3D baskı için tasarım ilkeleri ve pratik ipuçları derlemesi
(blog.rahix.de)- FDM/FFF ile işlevsel parçalar üretirken, geleneksel talaşlı/imalat tasarımından farklı değerlendirmeler gerekir; dayanım, tolerans, basılabilirlik ve maliyeti birlikte dengeleyen geometri tasarımı esastır
- Referans ortam, 0,4 mm nozzle ve 0,2 mm katman yüksekliği kullanan yaygın bir FFF yazıcıdır; belirli bir cihaz ayarına bel bağlamayan taşınabilir bir tasarım hedeflenir
- Dayanım, %100 dolgudan çok baskı yönü, dış kabuklar, büyük kesitler ve filetolar gibi yükün aktığı yol ile yüzey malzemesinin yerleşimine bağlıdır
- Tolerans ve yüzey kalitesi geometri seçiminden büyük ölçüde etkilenir; yatay delikler, dikey delikler ve pres geçme bölgelerinde daire biçiminde ısrar etmek yerine damla biçimi, düz tavan, altıgen/kare delikler, crush rib gibi çözümler düşünülmelidir
- Destekleri çıkarma ve montaj süresini azaltmak için parça bölme, feda katmanı, sıralı köprüleme, işlevleri birleştirme, heat-set insert, gömülü somun ve embedded hardware baştan birlikte tasarlanmalıdır
Tasarım kapsamı ve temel varsayımlar
- Kapsam FDM/FFF baskıdır; kuralların çoğu bu sürecin kısıtlarına göre şekillendiğinden diğer katmanlı imalat yöntemlerine aynen uygulanmaz
- Odak, görünüşten çok işlevsel parçalar üzerindedir
- Mekanik özellikleri iyi olmalıdır
- Basması kolay olmalıdır
- Yazıcıda çok ince ayar gerektirmemelidir
- Seri baskıda son işlem ve malzeme israfı az olmalıdır
- Tasarım hedefi; kuvvet, üretim yöntemi ve maliyet dengesidir
- Geometri, aktarılması ve dayanılması gereken kuvvetlere göre ayarlanır
- Küçük geometri değişiklikleriyle baskı zorluğu azaltılır
- Malzeme kullanımı ve baskı süresi düşürülür
- Yazıcı ve dilimleyici geliştiricileri olası tüm geometrileri daha iyi basmaya çalışırken, tasarımcı mevcut üretim sürecinde iyi çalışacak şekilde parça geometrisini ayarlar
- Paylaşılacak modeller, belirli bir üst seviye yazıcının sıkı toleranslarına güvenmek yerine, ucuz yazıcılarda da kolay basılabilen bir portable design hedeflemelidir
Referans yazıcı profili
- Sayısal öneriler aşağıdaki standart yazıcı profili temel alınarak verilmiştir
- 0,4 mm nozzle
- 0,2 mm katman yüksekliği
- steps/mm ayar hatalarından kaynaklanan büyük ölçü sapmaları yoktur ve eksenler arası skew ihmal edilebilir düzeydedir
- Baskı hızı makul biçimde ayarlanmıştır, ancak hafif overshoot ve ringing gibi artefaktlar kalabilir
- Makul mesafelerde köprüleme kararlıdır
- Overhang’ler iyi basılır
- Aşırı geometriler olmadıkça tabla yapışması sorun değildir
- Bu varsayım, aşırı cihaz performansı kabul etmeden taşınabilir tasarımı korumak için bir ölçüttür
Parça dayanımı tasarımı
- FFF baskılar, içleri kısmen boş olduğu ve katmanlar halinde üretildiği için homojen bir plastik kütleden farklı davranır
- Katmanlı üretim süreci nedeniyle yöne bağlı olarak mekanik özelliklerin değiştiği anizotropi gösterir
-
Baskı yönü ve yük
- En önemli kural, çekme kuvvetinin baskı düzlemine paralel olacak şekilde parçayı konumlandırmaktır
- Katmanları ayıran yöndeki çekmeye karşı baskı çok daha zayıftır
- My Tech Fun testlerinde ideal yönde yaklaşık 3 kat daha yüksek dayanım elde edilebilmektedir
- Eğilme de kesitin bir kısmında çekme kuvveti oluşturduğu için, eğilme momenti de baskı düzlemine paralel hizalanmalıdır
- clip gibi tekrar tekrar bükülen geometriler, yön yanlış seçilirse kolayca kırılır
- Printables gibi platformlarda model paylaşırken, kullanıcının doğrudan basabilmesi için dosyayı doğru baskı yönüyle yüklemek iyi olur
-
Tek bir yön yeterli olmadığında
- Karmaşık parçalarda tüm yükler için ideal bir yön yoksa parça birkaç parçaya bölünebilir
- Her parça ayrı ayrı en uygun yönde basılır
- dovetail joint gibi birleşimler, birden çok yönde iyi basılabilir oldukları için montajda kullanışlıdır
-
Dolgudan çok yüzey ve kesit
- %100 dolgu dayanımı artırabilir, ancak verimli değildir
- Ek malzemenin önemli bir bölümü dayanımına katkı sağlamadan yalnızca baskı süresini ve malzemeyi artırabilir
- Birçok parça saf çekme/basma yerine eğilme momentine maruz kalır; gerilme, nötr eksenden uzaktaki yüzey yakınlarında büyür
- 3D baskıda dolgu oranını artırmaktansa perimeter/shell sayısını artırmak dayanım açısından daha etkilidir
- Kuvvet, mümkün olduğunca kısa ve düz bir yol üzerinden akacak şekilde tasarlanmalıdır
- Keskin köşeler gerilme yığılmasına neden olur; filetolar kuvvet yolunu daha doğrudan hale getirerek dayanım açısından avantaj sağlar
- Geleneksel makine tasarımında malzeme ve ağırlığı azaltmak için kesit alanı küçültülür; ancak 3D baskıda iç kısım çoğunlukla boş olduğundan kesiti büyütmek malzeme kullanımını çok fazla artırmayabilir
