Файл: Курсовая работа по специальности 15. 02. 09 Аддитивные технологии по дисциплине мдк 02. 02. Тема Сравнительный анализ точности печати на 3D принтере студент группы 3адт балаян В. Г. 1 Февраля.docx
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 182
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования
«Саратовский государственный технический университет
имени Гагарина Ю.А.» в г. Петровске
КУРСОВАЯ РАБОТА
по специальности 15.02.09 Аддитивные технологии
по дисциплине
«МДК 02.02.»
Тема: Сравнительный анализ точности печати на 3D принтере.
Выполнил:
студент группы 3АДТ
Балаян В.Г.
«1» Февраля
2023г.
Проверил:
Преподаватель
Корсаков А.В.
Петровск
2023г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение........................................................................................... 3
Глава 1…………………………....................................................... 4
1.1. Цель и задачи работы................................................................ 4
1.2. Последовательность выполнения работы............................... 4
1.3. Программное обеспечение, оборудование, инструменты и средства
измерений ......................................................................................... 5
1.4. Теоретическая часть ................................................................. 5
Глава 2……………………………………….................................... 7
2.1. Конструкция 3D принтера polyjet.............................................5
2.2. Описание технологии послойного выращивания – PolyJet ... 8
2.3. Принцип проектирования 3D моделей для установки послойного
выращивания Eden 350 ................................................................... 14
Глава 3……………………………………………………………... 27
3.1 Практическая часть ...................................................................... 27
Выращивание тестовых образцов на 3D принтере ...................... 29
Заключение ...................................................................................... 35
Список Литературы ........................................................................ 36
Приложение A ……………………………………………………. 39
ВВЕДЕНИЕ
В курсовой работе проводится сравнительный анализ технологии печати FDM и Polyjet. Технология FDM представляет собой процесс аддитивного производства, который реализовывается благодаря экструзии материалов. В FDM, объект строится путем нанесения расплавленного материала по заранее установленному алгоритму, слой за слоем. Используемые материалы представляют собой термопластичные полимеры и имеют форму нити.
Достоинства Polyjet представляет собой мощнейший инструмент для высокопроизводительного аддитивного производства. Методика была изобретена и запатентована компанией Stratasys. Работа 3D принтера PolyJet очень похожа на обычный, хорошо всем знакомый струйный принтер, вот только печать осуществляется не на бумаге и не простыми чернилами, а на специальной подложке в камере, а в качестве материала выступает жидкий фотополимер на основе акрила.
Цель работы закрепление теоретических знаний и получение практических навыков по определению точности выращиваемых моделей по технологии FDM на 3D принтере PICASO 3D Designer X Pro и Polyjet.
Задачи:
– изучить технологию послойного выращивания моделей PolyJet, определить ее достоинства, недостатки и область использования;
– изучить технические характеристики 3D печатной системы Objet Eden 350;
– вырастить тестовые образцы и произвести измерение их геометрических параметров;
– Произвести сравнительный анализ FDM и Polyjet.
Глава 1 ОБЗОР ТЕХНОЛОГИИ ПЕЧАТИ МЕТОДОМ FDM И 3D ПРИНТЕРА PICASO 3D DESIGNER X PRO
1.1 Технология печати FDM
Метод был изобретен С. Скоттом Крампом в конце 1980 года. Патент получен в 1988 год. А уже в 1990 компания Stratasys появляется на рынке с первым промышленным 3D принтером работающим по технологии FDM. Первые 3D принтеры были скорее дорогими промышленными станками предназначенными для крупных компаний. Все начало меняться в 2006 году, после основания проекта RepRap.
Целью проекта было создания самокопирующегося 3D-принтера. В качестве рамы и направляющих использовались валы. Почти все детали соединялись печатными деталями. Экструдер и стол приводились в движение шаговыми двигателями. Исходный код был открытым. Конечно визуально он был похож на самоделку “из подручных материалов”, но работал. В принтере используется около 50% печатных деталей. Отдельно стоит выделить компанию Ultimaker. Если в идеологии RepRap принтер должен был воспроизводить сам себя, то Ultimaker пошли другим путем. Они разработали свой принтер из фанерных деталей вырезанных лазером. Это получалось намного быстрее и доступнее изготовления печатных деталей. В 2013 году вышел первый Ultimaker Original. Продавался он в качестве KIT - набора (собери сам).
