Базовые принципы работы на 3D принтере Dimension Elite

41 Pages·1.185 MB·Russian

by  Поляков А. Н.

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»

Кафедра технологии машиностроения,
металлообрабатывающих станков и комплексов

А.Н. Поляков, А. И. Сердюк, К.С. Романенко

БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
НА 3D ПРИНТЕРЕ DIMENSION ELITE

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом федерального
государственного бюджетного образовательного учреждения высшего
профессионального образования «Оренбургский государственный
университет» в качестве методических указаний для студентов, обучающихся
по программам высшего профессионального образования по направлениям
подготовки 151000 Конструкторско-технологическое обеспечение
автоматизированных машиностроительных производств, 151900
Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных
производств и 221000 Мехатроника и робототехника

Оренбург
2013
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 655.3:004.35 (076.5)
ББК 37.86-5 я7+32.973-04я7
П 54

Рецензент – доцент кафедры систем автоматизации производства, кандидат
технических наук А.И. Сергеев

Поляков, А.Н.
П 54 Базовые принципы работы на 3D принтере Dimension Elite:
методические указания / А. Н. Поляков, А. И. Сердюк, К. С.
Романенко; Оренбургский гос. ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2013. – 41 с.

В методических указаниях рассмотрены подготовка 3D принтера к работе,
особенности создания и подготовки 3D моделей. Методические указания
предназначены для студентов, обучающихся по программам высшего
профессионального образования по направлениям подготовки 151000
Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных
машиностроительных производств, 151900 Конструкторско-технологическое
обеспечение машиностроительных производств и 221000 Мехатроника и
робототехника.

Методические указания подготовлены в рамках проекта
«Совершенствование подготовки кадров для приоритетных направлений
развития экономики Оренбургской области на основе кластерной
модели».

УДК 655.3:004.35 (076.5)
ББК 37.86-5 я7+32.973-04я7

© Поляков А.Н.,
Сердюк А. И.
Романенко К.С., 2013
© ОГУ, 2013
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Содержание

Введение ............................................................................................................................. 5
1 Подготовка 3D принтера к работе ................................................................................ 6
1.1 Включение принтера ................................................................................................... 8
1.2 Установка подложки для моделирования ................................................................. 10
1.3 Проверка глубины установки насадок печатающих головок ................................. 10
1.4 Дисплей и клавиатура ................................................................................................. 13
1.5 Загрузка материала ...................................................................................................... 15
1.6 Удаление материала .................................................................................................... 18
2 Создание 3D модели. Импортирование. Печать модели.. .................................................. 21
2.1 Создание модели Пластина ........................................................................................ 21
2.2 Обзор системного программного обеспечения ........................................................ 27
2.3 Подготовка STL - файлов для печати ........................................................................ 29
2.4 Выбор стиля наполнения модели .............................................................................. 29
2.5 Выбор стиля поддержки ............................................................................................. 30
2.6 Выбор масштаба STL - файла .................................................................................... 31
2.7 Выбор ориентации STL- файла .................................................................................. 31
2.8 Анализ ориентации ..................................................................................................... 32
2.9 Добавление STL - файла в закладки .......................................................................... 32
2.10 Печать STL- файла .................................................................................................... 33
2.11 Установка подложки для моделирования ............................................................... 33
2.12 Печать детали ............................................................................................................. 33
2.13 Печать тестовой детали ............................................................................................ 34
2.14 Панель дисплея в процессе печати .......................................................................... 35
2.15 Приостановка печати ................................................................................................ 36
2.16 Возврат к печати из режима «Пауза» ...................................................................... 36
2.17 Возврат к работе из режима «Ожидание» .............................................................. 36
2.18 Отмена рабочего задания .......................................................................................... 37
2.19 Автоматическое отключение питания (режим энергосбережения) ..................... 38
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.20 Отключение питания ................................................................................................. 38
2.21 Извлечение готовой детали ...................................................................................... 38
2.22 Удаление материалов поддержки ............................................................................ 39
Список использованных источников .............................................................................. 41

4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение

Трѐхмерная печать — не просто создание моделей. В наши дни 3D печать
предлагает разительные преимущества на каждом этапе создания, от разработки
концепции дизайна до производства готовых продуктов и всех промежуточных
этапов. Современные сложные условия рынка, делают выбор 3D принтеров для
каждого этапа создания продукта, более важным, чем когда-либо прежде.
Ведущие компании используют 3D принтеры для оценки большего количества
вариантов за меньшее время, что способствует принятию важных решений на
ранних стадиях разработки продукта. В ходе процесса дизайна варианты
технических решений подвергаются проверке на каждом этапе с целью принятия
решения различной степени важности, улучшения характеристик, снижения
производственных затрат и вывода на рынок более успешного и качественного
продукта. На этапе изготовления опытных образцов 3D печать позволяет ускорить
производство первых образцов, что способствует продвижению на рынок и
продажам, и привлекает клиентов уже на ранних этапах. А на стадии производства
готовых продуктов 3D печать позволяет повысить производительность труда,
экономично производить модели индивидуального дизайна, улучшить качество и
достичь большей эффективности во многих отраслях, число которых растет.
Различные технологии превращения цифровых данных в осязаемый объект
существенно отличаются. Современные 3D принтеры используют широкий спектр
материалов с существенно разными структурными свойствами, возможностями
формирования мелких элементов, обработкой поверхности, сопротивляемостью
воздействию окружающей среды, внешним видом, точностью обработки, сроками
использования, температурными свойствами и т. д.
Некоторые технологии 3D печати позволяют печатать практически любые
геометрические тела без ограничений, налагаемых традиционными методами
обработки, тем самым предоставляя конструкторам большую свободу в достижении
новых уровней функциональности продукта.

