Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технология переработки пластических масс (теория и практика). Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 87 8 > Следующая >>>

Скорость производства

Скорость 3D-печати при производстве прототипов и единичных изделий намного превосходит сроки запуска в производство аналогичной детали методами литья и штамповки. При уже налаженном крупносерийном производстве детали скорость ее создания традиционными методами превосходит 3D-печать. В отношении простых типовых деталей это всегда будет так – их можно отливать и штамповать миллионами. Но при работе с объектами, имеющими сложную конфигурацию, 3D-печать уже обходит их.

Стоимость производства

3D-печать требует гораздо меньше времени для изготовления одного уникального компонента или прототипа либо малых опытных серий, а для массового выпуска продукции чаще применяются традиционные технологии производства.

Стоимость производства единичных и мелкосерийных изделий 3D-печатью также превосходит традиционные методы, так как не требует дорогой оснастки (литьевых и штамповочных форм) и переоборудования производственной линии. Однако при уже налаженном крупносерийном выпуске себестоимость детали приближается к стоимости сырья и 3D-печать тут пока не может конкурировать, но стремительно приближается к этому.

Качество продукции

Качество традиционной продукции, выпускаемой литьем, экструзией, штамповкой сравнимо с лучшими образцами 3Dпечати, и тут у нее преимуществ нет. Но это касается только традиционных простых форм – с созданием более сложных геометрически и конструктивно объектов 3D-печать справляется лучше, с ее помощью можно напечатать целиком деталь, которую другими методами создать невозможно в принципе, если только не изготавливать по частям и после соединять (что удорожает, усложняет и увеличивает сроки производства).

Точность копий

Во многих областях очень важна идентичность и взаимозаменяемость типовых деталей, без которой сложно себе представить ремонт техники заменой комплектующих и использование

присоединяемых сменных блоков в любом устройстве. При использовании традиционных технологий производства достигаются очень высокие результаты по этому показателю.

По данному критерию технологии 3D-печати свойственны как достоинства, так и существенные недостатки. Благодаря тому, что детали печатаются последовательно, возможно проследить за нанесением каждого отдельного слоя, а зачастую обнаружить и исправить ошибки печати в реальном времени. Это позволяет существенно сократить процент дефектных изделий и потери сырья. Однако при печати могут возникать несоответствия исходной модели. Это может происходить из-за разницы в качестве сырья, колебаний температуры окружающей среды, неравномерного остывания модели и прочих факторов.

Гибкость производства

Как уже упоминалось, аддитивное производство не требует подготовки оснастки и перепрофилирования производственных мощностей. Вся необходимая подготовка к изготовлению новой детали – это создание цифровой модели. И тут аддитивные технологии значительно превосходят классические методы переработки пластмасс.

Важнейшее преимущество 3D-принтеров заключается в способности напечатать деталь любой конфигурации, которая соответствует объему его области печати. Другие же производственные процессы требуют изготовления нового инструмента, пресс-формы или матрицы для создания нового или изменения дизайна существующего продукта.

Доступность

3D-принтеры имеют очень широкий ценовой охват. Всё зависит от качества прибора, его характеристик и технологии печати, а также назначения. Настольный любительский принтер, работающий по технологии FDM, возможно приобрести всего от 100 долларов США. В то же время ценники на системы для профессиональных пользователей стартуют от 1000 долларов. Промышленные модели, могут стоить несколько десятков тысяч долларов.

Однако профессиональное и промышленное оборудование в принципе имеет высокую стоимость. Например, линия для литья под давлением вполне может стоить 50 000 долларов и более, это не учитывая цену установки или дополнительных инструментов, необходимых для создания самих форм.

Для создания новой уникальной детали из пластмасс традиционными методами необходимо изготовить оснастку и настроить оборудование. Напечатать же новую деталь на 3Dпринтере может практически любой человек, имеющий минимальные познания в трёхмерном моделировании и технике работы с 3D-принтером.

Таким образом, хотя системы 3D-печати по-прежнему не отличаются дешевизной, они доступнее широкому кругу пользователей, чем более традиционные производственные установки. Кроме того, 3D-печать по умолчанию почти полностью автоматизирована. Для работы, контроля и обслуживания принтера практически не требуется дополнительный персонал. Учитывая вышесказанное, можно отметить, что 3D-печать может использоваться в производстве мелкосерийной продукции как более выгодная технология. Главным преимуществом выступает гибкость производства, что позволяет изготавливать разноформатную продукцию без существенных затрат на переоборудование оснастки, смену сырья и корректировки технологического процесса.

Лабораторная работа № 7.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ

МЕТОДОМ FDM 3D-ПЕЧАТИ

Цель работы:

изучение конструкции и принципа работы FDM 3Dпринтера; ознакомление с методикой переработки пластмасс методом 3D-печати.