В сеть были выложены все чертежи и наработки. Это дало возможность любому желающему закупить все нужные компоненты и электронику, заказать в любом месте резку корпуса и некоторых узлов и собрать свой принтер. А уже после сборки можно было на этом же принтере напечатать апгрейды и заменить фанерные детали пластиковыми. Достаточно быстро у Ultimaker появилось большое и дружное сообщество. В сети было выложено множество бесплатных 3D моделей различных узлов Ultimaker Original. Появилось множество апгрейдов, убирались многие неприятные “болячки” конструкции.
Рисунок 1 - Фанерный Ultimaker Original
Помимо 3D принтеров Ultimaker, на базе Replicator-G, разработали свой слайсер CURA. Благодаря своей универсальности и доступности CURA стала фаворитом среди слайсеров у 3D мейкеров. Помимо принтеров Ultimaker туда было добавлена куча готовых профилей для других 3D- принтеров. Можно легко настроить CURA для самосборного принтера.
Рисунок 2 - Современная CURA
Было еще много различных проектов - больших и маленьких, но именно проекты RepRap и OpenSource позволили сделать FDM 3D-печать более доступной. Благодаря массовости стали дешевле и доступнее не только сами 3D принтеры, но и расходники к ним.
Достоинства FDM:
Самое главное преимущество FDM печати - это доступность. Стоимость домашнего принтера сопоставима со стоимостью смартфона. При очень ограниченном бюджете можно найти OpenSource проекты и собрать принтер самостоятельно.
Большое разнообразие моделей.
Можно легко подобрать принтер под конкретную задачу. Например Flashforge Adventurer 3, благодаря закрытому корпусу и отсутствию нагревательного стола, станет отличным подарком для ребенка. Anycubic Mega подойдет в качестве домашнего помощника для человека любящего апгрейды и эксперименты. А Raise3D Pro2 подойдет для производственных задач.
Разнообразие материалов для 3D печати.
Благодаря массовости применения, помимо стандартных ABS и PLA, стали появляться разнообразные пластики. Например, декоративные пластики с имитацией различных материалов.
Недостатки FDM:
Низкая точность по сравнению с другими технологиями печати.
Расхождение с 3D-моделью обычно не более 0,1мм. Это значение зависит от механики принтера и от характеристик материала. Для обычных шестеренок и бытовых нужд такой точности вполне достаточно. Но в некоторых отраслях (например ювелирная) точность готовой модели должна быть выше.
Слоистая поверхность.
На FDM 3D-принтере невозможно получить идеально гладкую поверхность. Слои на модели можно сгладить шлифовкой, шпатлеванием или обработав растворителем.
Сферы применения:
Благодаря большому разнообразию принтеров и материалов FDM 3D-печать имеет очень широкий круг применения.
Прототипирование:
Самое популярное- это прототипирование. FDM печать позволила гораздо быстрее и проще создавать тестовые модели и механизмы.
Рисунок 3 - От напечатанной 3D-модели до готового изделия
FDM печать позволяет быстро изготовить прототип чего угодно и оперативно внести правки.
Медицина:
В медицине при помощи 3D-принтеров стали создавать удобные, дышащие ортезы для фиксации переломов.
Рисунок 4 - Ортез, напечатанный на 3D-принтере.
Печатные ортезы можно зафиксировать гораздо быстрее, чем классический гипсовой повязки. Да и сам процесс менее трудоемкий и грязный.
Создание простых тяговых механических протезов. Особенно это актуально для детей. Ведь дети быстро растут и им нужно часто менять протез. Благодаря FDM печати процесс создания протеза удалось удешевить и ускорить.
Хобби:
FDM принтеры помогли упростить создание РУ моделей катеров, машинок, самолетов и запчастей для них.
