי גאומטריות שונות יגיבו בצורה שונה לעיוותים ודרגת שבירות. לדוגמה, בדרך כלל משטחים גדולים ודקי דופן יהיו חשופים ליותר סיכויים להתעוות.
עובי הדופן האופטימלי עבור המודל משתנה בהתאם לגאומטריה ויכול להשתנות בין חלקים שונים במודל. פאות שונות במודל דורשות עובי מינימלי אחר המשתנה בהתאם לתמיכתן על ידי פאות אחרות.
קירות נתמכים
קיר נתמך הוא פאה מהמודל המחוברת לפאות או קירות נוספים משני צדדים או יותר והיא יכולה להיות דקה יותר מאשר פאה שאיננה נתמכת.
קירות לא נתמכים
גודל פרטים
כאשר המודל המודפס מכיל פרטים קטנים יש לשים לב לגודל הפרטים אותם יכולה לייצר הטכנולוגיה הנבחרת. גודל הפרטים נבחר ממאפייני הדיוק של המדפסת ומעובי השכבה המודפסת. בנוסף גודל הפרטים מושפע גם הוא מהחומר המודפס, בחומרים מסוימים פרטים קטנים עשויים להתעוות בעוד שבחומרים אחרים פרטים קטנים עלולים להישחק או להישבר.
פרטים בולטים
פרטים שקועים
פרטים שקועים הם אלמנטים השקועים או טבועים במישור המודל, לדוגמא טקסט שקוע, חריצים "עיוורים" (שאינם עוברים לצד השני), חורים עיוורים וטקסטורה שקועה.
חריצים
חורים ומוטות
חורים הם סוג נוסף של פרט שקוע. יש לשים לב לעומק החור והקוטר שלו הניתנים ליצירה בכל טכנולוגיה. בנוסף יש לשים לב האם ניתן לנקות את החור משאריות חומר באמצעים קונבנציונליים.
מוטות הם פרטים בולטים מפני השטח בעלי גאומטריה צרה וגבוהה. לפרטים דקים שכאלה יש נטייה להישבר או להתעוות ולכן יש לשים לב לגובה המוט ביחס לקוטר שלו.
חללים סגורים וקוטר קדח ניקוי מינימאלי
רזולוציה
ציר אינטגרלי
רווח בין גופים נעים CLEARANCE
לסיכום, ישנם מגוון שיקולים שיש לקחת בחשבון במהלך תכנון ועיצוב חלקים המיוצרים בהדפסה תלת מימדית. לעתים, כמות ההתניות המשפיעות על עיצוב המודל עבור הדפסה תלת ממדית יכולה להיות מבלבלת. אנו ב-IMPACT LABS נשמח ללוות אתכם בתהליך תכנון ועיצוב המודל שלכם להדפסה תלת מימדית בצורה הטובה ביותר.
חברת IMPACT LABS מתגאה בצוות מומחים הכולל מהנדסים ומעצבים יחד עם מוקדי ידע בתחום הטכנולוגי המספקים שרות מגוון החל בהתייעצות על הטכנולוגיה הטובה ביותר לייצור התוצר המתאים ביותר עבורכם ועד לעיצוב מודלים להדפסה בהתאם לרעיון שלכם. היתרון המרכזי שלנו הוא שאנו גם מתכננים ומעצבים למדפסות וגם מפעילים את המדפסות בעצמנו, לכן אנו מכירים מקרוב כל טכנולוגיה ופועלים תוך ביעילות ובחסכון זמן וכסף עבור הלקוחות שלנו.
צוות המומחים של IMPACT LABS מלווה תהליכי ייצור בכל שלב שתבחרו- שלב פיתוח הרעיון, שלב תכנון המוצר ועד לשלבי בחירת הטכנולוגיה האופטימלית וייצור המוצר בצורה אידיאלית.
