Ultraschnell von Nexa3D

3D-Druck in Rekordzeit vom Schreibtisch in die Produktion

Allgemeine Überlegungen

Thermal

Berücksichtigen Sie bei der Konstruktion für das LSPc-Verfahren den gesamten Prozessablauf und die physikalischen Beschränkungen. Viele unserer Konstruktionsrichtlinien ähneln denen des Spritzgießens, da das Harz eine Phasenumwandlung und eine Schrumpfung von 1-2% erfährt, ähnlich wie ein Thermoplast, der in einer Form erstarrt. Allerdings erfolgt die Schrumpfung schichtweise, so dass abrupte Änderungen der freiliegenden Querschnitte zu Verformungen führen können. Wir geben Ihnen Hinweise, wie Sie dieses Problem vermeiden können.

Die Aushärtung von dicken Abschnitten führt auch zu einem Anstieg der exothermen Wärme und einer gewissen Überhärtung in der XY-Ebene. Die NexaX 2.0-Software optimiert die Druckgeschwindigkeit, um die Temperatur zu kontrollieren. Die Hinzufügung einer Fließfähigkeit des flüssigen Harzes trägt dazu bei, thermische Gradienten im Bauteil während des Aufbaus zu vermeiden und ermöglicht höhere Geschwindigkeiten.

Vorbereitung des Baus

Die ersten paar Schichten Ihres Aufbaus werden absichtlich überhärtet, um die Haftung auf der Bauplatte zu gewährleisten, und sind in XY-Richtung leicht überdimensioniert. Dies sollte kein Problem darstellen, da im Allgemeinen nur die Stützen betroffen sind. Wenn Sie ohne Stützen bauen, fügen Sie an den Kanten der Basisoberfläche eine 1-2 mm lange Fase hinzu. Dadurch bleiben die extrudierten Features maßhaltig und lassen sich leichter von der Bauplatte entfernen. Jede Schicht überhöht die vorhergehende um einen gewissen Prozentsatz, so dass horizontale Löcher etwas oval sind, wenn sie nicht durch 0,04 mm ausgeglichen werden.

Nachbearbeitung

Das Auswaschen von überschüssigem Harz aus dem Teil kann bei Sacklöchern, Hohlkammern oder mikrofluidischen Kanälen schwierig sein und erfordert fortschrittliche Reinigungstechniken. Außerdem kann das Nachhärten oder Einbrennen zu einer Verformung der flachen Platten führen. Fügen Sie während des Aushärtens Rippen hinzu oder schränken Sie das Teil ein.

Nachbearbeitung

Optische Überhärtung und Durchhärtung

Die in Photopolymerverfahren wie LSPc verwendeten Harze sind nicht völlig undurchsichtig, so dass Licht durch dünne Bereiche des Materials dringt und eine Überhärtung und/oder Durchhärtung bewirkt. Diese Effekte sind in den meisten Fällen nicht problematisch, es sei denn, die Teile sind recht klein oder Sie versuchen, mit Ihrem Design sehr enge Toleranzen zu erreichen. Wenn Sie diese beiden Phänomene verstehen, können Sie sie bei Ihrem Entwurf und der Herstellung leicht berücksichtigen.

Überdeckung (XY-Ebene)

Eine Überhärtung tritt auf, wenn das Licht des UV-Lichtgeräts über den Rand der Maske hinaus gestreut wird und das Material in der Nähe der Maskengrenze aushärtet, was zu einer zusätzlichen Aushärtung von 0,01-0,05 mm über die Maskengrenze hinaus führt. Die Streuung wird hauptsächlich durch Farbstoffe und Füllstoffe im Harz verursacht, so dass die Korrekturfaktoren je nach Material unterschiedlich sind. Die Überhärtung nimmt mit der Belichtungszeit zu und beträgt in der Regel mehr als 0,05 mm bei den Grundschichten.

