книги / Основы САПР. CAD CAM CAE

Можно задать максимальное расстояние, на которое аппроксимирующий треутоль­

ник может быть удален от исходной поверхности. Больший объем SТL-файла

приведет к увеличению времени расщепления при генерации поперечных сече­

ний и большему объему файла сечений, но зато повысит точность. Зависимо­

стью времени изготовления от размера SТL-файла можно пренебречь.

На сегодняшний момент SТL-файлы стали фактическим стандартом представле­

ния входных данных для всех типов систем быстрого прототипирования. В дей­

ствительности большинство систем твердотельного моделирования предусмат­

ривают возможность сохранения данных в виде SТL-файлов. Это не требует от системы твердотельного моделирования дополнительной работы, поскольку фа­

сетное представление все равно необходимо для вывода изображения объекта

савтоматическим формированием теней.

12.4.2.Ориентация детали

Точность и эффективность процесса стереолитографии зависят от того, как объ­

ект располагается в чане. Критерии определяются тем, что нужно пользователю.

От выбранной пользователем ориентации детали в рабочей камере будет зави­

сеть длительность изготовления, разрешающая способность и гладкость поверх­ ности. Очевидно, что минимизация высоты приведет к уменьшению требуемого

количества слоев и тем самым к сокращению длительности изготовления. В за­

висимости от предполагаемого способа использования детали пользователь мо­ жет пожертвовать быстротой изготовления в пользу большей разрешающей спо­ собности или точности. Обычно наиболее важна точность изготовления детали,

следующим по значимости является эстетический фактор, а длительность изго­

товления несколько менее критична.

Более высокая разрешающая способность кривых поверхностей достигается пу­

тем ориентации их в горизонтальной плоскости перпендикулярно лазерному лучу.

Наклонные поверхности, идущие вдоль оси расщепления, будут иметь явствен­ ный <<ступенчатый» вид (рис. 12.31). Высота каждой ступеньки - это толщина