- Malzeme kullanımını yüzey alanı daha fazla etkilediği için, I-beam yerine aynı dış ölçülere sahip dikdörtgen kesit benzer ya da daha yüksek dayanım sunabilir ve baskı süresi de daha iyi olabilir
-
Simülasyon ve deneme baskısı
- FFF baskılar shell ve infill nedeniyle heterojendir; bu yüzden geleneksel dayanım simülasyonlarıyla sınır yükü gerçekçi biçimde hesaplamak zordur
- Gerilme analizi dikkat edilmesi gereken bölgeleri bulmak için kullanılabilir, ancak kesin sınır yükü elde etmek için uygun değildir
- 3D baskıda prototip basma maliyeti düşük olduğundan, birkaç parçayı gerçekten basıp mekanik özellikleri doğrulamak maliyet açısından verimli olabilir
- Ölçü doğruluğunu yalnızca test baskılarıyla ayarlama yöntemi belirli bir yazıcı ve dilimleyici ayarlarına bağlı olduğundan dikkat gerektirir
- topology optimization diğer katmanlı imalat yöntemlerinde yararlı olabilir, ancak mevcut araçlarla FFF için gerçekten optimum geometri oluşturmak zordur ve çoğu zaman basılabilirliği de iyi değildir
Toleranslar ve yüzey kalitesi
-
chamfer ve fillet seçimi
- Baskı yüzeyine paralel edge’lerde chamfer daha uygundur
- fillet başlangıçta çok dik bir overhang oluşturabilir; üstteki fillet ise katman basamaklarını belirginleştirerek yüzey kalitesini düşürür
- chamfer sabit bir overhang açısı oluşturarak daha tutarlı katman basamakları üretir
- Baskı yüzeyine dik edge’lerde fillet daha uygundur
- Yazıcı kafasının keskin köşeleri dönmesi gerekmediğinden ringing ve overshoot gibi yüzey artefaktları azalır
- chamfer iki keskin köşe oluşturduğu için tolerans ve görünüm açısından dezavantajlı olabilir
-
Delikler ve seam
- Yatay dairesel deliklerde üst kısım dik bir overhang’e dönüştüğü için sorun büyür
- Küçük delikler için 90° damla formu iyi uyar; büyük deliklerde üst kısım düz bir roof olarak yapılabilir
- bridge biraz sarkabileceğinden roof altında ek boşluk gerekir
- Dikey dairesel deliklerde perimeter seam nedeniyle tolerans dalgalanabilir
- seam artefaktı, çevrenin geri kalanı 0,1 mm’den daha iyi otursa bile yaklaşık 0,4 mm düzeyinde çıkıntı oluşturabilir
- seam tek bir konumda oluşursa deliğin merkez çizgisi de kayabilir
- Dikey delikler, 120° köşeli damla formunda yapılarak seam’in dairesel işlevsel bölgeye müdahale etmesi önlenebilir
- Başka işlevsel bölgeler seam’e duyarlıysa, slicer’ın seam’i gizleyeceği en keskin köşeye sahip olması için küçük bir notch eklenebilir
-
FFF’de beklenebilecek toleranslar
- Tasarımcı, belirli bir yazıcının ulaşması gereken toleransı belirtmek yerine üretim sürecinin sahip olduğu toleransı kabul edip buna göre tasarım yapmalıdır
- Varsayım, yazıcının iyi kalibre edilmiş olduğudur
- Hatalı steps/mm ayarı eksen yönündeki ölçülerde sabit oranlı hata oluşturur; tasarım bunu telafi etmeye çalışmamalıdır
- Güncel yazıcıların teorik step resolution değeri yaklaşık 0,01 mm düzeyindedir, ancak gerçek ölçü hatalarında başka etkenler daha büyüktür
- Keskin köşeler yazıcı kafasından yüksek ivme gerektirdiği için toleransları kötüleştirebilir
- 0,4 mm nozzle ve 0,2 mm katman yüksekliğine sahip yaygın FFF yazıcılarda, yüzey başına sapmayı yaklaşık ±0,1 mm kabul etmek güvenli bir ölçüttür
- Dairesel yollarda nozzle’ın ekstrüzyon hattını çekip sürüklemesi nedeniyle daireler küçülme eğilimindedir
- İç dairesel delikler için küçülme yönünde sapma beklenmelidir; dış dairesel çaplar da küçülebilir ancak bu etki iç dairelere göre daha düşüktür
- Büyük ölçülerde yazıcının kendi toleransından çok soğuma sırasında oluşan warping ve shrinkage daha önemli hale gelir
- warping malzemeye büyük ölçüde bağlıdır; hacimli, edge’leri daha az keskin, yüzeyi pürüzsüz ve yuvarlatılmış formlarda azalır
- İdeal form küredir
-
Hassasiyet gerektiğinde
- Test baskılarıyla tam oturan CAD ölçüsünü bulmaya dayalı goldilocks approach, yüksek tekrarlanabilirlik sayesinde çok iyi toleranslar sağlayabilir
- Dezavantajı, belirli yazıcı ve slicer ayarlarına güçlü biçimde bağımlı olması ve portable design’ı zayıflatmasıdır
- Hassas üretilemiyorsa alternatif, ayarlanabilir tasarlamaktır
- oblong hole, vidalarla konumu iterek ayarlamaya izin verir ancak 1 mm’den küçük ince ayarlar zordur
- opposing screw, yüksekliği küçük miktarlarda ayarlamak için iyidir; ancak iki taraftan erişim gerektirir ve ayarı zahmetlidir
- spring veya flexure’a karşı çalışan grub screw, iki yönlü ayarı kolaylaştırır
- spring steel shim nadiren değiştirilen küçük ayarlar için uygundur; ancak 3D baskı shim’lerde küçük yüksekliklerde yüzey kusurları doğruluğu olumsuz etkileyebilir
-
engineering fit ve press fit
- ISO 286 gibi geleneksel fit sistemleri, belirli toleranslarla işleme yapılabildiğinde yararlıdır; ancak 3D baskıda çoğu zaman aynen kullanmak zordur