Durchhärtung (Z-Achse)

Die Durchhärtung ist ein Effekt, der dadurch entsteht, dass das UV-Licht der Lichtmaschine durch die vorhandene Materialschicht dringt und eine zusätzliche Aushärtung bewirkt. Dies ist notwendig, um eine Haftung von Schicht zu Schicht zu erreichen. Die Durchhärtung führt zu einer Überhärtung des Materials in der Z-Achse. Die Tiefe der Durchhärtung ist materialabhängig, wobei hochauflösende Materialien eine Durchhärtung im Bereich von 0,02-0,05 mm und einige transparente Materialien eine Durchhärtung von bis zu 1,0 mm aufweisen.

Voxelisierung

Gedruckte Modelle werden als Voxel ausgedrückt mit

• XY-Auflösung = Pixelgröße der Maske
• Z-Auflösung = Schichthöhe
• Anti-Aliasing wird standardmäßig auf XY-Kanten angewendet

Design-Beratung

• Entwerfen Sie mit Blick auf die Gebäudeorientierung
• Verwendung von Oberflächentexturen und organischen Formen
• Zielgröße der Merkmale > 5 Voxel.

Der Umgang damit

• Ausrichtung orthogonal zum kartesischen Csys oder in einem Winkel von mehr als 10° zu einer beliebigen Achse
• Verringern Sie die Schichthöhe, um die Stufenbildung zu minimieren oder um eine höhere Auflösung in Z zu erreichen.

Design-Richtlinien

Ähnlich wie beim Spritzgießen oder anderen 3D-Druckverfahren ist es wichtig, die Herstellbarkeit des Produkts im Auge zu behalten. Diese Konstruktionsrichtlinien helfen Ihnen, die bestmöglichen Teile zu produzieren und die ultraschnellen Fähigkeiten der XiP- und NXE-Serie mit LSPc®-Technologie zu nutzen.

Inhaltsverzeichnis

1 Wandstärke
2 Überhänge und Überbrückungen
3 Gefiederte Kanten
4 Löcher
5 Hohle und schalenförmige Geometrien
6 Gewinde, Einsätze und Befestigungen
7 Integration von Text, Gravur und Prägung

1. Wandstärke

Wände

Wände zwischen 1-5 mm bilden sich zuverlässig und halten den Kräften der Membrantrennung und der Entfernung der Stützen stand. Wände mit einer Dicke von 0,3 mm sind bei begrenzter Spannweite und vertikaler Ausrichtung möglich.
Wände, die dünner als 0,8 mm sind, können beim Waschen durchtränkt werden, so dass die Waschzeiten begrenzt sind. Bei der Verwendung von Stützkontakten sollte die Wandstärke < 0,5 mm sein.

Dickere Wände können eine vollständige Nachhärtung verhindern und könnten während des Drucks exotherm werden, was die Qualität der Teile beeinträchtigt. Dicke Teile oder Wände > 25 mm können mit niedrigeren Geschwindigkeiten gedruckt werden, um Temperatur und Schrumpfung zu kontrollieren.

2. Überhänge und Überbrückungen

Horizontaler Überhang

Ein horizontaler Überhang ist jeder Teil des Modells, der parallel zur Bauplattform übersteht. Diese Merkmale sind üblich und es wird nicht empfohlen, sie ohne Stützen zu drucken. Horizontale Überhänge von mehr als 2 mm sollten abgestützt werden. Wenn diese Überhänge nicht gestützt werden, kommt es wahrscheinlich zu einer Verformung.

Überbrückung

Waagerechte Flächen, die zwischen Wänden oder Stützen überbrückt werden, dürfen die doppelte Entfernung wie Überhänge überbrücken. Dies gilt auch für den Einflussradius der Stützen (verwenden Sie einen Einflussradius von 1,5 mm für horizontale Flächen bei 0,1 mm). Spannweiten von bis zu 20 mm sind mit einem Verlust an Maßhaltigkeit druckbar.

Abgewinkelter Überhang

Ein abgewinkelter Überhang ist ein Überhang, der sich in eine andere Richtung als parallel zur Bauplattform erstreckt. Für diese Überhänge ist ein Mindestwinkel von 30° erforderlich, damit sie freitragend gebaut werden können. Wenn der Winkel unter 30° liegt, müssen Stützen verwendet werden, um sicherzustellen, dass der Entwurf wie vorgesehen gedruckt wird. Andernfalls besteht bei diesen geringen Winkeln die Gefahr der Delaminierung/Ablösung.