Материалы и оборудование

3D-принтер bqWitbox (рис. 27), SD-карта памяти с загруженной моделью изделия, PLA-филамент (пруток из полимолочной кислоты), лак-адгезив, острый нож.

Описание установки

3D-принтер Witbox (рис. 28) имеет закрытую рабочую ка- меру, на корпусе которой установлены LCD экран 1 – светящаяся панель голубого цвета, показывающая информацию о состоянии принтера, колесо управления 2, позволяющее осуществлять навигацию по различным пунктам меню, слот для SD-карты 3 – устройство, расположенное внутри принтера, со входом для введения карты памяти на задней части панели управления.

Внутри камеры располагается печатный стол 4 – это прямоугольник из толстого стекла, на котором располагается печатаемый предмет, Hot-End 5 – металлический наконечник, нагревающийся до высокой температуры и через который выдавливается расплавленный пластик, экструдер 6 – устройство, состоящее из горячего наконечника (H ot-En d), шагового электродвигателя для выталкивания пластиковой нити и вентилятора.

Рис. 27. 3D-принтер Witboxbq

3 – устройство, расположенное внутри принтера, со входом для введения карты памяти на задней части панели управления.

Рис. 28. Конструкция 3D принтера bqWitbox

На заднюю часть принтера устанавливается бобина с филаментом 7 – это катушка термопластичной пластмассы толщиной 1,75 мм, в данном случае катушка PLA пластика 8. Бобина устанавливается на держатель катушки 9 – металлическая деталь, удерживающая бобину с нитью на задней части принтера. Пруток пластика подаётся по направляющей Фибоначчи 10 – пластиковой трубке, по которой нить поставляется к экструдеру. Форма трубки легко адаптируется под движение принтера и защищает нить. На корпусе также есть разъем питания 11, расположенный внизу на задней панели принтера, переключатель «включено – выключено» 12 и USB-порт 13, расположенный на правой боковой панели принтера (рис. 28).

Изделие созда ется послойно. Для изготовления очередног о слоя термопластичный полимер нагревается в печатающей головке до вязкотекучего состояния и выдавливается в виде нити через сопло с отверсти ем малого диаметра . Головка перемещается в горизонтальной плоскости и постепенно «рисует» нужный слой – контуры и заполнение между ними, после чего происходит вертикальное перемещение (чаще всего опусканием стола, но есть модели, в которых приподнимается головка) на толщину слоя и процесс повторяется до тех пор, пока модель не будет построена полностью. В 3D-печати применяются различные пластмассы, технологический режим переработки которых (температура экструдера, температура стола, скорость печати и др.) выбирается в зависимости от типа и свойств полимера.

Проведение испытаний

После включения принтера Witbox, на экране панели управления (рис. 29) появится информация о состоянии принтера: название, температура и т.д. Рядом с экраном LCD находится кнопка–колесо управления, с помощью которого осуществляется доступ к меню принтера. Для выбора команды нужно нажать и прокрутить колесо управления вправо или влево для перемещения в меню настроек.

Рис. 29. Экран панели управления принтера bqWitbox

Калибровка печатного стола является одним из самых важных моментов для получения печати предметов высокого качества. С помощью этого процесса устанавливается расстояние между наконечником экструдера и печатным столом, которое должно быть одинаковым во всех точках.

• Если сопло экструдера находится слишком далеко от печатного стола или одна сторона стола находится выше другой – это мож ет привести к тому, что п ечатаемые предметы не прилепятся к базе соответствующим образом.

• Если сопло находится слишком близко от стола – это может заблокировать поступление нити, повредить экструдер и поцарапать печатный стол.

• Регулярная калибровка печатного стола позволяет улуч шить качество печатаемых предметов .

Перед тем как начать калибровку убедитесь в том, что сопло не содержит остатков пластика. Далее необходимо загрузить нить пластика и осуществить тест экструзии.

Выберите Control>Filament>Load. Экструдер начнет нагреваться до температуры в 220 °С. Вы можете следить за процессом увеличения температуры на LCD экране. Когда будет достигнута нужная температура, на экране появится сообщение Insert&Press.

Подача пластиковой нити производится в задней части принтера через трубку подачи пластика, соединенную направляющей Фибоначчи. Очень важно правильно установить катушку с филаментом, нить должна выходить из правой стороны катушки. Для того чтобы было проще загрузить филамент в трубку подачи пластика, подрежьте кончик нити по диагонали с помощью ножниц. Протолкните конец нити в трубку, пока она не упрется в

экструдер. Нажмите с силой для того, чтобы убедиться, что нить дошла до предела трубки.