Рисунок 5 - РУ самолет, распечатанный на 3D принтере
Даже появились сайты с моделями радиоуправляемых самолетов, машин, адаптированных под 3D-печать. Косплееры тоже полюбили 3D-печать благодаря разнообразию материалов и более быстрому и простому изготовлению масок, функциональных элементов, некоторых частей доспехов.
Рисунок 6 - Косплей из фильма
Раньше приходилось долго и кропотливо подбирать материал, готовить выкройки, тщательно готовить поверхность к грунтовке и покраске. Теперь достаточно смоделировать 3D-модель нужного костюма, его можно даже подогнать под фигуру косплеера и распечатать. Упростилось изготовление сложных, подвижных элементов и деталей механизмов.
Макетирование:
В макетировании 3D-принтер позволил в несколько раз ускорить создание сложных макетов зданий и ландшафта. Раньше многие элементы приходилось кропотливо изготавливать вручную.
Рисунок 7 - Макет квартала
Трехмерная физическая модель помогает заказчику более полно увидеть будущий объект, по сравнению с цифровой средой. При необходимости можно быстро изменить макет.
Мелкосерийная печать:
Если нужна небольшая партия, например брелоков с логотипом компании или штучное изделие - быстрее и дешевле будет отпечатать его на 3D- принтере.
Рисунок 8 - Мелкая партия запчастей
Изготовление мастер-модели с последующий отливкой - это трудоемкий и дорогой процесс. Если деталь сложной формы с различными выступами и поднутрениями, то отливка может быть невозможна, а 3D-принтер легко справится с этой задачей.
Образование:
Использование 3D-принтеров в образовательном процессе позволяет развить у учащихся образное мышление, сделать процесс обучения более наглядным. На бумаге сложно заметить изъяны детали, а создав тестовую деталь можно наглядно увидеть все недостатки.
Рисунок 9 - Дети собирают 3D-принтер
В робототехнике 3D-принтер позволяет быстро создавать различные механизмы и простых роботов. 3D-печать становится популярна для создания наглядных пособий. Например, для слабовидящих или слепых детей. Они “видят” руками, и благодаря напечатанным 3D-моделям могут более полно воспринимать информацию.
Технология FDM печати, благодаря большому разнообразию 3D принтеров и материалов, очень многогранна. Главное-выбрать правильный инструмент - принтер, подходящий под заданные задачи.
Несмотря на молодость и активное развитие, FDM уже нашла много областей для применения. Из года в год совершенствуется механика - принтеры становятся более быстрыми и точными. Постоянно обновляется ПО, чтобы начинающему пользователю было комфортно и не приходилось перед запуском принтера читать длинные инструкции, а также разбираться в миллионах настроек.
Появляется различные пластики, помогающие получать более точные и прочные изделия. Или имитирующие различную фактуру и материал. Это позволяет расширить область применения 3D-принтеров, работающих по FDM технологии.
1.2 Picaso 3d designer x pro
Рисунок 10 – 3D принтер Picaso 3d designer x pro
Таблица 1 - Характеристики:
| технология печати | FFF(FDM) |
| Размеры, мм | 492 x 390 x 430 |
| Вес, кг | 16 |
| Программное обеспечение | PICASO 3D Polygon X |
| Количество печатающих головок | 2 |
| Поддерживаемые форматы файлов | stl, plg |
| Рабочая камера, мм | 200 х 200 х 210 |
| Рама | сталь |
| Платформа | алюминий, стекло |
| Толщина слоя, мкм, от | 50-200 |
| Точность позиционирования XY, мкм | 11 |
| Точность позиционирования Z, мкм | 1,25 |
| Температура экструдирования, до, ° C | 380 |
| Температура платформы, до, ° C | 140 |
| Поддерживаемые материалы | ABS, PLA, FLEX, NYLON, ASA, ABS\PC, PET, PC, PVA, HIPS |
| Диаметр нити, мм | 1,75± 0,1 |
| Диаметр сопла, мм | 0,3 |
| Интерфейсы | USB, USB Flash, Micro SD, Ethernet |
| Скорость печати, см3/ч, до | 30 |
| Цена, руб | 279 000 |