3. Gefiederte Kanten

Abgerundete Kanten, auch Messerkanten genannt, sind Merkmale, die sich nach unten hin auf Null verjüngen.
Eine gefiederte Kante sollte auf 0,3 mm oder mehr abgestumpft werden, da sonst die Gefahr besteht, dass sie bei der Nachbearbeitung beschädigt wird und sich wellt. Beim Vibrationspolieren ist eine weitere Abstumpfung erforderlich.

4. Löcher

Mindest-Lochdurchmesser

Löcher mit einem Durchmesser von weniger als 1,0 mm können sich während des Drucks aufgrund von Durchhärtung schließen. Größere Löcher können für klare Harze erforderlich sein. Kleinere Löcher sind möglich, wenn sie vertikal ausgerichtet sind. Die Reinigung von Löchern kann eine Herausforderung darstellen. Vermeiden Sie Sacklochbohrungen und Bohrungen mit großen Seitenverhältnissen. Um nicht ausgehärtetes Harz aus solchen Löchern zu entfernen, kann eine Reinigung mit einer Druckdüse erforderlich sein.

Sacklöcher

Die Tiefe von Sacklöchern ist bei Löchern mit einem Durchmesser von weniger als 3 mm begrenzt, da die Oberflächenspannung ein Abfließen des Harzes verhindert. Das Waschen mit einem Druckstrahl, z. B. mit einer Spritze, ermöglicht tiefere Löcher. Fügen Sie, wann immer möglich, Entlüftungsöffnungen am Boden von Sacklöchern hinzu.

5. Hohle und geschröpfte Geometrien

Geschlossene Volumina

Entleerungslöcher sind erforderlich, wenn ein geschlossenes Volumen, wie z. B. ein ausgehöhltes Teil, vorhanden ist. Das Abflussloch dient dazu, das Harz aus den geschlossenen Hohlräumen Ihres Modells zu spülen. Ohne Abflusslöcher würde nicht ausgehärtetes Harz im Teil eingeschlossen bleiben und möglicherweise zu einer Beschädigung des Teils führen. Verwenden Sie mindestens zwei Löcher mit einem Durchmesser von 3 mm, um die Reinigung des Teils zu ermöglichen, oder mindestens 5 mm Durchmesser, wenn nur ein Loch möglich ist. Am besten platzieren Sie die Löcher in der Nähe von Ecken, wo Harz und Lösungsmittel auf natürliche Weise fließen würden.

Entlüftung und Schröpfung

Wenn ein schalenförmiges Feature offen zum Bottich gedruckt wird, wird das Harz durch das Vakuum nach oben gezogen, wenn die Z-Achse zum Trennen angehoben wird, und das Harz wird unter Druck gesetzt, wenn die Achse zur Plattform zurückkehrt. Um Defekte zu vermeiden, sollten Sie eine Entlüftungsöffnung an der Basis des Features anbringen. NexaX ermöglicht das Hinzufügen von konischen Löchern und passenden Stopfen, so dass das Loch nach dem Druck gepatcht werden kann. Die Größe des Lochs sollte der Größe des eingeschlossenen Volumens entsprechen – ein Durchmesser von 10 % der Volumenspanne ist normalerweise ausreichend.

6. Gewinde, Einsätze und Befestigung

Gewinde

Große Gewindeformen, die aus Kunststoff geformt werden sollen, wie z. B. bei Flaschenverschlüssen, sind für die LSPc-Technologie kein Problem. Die Gewinde sollten mit einer Achse gedruckt werden, die ungefähr senkrecht zur Plattform steht, um Defekte durch Abstützungen zu vermeiden.