- Gerçekten sıkı bir fit gerekiyorsa deliği reaming yaparak H6 fit gibi bir son işlem uygulanabilir, ancak gerçekten gerekli olmayan yerlerde harcanan çaba büyüktür
- clearance fit için iki parça arasındaki boşluğu yazıcı toleransının 2 katından büyük tutmak yeterlidir
- interference fit’te montaj kuvveti toleransa bağlı olarak büyük ölçüde değişir; en kötü durumda bağlantı kırılabilir
- Press fit delikleri için dairesel deliklerden çok altıgen veya kare delikler daha toleranslıdır
- Dairesel form çevrenin uzamasını gerektirdiğinden malzeme hasarına yol açması daha kolaydır; altıgen ve kare formlar ise bükülmeyle daha büyük çapları karşılayabilir ve seam de köşelerde gizlenebilir
- Büyük çaplı press fit’lerde crush rib kullanılabilir
- Montaj sırasında rib plastik deformasyona uğrayarak toleransı emer; tüm temas yüzeyi yerine küçük rib’leri deforme etmek kuvveti sınırlamayı kolaylaştırır
- crush rib tek seferlik montajlı press fit’ler için uygundur; yeniden montajda tutma kuvveti büyük ölçüde azalır
- Örnek değer olarak crush rib’i 0,2 mm küçük, bore’u 0,4 mm büyük tutarak iyi sonuçlar alınmıştır
- Tekrarlı montaj gerektiren press fit’lerde elastik deformasyon kullanan grip fin daha uygundur
Baskı süreci optimizasyonu
-
support material’ı azaltma
- support material, havada kalan formları basmak için kullanılan scaffolding’dir; ancak sökme sonrası işlem, ek malzeme israfı ve supported surface’in tolerans ile yüzey kalitesinde düşüş getirir
- Tasarım aşamasında support gerektirmeyecek şekilde formu değiştirmek önceliklidir
- Baskı yönü yalnızca dayanımı değil, support ihtiyacını da büyük ölçüde etkiler
- Dayanım açısından avantajlı yön ile support’tan kaçınan yön çakışabilir
- Dikdörtgen bir formu yazıcı eksenlerine hizalamadan yaklaşık 45° eğik basmak, uzun bridge’lerden veya support’tan kaçınmayı ve yüzey kalitesini daha uniform hale getirmeyi sağlayabilir
- Bu durumda baskı kararlılığı düşebileceğinden brim gerekebilir
-
Parçaları bölme ve iç overhang’ler
- Hiçbir yönde support’tan kaçınmak mümkün değilse parçayı birden çok parçaya ayırma yöntemi değerlendirilebilir
- Bu, support sonrası işlem ile montaj karmaşıklığı arasında bir dengedir
- Tek seferlik veya düşük adetli tasarımlarda biraz karmaşık montaj makul olabilir
- upside-down counterbore, ortadaki delik nedeniyle bridge’in hemen çalışmasını engeller; support konursa deliğin içinden çıkarmak zordur
- Feda katmanı, deliğin tamamını bir katman kalınlığında bridge ile kapatıp üstteki küçük deliği desteklettikten sonra baskıdan sonra bıçak veya matkapla çıkarma yöntemidir
- overhanging counterbore trick, counterbore’u son işlem olmadan çözmenin bir yoludur
- counterbore’u istenen derinliğe kadar kesin
- Bir katmanda inner hole’dan kaçınarak yalnızca sol ve sağ bridge’leri bırakın
- Sonraki katmanda yalnızca dik yöndeki bridge’i bırakın
- Ardından küçük bridge’in üzerine dairesel inner hole’u basın
- Çap büyüdüğünde bu yöntemin de sınırları vardır
-
Sıralı köprüleme ve yüzey alanını en aza indirme
- Bir bridge’in üzerine başka bir bridge koyan sequential bridging, support olmadan karmaşık formlar oluşturmayı sağlar
- OpenFlexure microscope bu yöntemi yaygın biçimde kullanan bir örnektir
- Büyük bridge’lerde hemen üstüne yapı koymak yerine birkaç katman biriktirerek dayanım ve soğuma süresi sağlamak daha iyidir
- Geleneksel malzeme tasarrufu için cutout ekleme yöntemi, 3D baskıda aksine malzeme kullanımını ve baskı süresini artırabilir
- Malzeme büyük ölçüde yüzeylerde kullanıldığı için yüzey alanını azaltmak, kalın ve hacimli formları tercih etmek gerekir
-
Tabla yapışması ve toplu baskı
- Toplu baskıda tabla ile temas eden alanın ayarlanması gerekir
- Çok küçük olursa parça baskı sırasında devrilebilir; çok büyük olursa baskı sonrası sökmek zorlaşır
- brim yerine CAD geometrisine doğrudan mouse ear eklenebilir
- mouse ear, tabla yapışma sorunlarını azaltır, slicer’da sonradan eklenmesine gerek bırakmaz ve son işlem yükünü de azaltabilir
İşlev entegrasyonu
-
İşlev entegrasyonunun artıları ve eksileri
- İşlev entegrasyonu, bir parçanın mümkün olduğunca çok işlevi yerine getirmesini sağlayarak parça sayısını azaltan bir tasarım yaklaşımıdır
- 3D baskıda şekil karmaşıklığı üretim maliyetine çok fazla yansımadığı için işlev entegrasyonuna iyi uyar
- Tüm işlevleri tek bir parçaya koymak, baskı yönü seçimini kısıtlayabilir ve mukavemet, tolerans ve şekil özgürlüğünü kötüleştirebilir
- Yinelemeli tasarımda büyük modeli her seferinde yeniden basmak gerekir; arıza durumunda da daha büyük bir parçayı değiştirmek gerekir
- Prototiplemeyi veya onarımı kolaylaştırmak için bazı işlevleri ayrı parçalar olarak bırakmak da mümkündür
-
zip tie channel ve flexure
