تصور کنید دستگاههای مکانیکی پیچیده از یک چاپگر سهبعدی بهطور کامل و کاربردی بیرون میآیند و نیازی به مونتاژ ندارند. این دیگر یک رویای دور نیست، بلکه واقعیتی است که با پیشرفتهای فناوری چاپ سهبعدی امکانپذیر شده است. با این حال، دستیابی به این امر مستلزم تسلط بر تکنیکهای طراحی دقیق است. این مقاله ملاحظات ضروری برای طراحی قطعات متحرک چاپشده سهبعدی را بررسی میکند و بر کنترل تلرانس، استراتژیهای پشتیبانی و روشهای پس از پردازش تمرکز دارد تا پتانسیل کامل تولید افزایشی را باز کند.
قبل از چاپ سهبعدی، ایجاد نمونههای اولیه یا محصولات نهایی با اجزای متحرک معمولاً شامل فرآیندهای تولید کاهشی بود، جایی که قطعات جداگانه بهطور جداگانه ساخته و سپس مونتاژ میشدند. چاپ سهبعدی این رویکرد را با فعال کردن ایجاد مکانیسمهایی با شکافهای داخلی بین اجزا، که امکان حرکت فوری را فراهم میکند، متحول کرده است. در زیر، ما تکنیکهای حیاتی را برای طراحی و چاپ مدلها با قطعات متحرک کاربردی شرح میدهیم.
از آنجایی که چاپ سهبعدی اشیاء را لایه به لایه میسازد، قطعات متحرکی که برای تماس با یکدیگر طراحی شدهاند ممکن است در حین چاپ ذوب شوند و از حرکت جلوگیری کنند. برای جلوگیری از این امر، باید فاصله کافی بین اجزا در نظر گرفته شود. فاصله توصیه شده حداقل دو برابر ارتفاع لایه چاپ است. این فاصله به اندازه کافی کوچک است تا یکپارچگی بصری را حفظ کند و در عین حال انبساط احتمالی مواد یا نقصهای جزئی را در خود جای دهد.
اگر قطعات برای مونتاژ بعدی بهطور جداگانه چاپ شوند، تلرانسهای چاپ باید با دقت در نظر گرفته شوند. بهطور معمول، یک شکاف 0.1 میلیمتر تا 0.3 میلیمتر بین قطعات، شلی کافی را برای مونتاژ روان و حرکت آزاد تضمین میکند.
شکافهای بین اجزای متحرک گاهی اوقات نیاز به ساختارهای پشتیبانی در حین چاپ دارند. برای بهترین نتایج، مواد پشتیبانی محلول در آب برای چنین کاربردهایی ایدهآل هستند، زیرا دو مزیت کلیدی دارند:
- حذف آسان: پشتیبانیهای محلول در آب بهطور کامل در آب حل میشوند و نیازی به حذف دستی را از بین میبرند و خطر آسیب رساندن به قطعات متحرک ظریف را کاهش میدهند.
- بدون باقیمانده: مواد حل شده هیچ اثری باقی نمیگذارند و حرکت بدون مانع بین اجزا را تضمین میکنند.
برای تسهیل انحلال مناسب، طرحها باید شامل شکافها و سوراخهای زهکشی کافی برای جریان آب باشند. هنگام چاپ قطعات متحرک بهطور جداگانه، استفاده از همان ماده برای قطعه و پشتیبانیهای آن ممکن است قابل قبول باشد، زیرا هر ماده باقیمانده را میتوان در طول پس از پردازش تمیز کرد.
صافی حرکت مکانیکی تا حد زیادی به پرداخت سطح بستگی دارد. تکنیکهای پس از پردازش مانند سنبادهزنی میتوانند عملکرد را با کاهش اصطکاک بین اجزا بهطور قابل توجهی بهبود بخشند. با این حال، مونتاژهای پیچیده ممکن است به دلیل فضای محدود برای دسترسی به ابزار، چالشهایی را ایجاد کنند.
اگر طراحی امکان جداسازی یا فضای کاری کافی را فراهم میکند، سنبادهزنی سطوح تماس میتواند به صافی و تحرک مورد نظر دست یابد. این امر بهویژه برای چاپهایی با ارتفاع لایه بزرگتر مؤثر است، جایی که اصطکاک انباشته شده بین لایهها میتواند حرکت را مختل کند.