слоя в данном месте детали. Для некоторых случаев ориентации детали может

потребоваться поддерживающая структура.

~~~~~~,фект«стуnенек» tроацс;::~'""'

Рис. 12.31. Ступенчатый вид кривой поверхности

В общем, определяя оптимальную ориентацию детали, необходимо принимать в

расчет такие факторы, как требуемая гладкость поверхностей, возможность раз­ мещения 1\Iаксимального количества деталей на платформе, сведение к миниму­ му числа подпорок, а также обеспечение надлежащей поддержки для нависаю­

щих частей детали.

12.4.3. Поддерживающая структура

Следующнм шагом является моделирование поддерживающих структур и соот­

ветствующих SТL-фю':'шоn. Поддерживающие структуры n процессе стереолито­

графин аналогичны держателям для деталей n машинной обработке (например,

зажНI\IНЫJ\1 nатронам). Они необходимы n стереолитографии по следующим nри­ чинам. Во-перnых, они гарантируют, что лезnие формироnателя слоя не ударит­

ся о платформу при нанесешш nepnoгo (нижнего) слоя. Лезnие формироnателя слоя nерсмещается nостуnательно по внешней поверхности жидкой смолы для получения слоя раnномерной толщины. Во-nторых, поддерживающие структуры обесnечивают равномерность толщины слоя nне заnисимости от возможной де­

формации платформы. Любые неоднородности nринимает на себя слой помер­

живающих структур, поэтому cлoil детали имеет одинаковую толщину no ncex местах. В-третьих, они обеспечнnают простоту снятия готоnой детали с платфор­

мы. Обычно поддерживающие структуры имеют неплотный контакт с платфор­ мой. Для достижения означенных выше трех целей минимальное nозnышение пьедестала над поnерхнастыо платформы должно составлять от 6,35 мм (0,25 дюй­

мов, для SLA-250) до 8,89 мм (0,35 дюймов, для SLA-5000) [75]. Поддерживаю­

щая структура должна также следовать периферийной части нижнего слоя дета­ ли, nклю'Iая углы. Поддержка nсей нижней плоскости детали ограничит ее тен­

денцшо к изгибанию под собственным nесом по мере наращивания следующих

слоеn. Однако на врактике кpaii поддержнnающей структуры делают отступаю­ щнм внутрь от края нижнего слоя детали на 0,254 мм (0,01 дюйма). Это позволяет

н:1бежать поломю1 краеn прн удалении поддерживающей структуры. Распро­

страненной врактикай является изготовление ячеистого пьедестала тиnа контей­

нера для я1щ (рис. 12.32), что позволяет легко удалить nоддерживающую струк­

туру.

Рис. 12.32. Генерация ячеистого шаблона для пьедестала

Поддержнвающие структуры требуются также, когда деталь имеет <<островки>>

илн нависающие части. Остроако,н (islaml) называется часть детали, не связан­

ная с какой-либо другой частью данного слоя (см. рис. 12.2, 6). В этом случае

островт< прнсоеднняется I< платформе илн к caмoii детали путем проектироnа­

ШIЯ профиля островка на поверхность платформы илн предыдущего слоя детали.

Соеднненне с прсдыдущнм cлoer.t может быть предпочтительно, сели остроnок

располагается nь1соко над платфорыоii, поскольку это сократит длительность из­

готовления. Наnнсшне частн также следуст 1юддержнnать с nомощью треугольных

подпорок, называемых Ю/ШIЬЮ/11 (gussets) (см. рис. 12.2, а). Выступ, nыдающийся

сканирования лучом лазера конечного диаметра, практически невозможно пол­

ностью просканировать внутренность детали. Однако выборочное сканирование

может обеспечить структурную жесткость, а незатвердевшие области оставля­

ются до процедуры окончательного отверждения. То есть сначала очерчиваются

границы, а затем сканируется внутренность, для чего используется один из сле­

дующих стилей. Трехлинейная решетка (Tгi-Hatch) состоит из линий, парал­

лельных оси х, а также линий под углом 60° и 120° к оси х. Это дает внутреннюю структуру из равносторонних треугольников. Шаг между этими линиями чаще всего устанавливается равным 1,27 мм (0,05 дюйма). Трехлинейная решетка

была самым распространенным шаблоном сканирования, пока не появился ме­

тод WEAVE - новая технология изготовления деталей, разработанная фирмой

3D Systems.

В методе WEAVE обычно используется решетка из линий, параллельных осям х

иу. Обратите внимание, что ячеистый шаблон для подпорки-основания, пока­

заиной на рис. 12.32, можно создать с помощью метода WEAVE с большим ша­

гом решетки. Решетка для детали имеет шаг около 0,279 мм (0,011 дюйма) при

толщине слоя 0,254 мм (0,010 дюйма) по осямхи у. Для более тонких слоев не­

обходимо уменьшать шаг решетки.

Появление метода WEAVE значительно повысило точность изготовления дета­

лей в сравнении с прежним методом трехлинейной решетки. С тех пор были раз­

работаны еще несколько технологий выполнения процесса. Почти все передовые

процессы изготовления деталей, стремящиеся повысить точность .изготовления

детали, сосредоточиваются на минимизации эффектов внутреннего напряжения.

Технологии STAR-Weave, QuickCast и ACES были специально разработаны

с целью уменьшить искажения.

Новый стиль STAR-WEAVE, являющийся производным от WEAVE, вводит три

новых понятия: шахматная решетка (staggered hatch), чередование последова­ тельности (alternate sequencing) и сокращетtая решетка (retracted hatch). В акро­

пиме <<STAR-WEAVE• буквы <<ST>> обозначают шахматную решетку, <<А•- че­

редование, а «R• -сокращенную решетку.

Различия между обычной и шахматной решеткой иллюстрирует схематическая

диаграмма на рис. 12.34. При сканировании по методу STAR-WEAVE, посколь­ ку вектора решетки п-го слоя смещены ровно на половину шага обычной решет­ ки (hs/2) по отношению к векторам решетки (n - 1)-го слоя, какие-либо следы

микротрещин исчезают. Кроме того, этот метод позволяет уменьшить концен­

трацию напряжений вдоль более слабых областей между векторами.

Термин чередование последовательности означает, что последовательность рисо­

вания линий чередуется от слоя к слою. В этом случае векторы Х и У будут чере­

доваться в порядке, определенном последовательностью рисования. Так, на­ пример, в четных слоях первыми могут рисоваться векторы Х, а в нечетных -

векторы У. Более того, направление рисования векторов также чередуется. Соот­

ветственно, например, в п-м слое векторы Х рисуются первыми в направлении от

передней стенки чана к задней стенке. В (n + 1)-м слое векторы Х рисуются вто­

рыми (после векторов У), причем в направлении от задней стенки чана к пе­

редней.