Poboljšana dimenzijska stabilnost u 3D štampi, sa novim materijalom Onyx

Slika : Lepa površina 3D štampanih modela sa materijalom Onyx na štampaču Markforged Two

Ovog leta kompanija Markforged izbacila je novi materijal u crnoj boji, za 3D štampač Mark Two. Materijal se zove Onyx i dobio je ime po oniks kristalu. Ovaj materijal je poznat po lepoj površini, po čvrstoći i po tome da ga je teško slomiti. Materijal Onyx, osim zajedničkog imena, u sebi nema kristala oniks - ali ima sa njim neke zajedničke karakteristike. 3D modeli koji su odštampani sa Onyx materijalom, površinski su veoma lepi, svakako čvrsti, pa ih je po slojevima skoro nemoguće slomiti.

Onyx je skoro 3,5 puta jači nego najlon, koji se već sada koristi u štampačima preduzeća Markforged. Ovaj novi materijal predstavlja miks najlona i mikro delova karbona. Karakteristike ovog miksa su više nego dobre, jer je konačni model čvrstiji, otporan na obradu i temparaturno izdržljiv do 145 C.
Jedna od glavnih prednosti ovog materijala je dimenzijska stabilnost.

Ako pričamo o dimenzijskoj stabilnosti, trebamo najpre pojasniti šta uopšte taj termin znači. U našem primeru to znači, da štampani modeli zadrže oblik između samog štampanja. 3D štampači mogu imati slabiju dimenzijsku stabilnost, usled različitih faktora. Svako ko je bilo kada upotrebljavao FDM tj. FFF štampače (tehnologija topljenja niti/žice materijala), sigurno poznaje problem deformacije zbog hlađenja nenanošenog materijala ili opuštanja materijala na nepoduprtim visećim površinama. Takođe, u primeru gde se upotrebljava potporni materijal, kod nekih geometrija neće se odštampati pravilno, upravo zbog deformacija do kojih dolazi prilikom samog štampanja 3D modela.

Deformacije

Deformacije su veliki značajni problem kod FDM tj. FFF 3D štampača. Zbog toga, pogledajmo objašnjenje zbog čega uopšte dolazi do deformacije 3D štampanog modela.

Uzrok za deformaciju je krčenje materijala, zbog hlađenja. Kad materijal dođe iz mlaznice, u istom momentu počinje da se hladi. Usred štampanja se layer materijala prilepi na štampanu ploču, a zbog hlađenja materijala on pokušava da se skupi, ali je to neizvodljivo, jer je prilepljen na ploču/podlogu. Zbog toga u materijalu dolazi do značajne sile, koja vuče u unutrašnjost modela po obodu. Kad dodamo drugi sloj/layer, dolazi do istog efekta, a sila se zbog toga čak i podvoji. A to znači, što više slojeva/layera štampamo - veće su sile, i odatle proističe uzrok deformacija 3D modela.

Ova sila može biti dosta veća kod oštrih uglova, gde dobijamo vektorsku sumu sila koje opterećuju vrhove uglova 3D modela. Ovaj efekat možemo do nekog stepena izbeći, upotrebom zaokruženih uglova, ali ipak još uvek će postojati problem tegljenja materijala zbog unutrašnjih sila, prilikom hlađenja materijala.

Rešenje u ovakvim primerima jeste povećanje kontaktne površine, ili grejanje ploče štampača ili čak i cele komore/radne površine štampača. Rešenje bi bilo, takođe, izvršiti odabir materijala koji je drugačiji i koji se manje deformiše usled promene temparature. Upravo je Onyx materijal baš takav.

Kod proizvođača Markforged, za testiranje su upotrebili štampanje trouglastog modela, gde se štampane ploče drže pomoću jedne ivice. Uklađivali su štampanje sa Mark Two štampačem i Onyx materijalom, te na drugom 3D štampaču sa PLA materijalom. Zbog deformacija sa 3D štampačem sa PLA materijalom – štampanje se čak nije do kraja ni završilo, a 3D model sa Onyx materijalom odštampao je sve skoro bez deformacije.

Slika : Deformisani model štampan sa PLA

Prepusti – negativni uglovi

U velikoj meri neki model nije moguće odštampati bez negativnih/negiranih uglova, odnosno prepusta. To može biti veliki problem za štampače sa jednom mlaznicom. Kod Markforged štampača to ne predstavlja problem, jer se potporni materijal generiše u obliku harmonije i možemo ga jednostavno izvući iz modela. U dosta primera, potporni materijal uopšte nije potrebno postaviti, jer se sa Onyx materijalom može štampati do neverovatnih 70 stepeni negativnog/negiranog ugla bez potpornog materijala.

Slika 3: Štampani 3D model sa Onyx materijalom skoro da uopšte nije deformisan

Dimenzijska stabilnost

Gore opisani primeri prikazuju u kojoj meri dimenzijska stabilnost znači u primeru 3D štampača sa FDM tj. FFF tehnologijom. 

Sa Mark Two štampačem i materijalom Onyx možemo štampati modele koji su detaljni, konsistentni, lepi i što je veoma bitno - kod kojih skoro da nije potrebna dodatna obrada 3D štampanih modela. Modeli iz Markforged štampača odmah su spremni za upotrebu, bez neizvesnosti i straha da li su štampani modeli u toleranciji.

Obaveštavamo sve klijente u Srbiji da je puštena u rad stranica na srpskom jeziku, gde možete dobiti sve korisne informacije vezano za Markforged 3D štampač.

Više informacija možete videti na srpskoj stranici www.ib-caddy.si/markforged