- Parça yüzeyine küçük bir zip tie channel eklemek, kablo veya telleri sabitlemeyi sağlar
- zip tie channel için baskı yönü dikkate alınmalıdır; perimeter’ın channel’ı bridge etmediği yönde zayıflar ve bridge kopup ayrılabilir
- flexure, parçanın elastikiyetini kullanarak hareketi entegre eden bir tasarım öğesidir
- İnce geometriler gerektiği için 3D baskıya uygundur
- Büyük hareketler için kalın flexure yerine ince flexure daha avantajlıdır; kuvvet ise birden çok ince flexure paralel istiflenerek artırılabilir
- Hareket mesafesi, uzunluğu artırarak veya yılan şekline getirerek büyütülebilir
- flexure, kullanım sırasında plastik deformasyona uğramayacak şekilde tasarlanmalı; aşırı hareket ve kırılmayı önlemek için hard stop kullanılmalıdır
-
clip, living hinge, print-in-place
- clip, ek bağlantı parçaları olmadan parçaları birleştirebildiği için 3D baskı tasarımlarında da sık kullanılır
- clip tasarımında hareket mesafesi, tutma kuvveti, geometri boyutu ve baskı yönü arasındaki denge önemlidir
- Katmanları enine geçen şekilde oluşturulmuş bir clip çok zayıf olabilir
- Çoğu durumda hareketi küçük tutup kuvvetle sabitlemek daha iyidir
- form-locking clip, screwdriver gibi bir araçla açılabilmesi için boşluk sağlamalıdır
- living hinge, ayrı bir eksen etrafında dönmek yerine plastiğin deformasyonuyla hareket eden bir menteşedir
- İnce bir plastik sheet’in kararlı biçimde deforme olabilmesi için menteşe baskı tablasına düz şekilde yerleşmelidir; bridge layer ile yapılmış living hinge’in performansı iyi değildir
- print-in-place mechanism, birbirine geçmiş birden fazla parçayı montaj olmadan tek seferde basma yöntemidir
- Baskı sonrası montajı mümkün olmayan joint’ler de yapılabilir; ancak tasarım karmaşıklığı yüksektir ve yön sabitlendiği için support’tan kaçınmak ve mukavemet tasarımı zordur
- Havada kalan şekilleri desteklemek için break-away surface eklenebilir
- Birbirine geçen feature’lar arasındaki clearance yaklaşık 0,3 mm olursa günümüzde çoğu yazıcının bunu basabileceği düşünülüyor
Plastiğin ötesindeki mekanik öğeler
-
Vidalı bağlantı
- 3D baskı plastik parçaların vidalı bağlantısı, metal bağlantılardan farklı çalışır
- Metal-metal joint’lerde vidanın uzamasıyla preload oluşur; ancak 3D baskı thermoplastic’lerde parça vidadan çok daha az rijit olduğundan preload’un büyük kısmını plastiğin sıkışması oluşturur
- Gerekli preload’a ulaşmaya çalışırken baskı parçanın akma dayanımına hızla erişilip deformasyon oluşabilir
- Statik yükler için çoğu zaman yeterlidir; ancak titreşim veya darbe gibi dinamik yüklerde screw locking gerekebilir
- lock nut
- threadlocking adhesive
- Vidaları mümkün olduğunca uzun tasarlamak iyidir
- Uzun vidalar, parçanın çekmeden çok basma preload’u almasını kolaylaştırır; ayrıca aşırı sıkmak için daha fazla döndürmek gerektiğinden yanlışlıkla overtighten etme olasılığı azalır
-
Baskı parçada thread seçimi
- Baskı parçada thread tap ile diş açılabilir
- Bu yöntem hızlı tasarım ve düşük yeniden kullanım gerektiren joint’ler için uygundur; ancak plastik dişler overtightening ile kolayca bozulur ve tekrarlı montaj için dezavantajlıdır
- M8 ve üzeri büyük thread’ler CAD’de modellenip basılabilir, ancak kalite her zaman iyi olmayabilir
- rib thread forming, crush rib kavramını standart vidalarla birleştirir
- Vida rib’i deforme ederek kendi thread’ini oluşturur; sonradan işleme gerektirmeyen, düşük yeniden kullanım gerektiren thread’ler için uygundur
- heat-set threaded insert, parçaya güçlü ve yeniden kullanılabilir metal thread yerleştirme yöntemidir
- Plastik thread’den daha güçlüdür, overtightening ile kolayca bozulmaz ve tekrarlı montaja iyi dayanır
- Vidanın arka taraftan takıldığı yapılarda güvenilir şekilde kullanılması zor olabilir
- embedded nut, standart somunu baskı parçaya yerleştiren ucuz bir alternatiftir
- Uzun vidaların kullanıldığı through-joint’lere iyi uyar; sideface cutout veya backface hex pocket ile yerleştirilebilir
- Montaj sırasında somun düşebilir; baskı ortasında somunu yerleştirip kapatmak da mümkündür, ancak baskı ve montaj karmaşıklığı artar
- Diş dayanımı çoğu durumda tasarım gereksinimlerini aşar; başka etkenler daha önemli rol oynar
-
dowel pin ve embedded hardware
- dowel pin, geleneksel makine tasarımında parçalar arasındaki konumu doğru ve tekrarlanabilir biçimde belirleyen standart bir öğedir
- 3D baskıda toleranslar nedeniyle bu kadar doğruluğa daha az ihtiyaç duyulur; pin fit oluşturmak için gereken engineering fit de zor olduğundan kullanım alanı sınırlıdır
- Gerektiğinde altıgen delik, crush rib ve sonradan işleme alternatif olabilir
- Donanımı baskı sırasında yerleştirme yöntemi şu sırayla çalışır
- Tasarımda parçanın gireceği cavity bırakılır