Maschinengewinde, die für Metallbefestigungen vorgesehen sind, können bis zur Größe M4 oder der US-Serie No.8 funktionsfähig sein, jedoch kann das Durchhärten die Gewindeform beeinträchtigen und Reibung verursachen. Schneiden Sie maschinelle Gewindeformen nach dem Aushärten möglichst mit einem Gewindebohrer oder Schneideisen nach. Diese Gewinde sind nicht ideal für wiederholte Befestigungen.

Befestigen mit Metallbolzen und -schrauben

Bei der Befestigung mit Maschinenbolzen und -schrauben empfiehlt es sich, einen Metalleinsatz wie eine Sechskantmutter, eine warmausgehärtete Einlage oder einen Abstandshalter zu verwenden, um eine Überbeanspruchung des Kunststoffs zu vermeiden. Thermofixierte Einsätze werden am besten vor dem Aushärten angebracht. Wenn Sie eine gewindeformende Schraube zum Einschrauben in einen thermoplastischen Kunststoff verwenden, wählen Sie ein zähes Material wie xABS oder xPP, sonst kann die Schraube den Vorsprung brechen.

Druckknöpfe

Schnappverbindungen sollten für das verwendete Material ausgelegt sein. Die Schnapperlänge, die Dicke und das Übermaß sollten die Dehnung unter 50 % der Materialgrenze halten. Mit einer Dehnung von etwa 85 % eignet sich die Materialklasse xPP gut für Schnappverbindungen, die für geformtes Polyamid ausgelegt sind.

7. Integration von Text, Gravur und Prägung

Text and other surface features may be embossed on or engraved into the primary part surface. Typical text height for most sans-serif fonts should be above 4 mm and use an emboss height or engrave depth equal to line width of the characters for best readability.

Avoid calligraphic or serif fonts for small text since they often include elements with narrow line width.

If using engraved text on the down-skin surface (facing the build plate), stay within the recommended size range, and use rounded or beveled edges. Islands (like the center of letter O) require support or should be filled in.

Datei und Druckvorbereitung

Nachdem Sie Ihren Entwurf fertiggestellt haben, ist es wichtig, Ihre Datei und den Aufbau so vorzubereiten, dass Sie die Vorteile der bestmöglichen Produktionsgeschwindigkeit und Teilequalität nutzen können.

Inhaltsverzeichnis

1 Orientierung und Unterstützung
2 Dateivorbereitung
3 Ausrichtung und Halterungserzeugung
4 Passungsausrichtung, Teileabstand und Gleichmäßigkeit in Scheiben
5 Orientierung – Verwaltung von hohen Seitenverhältnissen
6 Feine Merkmale und Treppenstufen

1. Orientierung und Unterstützung

Wenn Sie das Teil auf einer Gerüststütze von der Plattform abheben, vermeiden Sie die durch die Überhärtung der Basisschicht verursachte Schürzenbildung und entkoppeln das Teil von der starren Bauplatte, was eine vorhersehbare Schrumpfung ohne Eigenspannung ermöglicht.
Stellen Sie sicher, dass an allen lokalen Mindestpunkten, einschließlich Text- oder Texturmerkmalen, die größer als die Schichthöhe sind, Stützen vorhanden sind.

Wenn Sie große, flachwinklige oder horizontale Flächen unterstützen, verwenden Sie eine höhere Unterstützungsdichte, eine kleinere Zellengröße und kleinere Einflussbereiche.

Bei der Unterstützung von Flächen im Bereich von 30-60° können die Standardeinstellungen verwendet werden. Im Allgemeinen kann die Dichte verringert (der Einflussradius vergrößert) werden, wenn der Winkel der gestützten Fläche zunimmt.

Platzieren Sie Auflager auf Flächen, von denen sie leicht entfernt und geschliffen werden können.

Vermeiden Sie Auflager auf Fixierflächen oder Prüfpunkten.

NexaX gibt Ihnen die Freiheit, die Auflagerparameter vollständig zu konfigurieren und die Positionen und Größen der einzelnen Kontaktpunkte zu bearbeiten. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Auflagestrategie für Ihr Bauteil am besten geeignet ist, können Sie mehrere Konfigurationen innerhalb eines einzigen Builds anzeigen, um sie zu testen.