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: 626
Скачиваний: 24
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФилиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» в г. ПетровскеКУРСОВАЯ РАБОТАпо специальности 15.02.09 Аддитивные технологиипо дисциплине«МДК 02.02.»Тема: Сравнительный анализ точности печати на 3D принтере.Выполнил:студент группы 3АДТБалаян В.Г.«1» Февраля 2023г.Проверил:ПреподавательКорсаков А.В.Петровск2023г.СОДЕРЖАНИЕВведение........................................................................................... 3Глава 1…………………………....................................................... 41.1. Цель и задачи работы................................................................ 41.2. Последовательность выполнения работы............................... 41.3. Программное обеспечение, оборудование, инструменты и средстваизмерений ......................................................................................... 51.4. Теоретическая часть ................................................................. 5Глава 2……………………………………….................................... 72.1. Конструкция 3D принтера polyjet.............................................52.2. Описание технологии послойного выращивания – PolyJet ... 82.3. Принцип проектирования 3D моделей для установки послойноговыращивания Eden 350 ................................................................... 14Глава 3……………………………………………………………... 273.1 Практическая часть ...................................................................... 27Выращивание тестовых образцов на 3D принтере ...................... 29Заключение ...................................................................................... 35Список Литературы ........................................................................ 36Приложение A ……………………………………………………. 39ВВЕДЕНИЕ 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 PRO1.1 Технология печати FDMМетод 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 OriginalПомимо 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 CURAБыло 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 изделияFDM 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 принтереДаже 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 фильмаРаньше 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 кварталаТрехмерная 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 запчастейИзготовление 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-принтерВ 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 proРисунок 10 – 3D принтер Picaso 3d designer x proТаблица 1 - Характеристики:
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 PRO1.1 Технология печати FDMМетод 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 OriginalПомимо 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 CURAБыло 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 изделияFDM 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 принтереДаже 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 фильмаРаньше 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 кварталаТрехмерная 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 запчастейИзготовление 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-принтерВ 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 proРисунок 10 – 3D принтер Picaso 3d designer x proТаблица 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 |