Нажмите на колесо управления. Через несколько секунд из сопла экструдера потечет струйка расплавленного пластика. Прежде чем открыть дверку принтера, подождите несколько минут, пока не остынет экструдированный пластик.

Печать первого изделия. Необходимо вставить карту памяти с нужной моделью изделия в слот принтера. Далее в меню выберите Printfrom SD. Экран покажет название моделей для печати. Выбрав любой файл, принтер автоматически начнет печатать модель. Вы можете увидеть информацию о прогрессе печати и температуру экструзии на LCD экране принтера.

После завершения печати откройте дверку принтера и достаньте печатную платформу. Обоприте платформу на стол и снимите готовое изделие, с уверенностью потянув за него. Если изделие сильно прилипло к печатному столу, нужно аккуратно отделить изделие при помощи острого ножа.

Устранение дефектов. Если деталь не приклеивается к печатному столу, вероятная причина возникновения - расстояние между экструдером и печатным столом слишком большое. Проведите заново процедуру калибровки печатного стола, оставляя меньшее расстояние между экструдером и платформой. Если в ходе печати стали отклеиваться углы изделия, причина возникновения также связана с неправильной настройкой печатного стола. Если расстояние между соплом экструдера и платформой больше требуемого, то филамент по краям детали прилипает и отклеивается. Еще одно решение – распылить немного лака на печатный стол перед началом печати. Это поможет улучшить прилипание детали к платформе.

Чистка сопла. Важно периодически удалять пластик, который может скапливаться вокруг сопла при его постоянном использовании. Для этого можно использовать щетку с металлическими зубьями или плоскогубцы с удлиненными губками. Поддержание этой детали в чистоте позволяет избежать приклеивания нити к соплу вместо печатного стола.

Задание

1. Изучить температурные режимы переработки наиболее

распространенных пластмасс, применяемых в 3-D печати.

2. Перечислить основные факторы, влияющие на качество

изделий, полученных методом 3-D печати.

Лабораторная работа № 8.

ОБРАБОТКА ИЗДЕЛИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ

FDM 3D-ПЕЧАТИ

Цель работы:

изучение методики постобработки изделий из термопластов, полученных методом FDM 3D-печати; ознакомление с необходимыми материалами.

Материалы и оборудование

Кусачки, наждачная бумага (размер зерна 200-250), напильник, этилцианоакрилат (супер-клей), кисть, шпатлевка, респиратор, резиновые перчатки, дихлорметан, эксикатор, термостат, акриловые грунт, эмаль, лак.

Проведение испытаний

Для придания необходимых эксплуатационных характеристик напечатанным изделиям проводят различные методы обработки: механическую, термическую, химическую. Вид и интенсивность каждого вида обработки выбирается в зависимости от толщины и конфигурации конкретного изделия. Часто изделия подвергаются склеиванию и окраске.

Механическая обработка. Механическую обработку изделий проводят как сразу после печати, в случае использование «поддержек», так и в конце после других методов обработки . Кусачками осторожно удаляют осн овные части поддержек, чтобы не повредить само изделие. Далее проводят абразивную обработку надфилем или наждаком до получения необходимой формы поверхности.

Термическая обработка. Некоторые пластики приобретают большую монолитность, прочность водонепроницаемость после спекания слоев при температуре около начала размягчения, например, PLA – при 65– 70 °С. Изделие помещается в термостат и нагревается при указанной температуре в течение 15 – 30 мин. Кроме того, локальным нагревом с помощью фена можно гнуть и деформировать отдельные части отпечатка, например, сделать уголок из плоской детали. Данный метод обработки дает удовлетворительные результаты только, если он используется для монолитных изделий из PLA, так как неравномерный прогрев элементов детали разной толщины при длительном воздействии может привести к искажению геометрических размеров.

Химическая обработка. Пары растворителя действует на поверхности пластиковых деталей размягчающе, сглаживающе. В целом деталь становится прочнее и монолитнее. Применяют метод окунания и метод паровой бани в герметичной таре или эксикаторе. Подходящие растворители для различных пластиков приведены в табл. 10.

Таблица 10

Растворители для химической обработки и склеивания пластмасс,

применяемых в 3D-печати

Вид пластика Растворитель

PLA Дихлорметан ABS Ацетон

HIPS Д-лимонен

SBS Ксилол PETG Метилэтилкетон Nylon Соляная кислота

Окунание. Деталь окунают в растворитель на 1–5 с, затем быстро сушат с помощью фена. Для PLA окунание вызывает излишние напряжения в наружном слое и может привести к растрескиванию. Необходимо избегать глубокой пропитки растворителем. Паровая баня дает более качественный результат, но требует больше времени. Небольшое количество растворителя в герметичной таре разогревают до температур ниже температуры кипения. Для PLA применяют дихлорметан, который имеет

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 87 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]