- slicer’da cavity üzerindeki katmandan hemen önce pause ayarlanır
- pause sırasında donanım yerleştirilir
- Baskı yeniden başlatılarak donanım içeride hapsedilir
- Örnekler arasında transparent PETG sheet yerleştirilmiş Modern Gridfinity Case, trapped fastener, magnet ve metal mesh bulunur
- embedded hardware, ek joint veya bağlantı araçlarından kaçınmayı sağlayabilir; ancak genellikle parçayı tahrip etmeden çıkarmanın veya değiştirmenin zor olması dezavantajdır
-
fabric üzerine baskı yapmak
- fabric’i baskıya entegre etmek, esnekliğe sahip parçalar üretmeyi sağlar; wearable veya cosplay alanlarında kullanılır
- Yaygın yöntem, baskıdan sonra yaklaşık 2-3 katmanda pause yapmak, tulle fabric’i ilk katmanların üzerine sermek ve ardından baskıyı sürdürmektir
- Yeni katmanlar alttaki katmanlarla kaynaşırken her baskı parçası fabric’e sabitlenir
- Katı baskı geometrilerinin yerleşimi ve şekliyle sonucun esnekliği ayarlanabilir
Görünüm ve yüzey tasarımı
-
Karmaşık şekiller ve shadow line
- 3D baskıda karmaşık yüzey şekilleri eklemek üretim maliyetini büyük ölçüde artırmaz; asıl yük tasarım süresidir
- Overhang ve support kısıtlarına uyulduğu sürece, düz çizgi ve dik açı ağırlıklı geleneksel işlevsel parça formlarına bağlı kalmak gerekmez
- Karmaşık veya organik formlar yalnızca estetik için değil, ergonomik tasarım için de yararlıdır
- İki parçanın birleştiği edge üzerinde shadow line oluşturulabilir
- Doğrudan temas eden yüzeylerde, yüzey kusurları nedeniyle seam düzensiz görünür
- Sabit ve geniş bir gap oluşturup gerçek mekanik teması küçük bir lip’in arkasına gizlemek görünümü daha tutarlı yapar
- Dust protection gerekiyorsa iç tarafa bir lip daha ekleyerek labyrinth seal benzeri bir yapı oluşturulabilir
- Lid ve box gibi açılı şekilde birbirine geçen parçalarda da sabit offset ve iç alignment rib kullanılarak shadow line oluşturulabilir
-
Surface texture ve text
- 3D baskıda vertical surface üzerinde katman çizgileri belirgindir
- Textured steel sheet gibi özel print bed’ler alt yüzeyin dokusunu iyileştirebilir, ancak bir parçanın yalnızca tek yüzeyine uygulanır
- Tüm yüzeylerin daha tutarlı görünmesi için parça print bed’e göre çapraz döndürülebilir
- fuzzy skin, her layer perimeter’a düzensizlik ekleyerek katman çizgilerinin daha az göze çarpmasını sağlayan bir özelliktir
- Doğru ayarlandığında dokunma hissini de iyileştirir; bu yüzden grip ve handle parçalarında sık kullanılır
- Basılan parçalara text veya symbol kolayca eklenebilir
- Büyük tasarımlarda karışıklığı azaltmak için part number ve revision index basılabilir
- Text için engraving, embossing’e göre daha temiz sonuç verir; yazı boyutu küçüldükçe fark daha da büyür
- Text, baskı yüzeyine dik yerleştirildiğinde perimeter line’ın bir parçası olarak basılır ve en iyi detay elde edilir
- Çoğu yazıcı 0,6 mm minimum stroke width ve 0,5 mm engraving depth değerlerine sahip text’i sorunsuz basabilir
Vase mode tasarımı
- Vase mode, hollow shell’i single perimeter line ile basar; ayrı katmanlar yerine Z yüksekliğini yavaşça artırarak filamenti spiral şekilde yerleştiren bir yöntemdir
- Avantajları şunlardır
- Baskı süresinin %100’ü ekstrüzyon için kullanılır
- Ayrı katman seam’i yoktur
- Yazıcı durmadığı için stringing sorunu oluşmaz
- Parça formunu ifade etmek için gereken plastik az olduğundan hızlıdır
- Filament kullanımı azalır ve hafif parçalar üretilebilir
- Dezavantajı, iç destek olmadığı için parçanın çok kararsız hale gelmesidir
- Vase mode parçalarının dayanımında yüzey formu en önemli etkendir
- Düz veya yalnızca tek yönde eğrilen yüzeyler en zayıf olanlardır
- Karmaşık formlar daha yüksek dayanım gösterebilir
- beading pattern, ince sheet-material parçaları daha rijit hale getiren bir desendir ve vase mode parçalarının rijitliğini artırmak için kullanılabilir
- Vase mode, yazıcının ekstrüzyon yolunu hassas şekilde kontrol etme yöntemi olarak da görülebilir
- FPacheco’nun stackable tray’i gibi, tipik vase mode parçası gibi görünmeyen formlar da yapılabilir
- Vase mode’un %100 baskı süresi avantajı korunur
- Seri üretilecek parçalarda etkisi büyük olabilir
Kuralları uygulama biçimi
- Bu tasarım kuralları iyi varsayılanlar olarak kullanılabilir, ancak yasa değildir
- Duruma göre farklı seçimler daha iyi olabilir; tasarımcı yük, tolerans, basılabilirlik, montaj, onarım ve maliyeti birlikte değerlendirerek karar vermelidir
- Yeterli ilgi oluşursa, birçok kişinin kural ekleyip değiştirebileceği bir open-source book biçimine dönüştürme fikri de var
3 yorum
Gördüğüm kaynaklar arasında gerçekten parmakla gösterilecek kadar ileri düzey bilgiyi çok iyi barındıranlardan biri gibi görünüyor. Böyle bir içeriği Türkçe görebilmek... beni çok mutlu ediyor.
