오닉스를 사용한 3D 프린팅의 치수 안정성 개선

올해 초 우리는 최종 사용 용도를 위한 뻣뻣하고 전문적인 필라멘트인 Onyx 소재를 출시했습니다. 이전에는 Mark Two Enterprise 사용자가 사용할 수 있었고 이제는 Onyx 시리즈 프린터를 통해 그 어느 때보다 쉽게 ​​액세스할 수 있는 이 소재는 다른 3D 프린팅 소재에 비해 치수 안정성이 증가하고 인쇄 성공률이 높아졌습니다. 이 블로그에서는 왜 그것이 무엇을 의미하는지 조금 더 자세히 알아볼 것입니다. 이와 관련하여 치수 안정성은 3D 인쇄된 구성 요소가 인쇄되는 동안 모양을 유지하는 능력을 나타냅니다. 프린터나 재료는 몇 가지 이유로 인해 치수 안정성이 좋지 않을 수 있습니다. 이전에 FDM 3D 프린터로 작업한 적이 있다면 필라멘트가 냉각될 때 부품이 뒤틀리거나 지지되지 않는 돌출부 아래에서 처지고 열악한 표면 마감과 같은 몇 가지 일반적인 문제를 경험했을 것입니다. 서포트 소재를 사용하더라도 필라멘트가 식는 방식으로 인해 특정 형상이 실패할 수 있으며 결과적으로 부품이 필요한 사양으로 나오지 않거나 인쇄 중 실패하여 재설계가 필요합니다.

오닉스 필라멘트를 구성하는 미세 탄소 강화 나일론은 데이터 시트에 나열된 오닉스의 특성을 보면 볼 수 있는 일부 재료 특성을 제공합니다. 오닉스는 대부분의 3D보다 더 단단하고 열 변형과 같은 열 특성이 다릅니다. 인쇄된 플라스틱. 이는 인쇄 방식에 영향을 미칩니다. 강성과 열 변형이 최소화되어 3D 인쇄 과정에서 뒤틀림이 훨씬 줄어듭니다. 이렇게 하면 제작판 벗겨짐이 최소화되고 돌출부가 더 많이(지지대가 있는 경우와 없는 경우 모두) 허용되며 3D 인쇄 시 높은 치수 정확도가 보장됩니다. 필라멘트가 압출되면 형태에 훨씬 더 충실하여 부품이 CAD 모델에 더 정확해집니다. Media Blackout의 고객 Alan Rencher는 다음과 같이 말했습니다. 새로운 부품을 재설계하거나 인쇄할 필요가 없습니다.”

3D 프린팅 Onyx의 치수 안정성을 보여주기 위해 저는 재료를 한계까지 밀어붙이려고 노력했고 Onyx가 견딜 수 있는 범위를 실험하기 위해 몇 가지 테스트를 실행했습니다. 이러한 속성 중 일부는 특히 프린터와 얽혀 있지만 이것이 "높은 치수 안정성"이 의미하는 바를 이해하는 데 도움이 되기를 바랍니다.

워핑

뒤틀림은 많은 데스크탑 3D 프린터에서 큰 문제이므로 먼저 3D 인쇄된 부품이 휘는 이유에 대해 간략하게 설명하겠습니다. 인쇄된 플라스틱이 냉각되면서 수축되기 때문에 부품이 먼저 휘게 됩니다. 재료가 압출되면 즉시 냉각되기 시작합니다. 프린터가 부품의 둘레를 추적하면 빌드 플레이트에 부착됩니다. 이 시점에서 재료는 여전히 냉각되고 여전히 수축하고 싶지만 멈춥니다. 이것은 외부를 끌어당기는 부품의 둘레 주위에 힘(열적 모멘트)을 생성하여 부품의 가장자리가 중앙을 향해 말려 들어가고 싶게 만듭니다. 다른 층이 추가되면 다시 발생하고 힘은 이제 본질적으로 두 배가 되며 더 큰 레이어(더 공격적인 돌출부가 있는 레이어)가 추가될 때만 확대되므로 지지 재료를 사용하더라도 뒤틀림으로 인해 부품이 실패할 수 있습니다. 층이 충분히 쌓이면 부품이 빌드 플레이트에서 벗겨지기 시작하므로 첫 번째 레이어에서 이를 알아차리지 못합니다. 부품은 응력 집중 지점 역할을 하기 때문에 모서리에서 벗겨지는 경향이 있습니다. 한 줄의 필라멘트가 놓여 있다고 상상해보십시오. 자연스럽게 길이에 따라 수축하기를 원합니다. 두 개의 수직선이 도입되면 아래 이미지와 같이 모서리에 직접 더 큰 힘이 생성됩니다.

