Klejenie

Klejenie modeli to poważna sprawa. Nie dlatego, że trzęsące się ręce mogą wszystko zepsuć, ale przede wszystkim dlatego, że takie działanie pozwalają nam oszczędzać pieniądze i wykorzystywać maszyny o małej komorze budowania do wykonywania większych detali.

Dlaczego kleimy

Dzisiejsze czasy obfitują w technologie, które oferują nam tanie maszyny i tanie materiały, ale często jakość tych detali nie odpowiada klientom, którzy poszukując wysokiej precyzji wykonania trafiają na technologie, które spełniają założenia, ale koszty wykonania detalu są duże. Pisząc tylko o kosztach wytworzenia detalu i przy zastosowaniu większości technologii trzeba pamiętać o kierowaniu się kilkoma prostymi zasadami:

  1. Dzielimy model w programie CAD tak, żeby był jak najniższy w osi Z. Maszyna wykona go szybciej.
  2. Dzielimy model w programie CAD tak, żeby uniknąć dużych objętościowo, zamkniętych przestrzeni (unikanie podpór, redukcja zużycia materiału, ale uwaga – nie we wszystkich technologiach ma to znaczenie)
  3. Układamy wirtualny stół roboczy tak, żeby maszyna wykonała detal jak najszybciej, jak najdokładniej i jak najtaniej. Szukamy dobrego kompromisu.
  4. Wykorzystujemy narzędzia dostępne w oprogramowaniach dedykowanych do maszyn (na przykład funkcja SMART CAST/HOLLOW w programie Objet Studio firmy Stratasys)

Nasze zadanie to wydrukowanie butelki (zdjęcie1) o wymiarach X:60mm; Y:60mm; Z:130mm o grubości ścianki 1mm z materiału transparentnego VeroClear w technologii Polyjet wraz ze szlifowaniem powierzchni i lakierowaniem.

Temat prosty, ale może zostać wykonany na różne sposoby. Poniżej znajdziecie dwa ciekawe przykłady jak możemy wykonać detal na drukarce firmy Stratasys Objet30Pro i ile zużyjemy materiału i czasu do wykonania detalu.

Na zdjęciu 2 przedstawiamy sposób umieszczenia detalu w wirtualnej komorze maszyny. Butelkę drukujemy w ułożeniu pionowym, naturalnym, w całości. Maszyna wykona detal w 13 godzin i 13 minut zużywając 146 gramów materiału budulcowego i 331 gram materiału podporowego.

Na zdjęciu 3 widzimy wydruk tej samej butelki, podzielonej w oprogramowaniu CAD na 2 połówki wzdłuż wysokości butelki. Maszyna wykona tak podzielony detal w 4 godziny i 19 minut zużywając 111 gram materiału budulcowego i 242 gramy materiału wspierającego.

Z tego prostego wyliczenia jasno widać, ze oszczędzamy czas i materiał dzieląc obiekt na pół.

Jedynym minusem takiego postępowania jest fakt, ze musimy model skleić, ale do końca tego rozdziału wyjaśni się czy jest to proste czy trudne zadanie.

Korzyści wypływające z podzielenia detalu nie dotyczą tylko oszczędności czasu i materiału. Podzielony model butelki o wiele łatwiej oczyścić z materiału podporowego, łatwiej jest szlifować powierzchnię, łatwiej i estetyczniej można pomalować czy polakierować detal. Ponieważ chcieliśmy, aby butelka była maksymalnie przeźroczysta ułożenie detalu również ma znaczenie i w tym konkretnym przypadku wydrukowanie butelki w podzieleniu i ułożeniu poziomym działa na nasza korzyść. Warstwy wydruku biegnące wzdłuż wysokości butelki powodują, że po wyszlifowaniu i polakierowaniu butelki efekt transparentności jest bardzo udany.

Kleimy więc modele głównie z kilku powodów:

  1. Model nie mieści się w komorze budowania danej maszyny
  2. Chcemy redukować czas i koszt wytworzenia detalu
  3. Wymaga tego estetyka wykonania modelu
  4. Musimy połączyć kilka materiałów lub kilka technologii w jednym złożonym elemencie

Czym kleimy

Klej dobieramy do konkretnego tworzywa. Ważne, żeby był jak najświeższy. W większości przypadków świetnie sprawdzi się klej „kropelka” czyli cyjanoakrylowy. Należy wspomnieć, ze przy niektórych technologiach warto rozważyć klejenie substancją z której wykonany jest detal.

Na przykład pokrywanie powierzchni klejonych w modelach akrylowych żywica foto utwardzalną i umieszczanie ich pod lampą UV. Możemy skleić detale poprzez częściowe rozpuszczenie powierzchni, na przykład acetonem w technologii FDM. W technologiach proszkowych ciekawym sposobem klejenia jest wytwarzanie swego rodzaju zaprawy poprzez zmieszanie proszku z którego wytworzony został detal razem z substancja klejącą.

Jak kleimy

W zależności od technologii wybieramy sposób podzielenia detalu i sposób klejenia.

Niektóre technologie nie pozwalają na klejenie detali w miejscu cienkich ścian. Technologia ZCorp (3dp) wymaga od nas nie tylko 3mm ścianek, ale i kolejności używania kleju. Drukując podzielony detal najpierw sklejamy elementy klejem cyjanoakrylowym, a następnie utwardzamy cały detal klejem epoksydowym. Jeżeli zrobimy to odwrotnie, bardzo trudno będzie skleić zainfiltrowane fragmenty klejem cyjanoakrylowym.

Przede wszystkim już na etapie dzielenia detalu w programie CAD musimy znaleźć kompromis pomiędzy finalną estetyka detalu, ułatwieniem sobie klejenia i kosztem wykonania poszczególnych detali. Załóżmy wykonanie sześcianu o wymiarach 200x200x200mm o ścianach grubości 1mm w technologii SLS.

Nie ma większego sensu zajmować dużej części komory budowania wielkim modelem. Można go podzielić na 6 ścian, wydrukować, zajmując komorę do wysokości 20mm, a nie do wysokości ponad 200mm.

Taki sposób drukowania pozwala nam na dodanie wewnętrznych użebrowań wzmacniających konstrukcję i specjalnych „listków” zwiększających powierzchnię klejenia, mających za zadanie jednocześnie dbać, żeby ściany klejone były idealnie pod kątem 90 stopni.

Klejenie wymaga od nas czasu i uwagi. Im mniej kleju użyjemy tym estetyczniej będzie wyglądał finalny obiekt. Do wypełnienia szczelin po klejeniu świetnie nadaje się szpachlówka modelarska, którą po wyschnięciu szlifujemy papierem ściernym o coraz drobniejszym ziarnie a na końcu filcem (oczywiście w zależności od potrzeb)

Drodzy czytelnicy, na sam koniec muszę Wam napisać iż zdarzyło nam się kleić zderzak do ciężarówki. Elementy były drukowane w komorze o wymiarach 350x350x200mm, to były dziesiątki elementów, sporo szpachli, dużo farby i lakieru i 3 tygodnie pracy. Praca zakończyła się pełnym sukcesem.

2. Szlifowanie 3. Malowanie i lakierowanie 4. Przygotowywanie do formy sylikonowej 5. Przygotowywanie do wycisku w gumie 6. Przygotowywanie do odlewu metodą traconą