Vida konusunda ise maalesef ben acemiyim; bu yüzden çevrede deneyimle aktarılan yöntemi kullanıyorum. Diş açmak yerine, vida çapından yaklaşık 0,4 mm daha dar silindirik bir çıkıntı yapıp girişe de kısa, yüksek açılı bir pah veriyorum. Bu yöntem hakkında siz ne düşünüyorsunuz?
Örneğin M3 için 2,6 mm delik ve girişte 80°, 0,3 mm uzunluğunda pah kullanıyorum. SLA'da çıkıntı duvar kalınlığını 2 mm ve üzeri tutuyorum; FDM'de ise baskıyı alan kişinin tam özelliklerini bilmiyorum ama FDM'de de mümkün olmuştu.
Mekanik olarak çok yüksek dayanım ya da kuvvet alan parçalar değiller; daha çok basit sabit parçalara yakınlar. Ama birkaç kez düşmesine rağmen sapasağlam kalmalarına bakınca düşündüğümden daha iyi göründü.🤔
Sürekli sökülüp takılması gereken bir parça değilse, katman yönüne bağlı ayrılma sorununa dikkat edildiği sürece basit bir sütuna vida çevirmek pratikte sorun yaratmıyor gibi görünüyor.
Tekrarlı söküp takma gerekiyorsa, dişleri de yazdırmak yerine insert kullanmak daha iyi gibi.
Yorumlar sekmesindeki
"Ahşap vidalarının, dişi doğrudan yazdırılmış parçaya açma yöntemi olarak etkili olduğu
Ahşap vidaları kılavuz çekmeden de kendi dişini oluşturabilir
PETG ile yazdırılırsa dayanımı yeterlidir, ancak PLA katmanlara paralel deliklerde çatlayabilir"
kısmına katılıyorum.
Hacker News yorumları
Harika bir yazı. Thingiverse ya da Printables’ta görülen ortalama parça seviyesinin çok ötesinde, ama iyi parçalar benzer fikirleri izliyor
Fare kulakları, pres geçme delikler ve imkânsız gibi görünen köprüleri oluşturmak için katman katman kademeli hizalama özellikle iyi
Fusion 360’ta bunların hepsi muhtemelen “plastics” modunda tasarlanırdı; ilginç olan, bu modun parçanın 3D yazıcıdan mı çıkacağı yoksa kalıpla mı üretileceğiyle hiç ilgilenmemesi
PCB’lerde sıkı tasarım kuralı kontrolleri gördüm, sac metal makroları da gördüm; ancak tasarımı standart ekipmanın sınırlarına uyacak şekilde kısıtlayan üretimi dikkate alan tasarım desteğini genel makine CAD’lerinde henüz görmedim
https://github.com/WillAdams/gcodepreview
Gerekli araç https://pythonscad.org/; şimdiye kadar denediğim çoğu şeyi gerçekleştirebildim
Neredeyse her türlü ahşap yapıyı yapmayı sağlayacak bir geçme birleştirme modülünü bitirmek üzereyim; metalde de çok farklı olmayacağını düşünüyorum. Daha önce kavram kanıtı olarak bir vida dişi kesme programı da yapmıştım
Henüz gerçekte nasıl görüneceğinden veya iş akışına nasıl gireceğinden emin değilim
Uygun eklentilerle enjeksiyon kalıplı parçalar için EDA tarzı tasarım kuralları da ayarlanabiliyor
Enjeksiyon kalıplama tasarım analizi için özel yazılımlar da var, ancak fiyatları hobi kullanıcılarının oldukça uzağında
Ancak 3D parçaların nihai tasarımı fazla belirsiz; üretim yöntemleri de çok çeşitli ve kendine özgü olduğu için, faydadan çok sorun yaratabilir
Mühendis parçanın nasıl üretildiğini anlamalı; bilmiyorsa makinistle konuşmalı ve tasarım karmaşıklığı ile mühendislik gereksinimleri arasında denge kurmalı
Şaşırtıcı bir yazı. Tekrar söyleyeyim, gerçekten şaşırtıcı
7 yıldır 3D yazıcılarla uğraşıyorum ve pandemi sırasında evde kendim de bir tane topladım. Burada açıklanan bazı konuları pratik yaparak zaten öğrenmiştim; 3D baskı deneyimi olan çoğu kişi de muhtemelen böyle öğrenmiştir
Ama tüm bunların bu seviyede araştırılıp düzenlenmesi ve açıklanması gerçekten etkileyici. Üstelik hâlâ öğrenmem gereken pek çok konuyu da kapsıyor
Harika bir yazı. Yıllar içinde öğrendiğim birçok ipucunu temiz bir şekilde özetliyor
Baskıda kullanılan malzemeyi azaltmanın bir başka yararlı yolu yüzeyi hiç basmamaktır. Baskının kütlesinin büyük kısmı dış kabukta toplandığından, üst veya alt yüzey parça işlevi açısından önemli değilse bunlardan biri kaldırılabilir
Dilimleyici, bu yüzeylerin çevrelediği hacmi yine dolgu yapısıyla doldurabilir; doğrusal, altıgen veya üçgen gibi düzlemsel dolgu desenleri kullanılırsa sonuç da oldukça iyi görünür. Özellikle genel olarak düz parçalarda iyi çalışır
Bu yöntemle bastığım iki TPU parçayı her gün kullanıyorum: telefon kılıfı [0] ve kulaklık için basınç azaltma kayışı [1]
[0] https://www.printables.com/model/615154-google-pixel-8-case
[1] https://www.printables.com/model/577575-hifiman-comfort-stra...