이것은 힘이 다른 지점보다 더 많이 축적되는 한 지점이 없기 때문에 둥글고 매끄러운 주변에서는 그렇게 많이 발생하지 않습니다. 하지만 여전히 큰 문제인데 3D 프린팅에서 뒤틀림을 방지하려면 어떻게 해야 할까요? 래프트 또는 디스크가 있는 모서리의 표면적 접촉 증가, 빌드 플레이트 가열 또는 가열된 인클로저를 사용하여 냉각을 보다 효과적으로 조절하는 등 뒤틀림에 대한 일반적인 솔루션은 다양합니다. 그러나 실제로 뒤틀림도 재료로 해결할 수 있습니다. 열이 가해질 때 덜 변형되는 더 단단한 재료를 사용하면 뒤틀림도 줄일 수 있습니다. 오닉스는 그러한 재료 중 하나입니다. 강성과 열적 특성으로 인해 대부분의 다른 필라멘트에 비해 뒤틀림이 매우 적습니다. 또한 연속 섬유 강화를 사용하면 섬유가 레이어를 평평하게 유지할 만큼 충분히 강하므로 외부 디자인이나 프린터 설정 수정 대신 재료를 사용하여 열 모멘트에 대응하기 때문에 뒤틀림이 더욱 감소합니다. 우리는 슬라이서인 Eiger.io에서 볼 수 있듯이 오닉스로 100% 충전된 삼각형 프리즘을 가장자리에 인쇄했습니다.

이 모양은 필라멘트가 주로 한 축에 배치되어 있기 때문에 인쇄하기가 정말 끔찍합니다. 그래서 양쪽에서 중앙을 향해 당기고 싶어합니다. 즉, 그 위의 더 큰 횡단면 레이어와 결합하여(역삼각형을 형성하기 위해) 부품이 벗겨지도록 유도하는 엄청난 힘을 받고 있음을 의미합니다. 다음은 다른 FFF(Fused FIlament Fabrication) 기성 데스크탑 3D 프린터에서 PLA(100% 충전, 래프트 없음)로 인쇄했을 때 발생한 일입니다. 부품이 제작판에서 완전히 벗겨져 실제로 완전히 인쇄할 수 없었습니다.

이제 Onyx에서 벗어났습니다.

오버행

우리와 같은 단일 플라스틱 압출기가 있는 데스크탑 3D 프린터에서 오버행은 재료와 관련하여 항상 큰 문제입니다. 많은 사람들이 오버행을 피하기 위해 설계하려고 하기 때문입니다. Mark Two에서는 다음과 같이 지원 자료를 쉽게 제거할 수 있으므로 항상 필요한 것은 아닙니다.

그러나 지지대가 있더라도 뒤틀림이 문제인 것과 같은 이유로 오버행을 달성하기 어려운 경우가 있습니다. 더 큰 횡단면이 더 작은 횡단면 위에 쌓이면 열 모멘트가 발생하여 지지된 경우에도 돌출부의 가장자리가 휘어지고 프린터가 걸릴 수 있습니다. 오닉스와 같은 소재를 사용하면 뒤틀림이 최소화되어 오버행 불안정성이 최소화됩니다. 실제로 지지대 없이도 약 70도까지 안전하게 올라갈 수 있으며 우리도 놀랐습니다.

재료를 평가하기 위해 Make Magazine의 3D 프린팅 테스트 부품을 사용했습니다. 그리고 밑면의 표면 마감은 여전히 ​​훌륭합니다.

차원 안정성

이 필라멘트는 당사 프린터의 상세한 해상도와 결합되어 설계한 대로 나오는 고품질의 치수적으로 안정적인 3D 인쇄 부품을 생산할 수 있음을 의미합니다. 각 핀과 해당 구멍 사이의 반경 방향 간격이 0.2mm로 내려가는 음수 공간 허용 오차 테스트(또한 Make Magazine의 테스트)를 실행하는 이 GIF를 살펴보세요.

이것이 우리가 새로운 마이크로 카본 강화 오닉스 필라멘트가 치수 안정성을 갖는다고 말할 때 의미하는 것입니다. 부품은 디자인에 충실합니다. 즉, 이 재료를 사용하여 정확하고 일관되며 아름다운 결과를 얻을 수 있으며 품질을 얻기 위해 오버행이나 평평한 표면을 형성하기 위해 샌딩 또는 필러 퍼티를 사용할 필요가 없습니다. 당신은 필요합니다. Onyx와 당사의 엔지니어링 데스크탑 3D 프린터를 사용하면 최종 사용 부품을 쉽게 제시할 수 있으며 3D 인쇄된 디자인이 사양을 벗어나는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 우리는 Onyx가 할 수 있는 디자인의 종류를 보여주기 위해 Onyx로 우리의 Part of the Week Award를 디자인했습니다!

그리고 위에서 보면 우리 로고처럼 보입니다!