5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Подготовка 3D принтера к работе

Построение цифровой твердотельной модели НСС для последующей ее печати
на 3D принтере обязательно учитывает технологические особенности
реализованного в принтере метода печати и технических характеристик принтера.
На кафедре технологии машиностроения, металлообрабатывающих станков и
комплексов используется 3D принтер Dimension Elite (изготовитель Stratasys,
США). В данном принтере реализована технология Fused Deposition Modeling
(FDM), т.е. моделирование методом наплавления.
Данная технология позволяет относительно быстро (в течение нескольких
часов) без прессформы получить физический прототип пластмассовой детали,
соответствующий трехмерной CAD-модели. Установка работает в офисных
условиях, не требует специальной лаборатории. Процесс абсолютно безвреден для
окружающей среды и оператора. После окончания процесса моделирования изделие
нельзя сразу использовать, требуется его последующая доработка для удаления
материала поддержки, среднее время – 3 часа. В этом одно из принципиальных
отличий FDM-технологий от многих других, в соответствии с которыми процесс
доводки моделей требует существенно больших временных затрат, а также наличия
лабораторий, специально оборудованных системами вытяжки и охлаждения.
Принцип создания моделей-прототипов по технологии FDM заключается в
послойной укладке расплавленной до полужидкого состояния полимерной нити в
соответствии с геометрией математической модели детали, разработанной в CAD-
системе. Математическая модель передается в формате STL в специальное
программное обеспечение, которое позволяет оператору оптимально ориентировать
ее в рабочей зоне установки, автоматически разбивает на горизонтальные слои и
определяет необходимость применения поддерживающих элементов для
нависающих частей модели. Интерфейс программного обеспечения -
англоязычный, поэтому для его лучшего понимания необходимо иметь навыки
работы с автоматизированными англоязычными системами моделирования.
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основные технические характеристики принтера приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Технические характеристики принтера Dimension Elite
Показатель/характеристика Параметр
Технология Моделирование методом
наплавления –
Fused Deposition Modeling (FDM)
Размер области построения
(максимальный размер получаемой

модели):
Длина
Ширина
203 мм
Высота
203 мм
305 мм
Толщина слоя получаемой модели от 0,178 до 0,254 мм

Скорость построения модели не менее 12 см3/ч

Достижимая точность Погрешности печати не
превышает значений +/- 0.241 мм
или +/- 0.0015 мм на мм (в
зависимости от геометрии
детали)
Модельный материал принтера ABSPlus - P430
Цвета основного материала Черный, серый металлик, синий,
красный, слоновая кость,
желтый,
оливковый, белый, персиковый
Структура поддержки Растворимый в щелочи материал

Особенности построения модели несущей системы станка для печати ее на 3D
принтере заключается в следующем:
- обеспечение соответствия габаритных размеров CAD-модели и рабочей
зоны принтера;
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- оптимизация размеров прототипа и удобством оценки его
функциональности, эргономики и внешнего вида;
- обеспечение зазора в подвижных соединениях в пределах 0.2 мм.
Величина зазора существенно больше 0,2 мм приводит к свободной посадке,
создающей чрезмерную величину люфта в соединениях.

1.1 Включение принтера

Рабочая камера и поверхность фильеры очень сильно нагреваются! Камера и
фильера нагреваются до температуры порядка 75 ° C (167 F) и 280 ° C (536 F)
соответственно. Этот уровень температур может привести к травмам, если не
соблюдать технику безопасности и не использовать защитные средства.
Фильеры - специальные, высокопрочные формы, через которые
продавливаются материалы модели и поддержки.
Для включения принтера следует выполнить следующий порядок действий:
1) установить выключатель, расположенный на задней поверхности 3D
принтера, в позицию (I) - теперь электропитание подается к принтеру и аппарат
готов к тому, чтобы вы его включить (рисунок 1.1);
2) переключить выключатель, расположенный на правой боковой поверхности
принтера, в позицию (I) (рисунок 1.2); после нажатия выключателя система
загружается в течение от трех до семи минут;
Если принтер находился в выключенном состоянии при комнатной
температуре, нужно примерно 40 минут, чтобы он разогрелся, прежде чем можно
приступать к работе. Температурные режимы установлены при производстве и не
регулируются. Пока система разогревается или охлаждается, на панели
отображается температура экструзивной головки и рабочей камеры.
В целях безопасности, пока открыта дверца рабочей камеры, экструзивная
головка и рабочая зона Z не двигаются. Во время прогрева и процесса построения
дверца закрыта и заблокирована. Ее можно открыть только когда принтер не
выращивает деталь или находится в режиме «Pause» («Пауза»).
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рисунок 1.1 - Расположение автоматического выключателя

Рисунок 1.2 - Расположение выключателя

9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.2 Установка подложки для моделирования

Убедитесь, что фиксаторы опущены и не мешают установке подложки для
моделирования. Установите подложку на рабочую поверхность Z, совмещая
держатели на подложке со слотами на металлическом поддоне. Продвигайте
подложку для моделирования вперед к задней стенке аппарата, пока передний край
(с ручкой) не совпадет с кромкой поддона (рисунок 1.3). Закрепите подложку двумя
фиксаторами, повернув их.

Рисунок 1.3 - Установка подложки для моделирования

При установке и передвижении подложки для моделирования, держитесь за
ручку, старайтесь не прикасаться к поверхности. Смазка и жиры, которые могут
попасть на поверхность подложки, станут причиной плохого прилегания модели к
подложке при моделировании. При необходимости обязательно очищайте рабочую
поверхность подложки с помощью изопропилового спирта.

1.3 Проверка глубины установки насадок печатающих головок

Глубина установки насадок задается при производстве аппарата и обычно
регулировка не требуется. Однако в процессе перевозки насадка может сместиться.
10