Son birkaç yılda HN’de çıkan 3D baskı yazıları arasında en iyisi
Burada açıklanan tasarım değerlendirmelerinin çoğu esnek mekanizmalar olarak sınıflandırılır
https://en.wikipedia.org/wiki/Compliant_mechanism
https://www.youtube.com/results?search_query=compliant+mecha...
Harika ipuçları. Bambu ortaya çıktıktan sonra slicer gibi araçların ve CoreXY ailesi yazıcıların hepsinin kullanılabilirliği artırıp tüm alanı sadece bastır gitsin havasına taşıması da yardımcı oluyor
Bu sayede benimseme, model üretimi ve ekosistemin geneli olumlu etkileniyor
Fusion 360 ile çok sayıda parça tasarlayıp neredeyse 10 yıldır baskı alıyor olmama rağmen burada birkaç iyi ipucu öğrendim
Buraya mutlaka eklemek istediğim önemli konu filament seçimi. PC-CF, yani karbon fiber takviyeli polikarbonat gibi modern filamentler, gerçek baskılar ve parçalar için inanılmaz derecede çok yönlü
Üst seviye tüketici tipi bir yazıcıda yaklaşık 300°C’ye çıkabilen bir baskı kafası ve sertleştirilmiş çelik nozzle gerekse de basması nispeten kolay. Standart PLA dışında da çeşitli filamentler var; baskı maliyetini 10 kat artırmadan birçok açıdan öne çıkıyorlar
Slicer’lar da baskı kalitesini, hızı ve parça dayanımını iyileştirmeye yönelik çok çalışma yapıldığı için epey gelişiyor
cnckitchen’ın birkaç kez anılmasına da sevindim. 3D baskıdaki yeni akımları ve az önyargılı incelemeleri ciddi biçimde takip edip öğrenmek için harika bir kaynak
Printables ve Thingiverse’deki model kalitesi de gerçekten artıyor; harici parça olmadan indirip bastığınızda tamamen çalışan cihazların, yani yerinde baskı ve tek baskıda çıkan parçaların çoğalması cesaret verici
Üretken yapay zeka nesne modellemeyi ve CAD ilkelerini anladığında, parametrik modellerin daha yaygınlaşmasına benzer şekilde işlevsel parça modellerinin de patlama yapacağını düşünüyorum
Kullanınca Ender’da aslında sürekli yazıcıyla uğraştığımı, neredeyse hiç gerçekten baskı almadığımı fark ettim
Bambu’da istediğim kalite seviyesini değiştirmek dışında manuel ayar gerekmedi. Bir kez, çok uzun bir bridge’de varsayılan ayarlar iyiydi ama daha iyi yapışmasını istediğim için birkaç test yapıp ince ayar yaptım, o kadar
“Seyrek yeniden kullanılan bağlantı noktalarını hızlıca tasarlamak için baskı parçada tap ile diş açın” kısmıyla ilgili olarak, ahşap vidalarının iyi uyduğunu öğrendim. Tap kullanmadan da ahşap vidaları kendi dişini açabiliyor
Ancak parçaya biraz gerilim bindiriyor. Genelde PETG ile basıyorum ve bu kadarı yeterince sağlam oluyor; ama PLA’da delik katmanlara paralelse çatlayabilir
“Dişli insert’ler, vidayı arkadan takarken güvenilir biçimde kullanılamaz” sınırlaması için ara sıra kullandığım bir yöntem var
Insert’ü yerleştirmeden önce vidayı arkadan geçirip, dışarı çıkan vidanın üzerine insert’ü çevirerek takıyor, ardından havya ile insert ve vidayı birlikte plastiğe gömüyorum
Vida deliği doldurduğu için erimiş plastik deliği tıkayamıyor. Bunun yerine erimiş plastik vidanın etrafında şekillenip Nyloc somun gibi davranıyor
Sürtünme ısısı, plastiği eritip vidanın etrafında şekil oluşturacak kadar yeterli olmalı. Soğumasını bekleyip vidayı çıkarabilirsiniz
Ancak taşınabilirlik hedefiyle tasarım yaptığım pek olmuyor; birkaç test baskısıyla kendi yazıcıma uygun delik boyutunu bulmayı tercih ediyorum
Small Parts veya Amazon’da 1000 adedin altında küçük miktar seçenekleri zayıf olabiliyor; Bambu ise geçen yıldan beri makul fiyatlı küçük paketler satmaya başladı
HN topluluğunda Bambu Labs’in çok eleştirildiğini biliyorum ama benim Bambu Labs P1S gerçekten şaşırtıcı derecede iyi. Kullanması o kadar kolay ki eski Ender zamanına göre 100 kat daha fazla baskı alıyorum
Bu sayede Fusion 360 da öğrenmeye başladım; hatta şu anda çocukların boyaması için bir droid basıyorum
Yazıcının kendisiyle uğraşmayı sevenler onu seviyor ve öneriyordu. Çünkü donanımı kararlı çalışır hâle getirmek, 3D baskıdan ayrı bir beceriye dönüşmüştü. Bu, yazıda ele alınan tasarım hususlarından farklı bir sorun
Bambu’nun çok daha iyi olduğunu duydum. Ben Ender döneminden kalma bir Raise3D E2 kullanıyorum ve çok kararlı. Fiyatı bir seviye daha yüksek ama kurcalamak gerekmiyor; yeniyken de şimdi de sadece çalışıyor
Bambu’nun yazılımının önemli bir kısmını fork ettiği yer orası; son güncellemelerden sonra kullanımı da aynı derecede kolay, çok kararlı ve bakımı da kolay
Son dönemde ABD içinde üretimi de eklediler ve ABD yapımı Core ONE da satın alınabiliyor gibi görünüyor. Gümrük tarifeleri düşünülürse yakında benzer bir Bambu’dan daha ucuz hâle bile gelebilir
Her 3D baskı yazısında bir Prusa fanboy’u çıkıyor diye yakınacaklar olabilir ama o şirketin böyle bir bağlılık yaratmasının bir nedeni var. MK4(S) ile binlerce saat baskı aldım ve hiç sorun yaşamadım; bir sonraki yeni modele geçiş için yükseltme kiti sunmaları da oldukça harika
Buna karşılık benim Ender 5’im sürekli çalışır durumda ve Amazon’dan birkaç sent ile en fazla 20 dolar civarındaki yedek parçaları beklediğim bir iki günden fazla hiç durmadı
Bambu’nun güvenilmez yazıcılar yaptığını düşünmüyorum. Aksine genel olarak Creality’den çok daha güvenilir, harika makineler
Ama biraz spor araba gibi. Hızlı ve gösterişli bir şey isteyen ve sorunları parayla çözmek isteyen kişileri ya da onu piste götürüp kendi bakımını yapmaktan rahatsız olmayan teknisyen tipleri hedefleyen bir ürüne daha yakın
Sorun, Bambu yazıcıların yeni başlayanlar için iyi diye pazarlanıp önerilmesi. Teknik olmayan kişilerin 3D baskıya başlamasını kolaylaştırdığı doğru; ama sonunda çoğunun ya izin verilen özelleştirme eksikliğinden ya da bir sorun çıktığında teşhis ve onarım için gereken zaman, emek ve maliyetten hayal kırıklığına uğrayacağını düşünüyorum
Sorun, şimdi ekosistemi kapatmaya başlamış olmaları ve buradan nereye gideceklerinin bilinmemesi
Ayrıca en yeni yazıcıları eski Ender’larla karşılaştırmak çok adaletsiz. Benzer güncel teknolojileri karşılaştırmak gerekir
Yaklaşık 10 yıl önce ilk Taz makineleriyle 3D baskıya başladım ve o deneyim beni tamamen yıldırdı
Bir ay öncesine atlayalım: Prusa Core One aldım ve o kadar sevdim ki bir de XL 5-toolhead satın aldım. “Sadece çalışan” yazıcılar kullanmak gerçekten çok keyifli
Geçen hafta 6 günlük bir baskıyı bitirdim: https://www.reddit.com/r/prusa3d/comments/1kb3p0w/xl_full_be...
Harika bir yazı, çok şey öğrendim. Ek okuma olarak J. E. Gordon’ın Structures kitabının çok iyi olduğunu düşünüyorum
Bu tür işler için gereken makine tasarımı kavramlarının çoğunu anlamama yardımcı oldu
[0]: https://archive.org/details/StructuresOrWhyThingsDontFallDow...
Eskiden keskin köşeler konusunda çok daha dikkatli olmak gerekiyordu
Keskin köşelerle baskı yapınca hotend’in durana kadar yavaşlaması, sonra yeni yöne doğru hızlanması gerekir. Bu süre boyunca nozülden biraz daha fazla plastik sızar
Köşeleri yuvarlak yaparsanız bu geçişi yumuşatabilirsiniz
Günümüz yazıcılarında genellikle pressure advance olduğu için bunun önemi artık çok daha düşük
Yeni düşük maliyetli yazıcılardaki en büyük kazanımın input shaping ve rezonans ayarı olduğunu düşünüyorum. Çünkü mekanik olarak daha az sağlam makinelerde bile daha yüksek ivme ve hız kullanılmasını sağladı
Sonraki etken, slicer seçeneklerini azaltmaları ve markalı filament kullanımını dayatmaları. Seçenekleri ortadan kaldırınca tekrarlanabilir slicer profilleri oluşturmak kolaylaşıyor. Ben neredeyse 10 yıldır Atomic filamentle aynı temel slicer profilini kullanıyorum
Benim atölyemde hâlâ pressure advance veya input shaping kullanmıyoruz. Bunun yerine çok sağlam çerçeveli makineler yapıyoruz
Gördüğüm kadarıyla çerçeve ve tahrik sistemi ne kadar sağlam olursa input shaping’in getirisi o kadar azalıyor. Mevcut yazıcım yaklaşık 10 yaşında ama hâlâ sapasağlam
Leadscrew tahrikli olduğu için CoreXY kadar hızlı değil; ancak baskı kalitesi iyi ve 320 mm küplük bir hacme sahip. Pressure advance ya da başka sihirli özellikler olmadan PLA’yı 100 mm/s’de basıyor, hareketleri 150–200 mm/s’de yapıyor; ekstrüderi de epey ağır sayılır