Czym rożni się projektowanie pod druk 3D od projektowania pod obróbkę CNC?
Patryk Kot
Projektant, Konstruktor, Właściciel r3Dcat
Modelowanie dla druku 3D i modelowanie dla obróbki CNC (Computer Numerical Control) to dwie różne metody tworzenia trójwymiarowych części lub prototypów. Każda z tych technik ma swoje specyficzne wymagania i procesy. W tym artykule przyjrzymy się, jak różnią się one krok po kroku oraz jakie aspekty musi wziąć pod uwagę inżynier planując modelowanie 3D w tych dwóch kontekstach.
Projektowanie
dla druku 3D
Przy projektowaniu elementu wytwarzanego w technologii druku 3D inżynier ma większą swobodę dotyczącą geometrii. Oczywiście należy wcześniej przewidzieć czy dostępne metody druku 3D będą potrafiły zapewnić wytworzenie elementu w tym właśnie kształcie przy zachowaniu odpowiednich wymagań wytrzymałościowych itp.
Gdy wybór technologii i parametrów jest dokonany można przejść do właściwego projektowania 3D. Elementy wytwarzane w technologii FDM (najpopularniejszej, powszechnie stosowanej) mogą wymagać delikatnych modyfikacji powierzchni ścian ze względu na tolerancję wymiarową. Różni się ona w zależności od stosowanej przez konstruktora maszyny. Materiał stopiony z „żyłki” i nakładany warstwa po warstwie może bowiem mieć minimalne odchylenia na plus w kierunku zewnętrznej części ścian. Przy bardziej precyzyjnych metodach druku, jak na przykład MJF, takiego problemu już nie ma.
Etapem przygotowania modelu do druku jest przetworzenie go w tzw. „slicerze”. Nazwa pochodzi z języka angielskiego, a działanie skupia się na podzieleniu modelu na warstwy.
Konstruktor na tym etapie ma za zadanie określić między innymi wszelkie parametry druku, to na jakiej powierzchni (pod jakim kątem względem stołu roboczego) będzie wytwarzany produkt czy i jakie powinno zastosować się elementy podporowe. Konfiguracji jest cała masa, bo dochodzi między innymi samokontrola drukarki, ilość materiału, która ma być podawana do głowicy na przykład w g/sek czy prędkości i przyspieszenia poszczególnych osi. Generalnie przenosimy obiekt 3D na język drukarki, a poszczególne komendy są generowane i zapisywane w pliku .gcode
Po uruchomieniu drukarki i określeniu pliku z którego ma pobrać kolejne komendy do druku końcowo można zmierzyć produkt i ocenić czy i jak bardzo odbiega on od początkowych założeń.
Projektowanie
dla obróbki CNC
Przy projektowaniu elementu dla obróbki skrawaniem w ogólnikach proces wygląda podobnie, ale jego specyfika jest zupełnie inna.
Podobnie jak w druku 3D na początek należy określić zadanie elementu jakie ma spełniać, jego dokładność oraz dostępne technologie wytwarzania. Obróbka CNC z wykorzystaniem odpowiednich narzędzi pozwala na szerszy zakres materiałów, ale równie dobrze można powiedzieć, że z wykorzystaniem odpowiednich narzędzi druk 3D też potrafi sprostać wielu zadaniom (druk z metali, druk z materiałów drewnopochodnych). Przyznać jednak trzeba, że na moment tworzenia tej treści obróbka skrawaniem zapewnia szerszy i łatwiej dostępny zakres materiałów.
Gdy wybór materiału i geometrii jest dokonany inżynier ma za zadanie zaprojektować model tak, aby dostępna była jego obróbka. Należy zwrócić uwagę na to jakie kształty możemy stworzyć, czy i gdzie przeszkodzić nam mogą możliwości maszyny, dostępność frezów, wierteł itd. Wiąże się to w sporej mierze z tym, że żeby uzyskać zamierzony kształt należy wykonywać operacje stopniowo, a do tego w kilku założeniach elementu na maszynę.
Etapem przygotowania modelu do produkcji jest przetworzenie go w programach typu CAM. Są to programy, które pozwalają na dobranie parametrów produkcji i wygenerowanie ścieżki jaką ma pokonać głowica obrabiarki CNC, tak, żeby uzyskać finalny efekt.
Po uruchomieniu produkcji można zmierzyć obrobiony element i zestawić ten efekt z początkowymi zamierzeniami. Ponadto należy uprzątnąć (zazwyczaj) sporej ilości materiał odpadowy.
Podsumowanie
Chociaż zarówno modelowanie dla druku 3D, jak i modelowanie dla obróbki CNC korzystają z modeli 3D, to różne techniki związane z addytywnym i odejmującym procesem tworzenia. Inżynierowie muszą uwzględnić te różnice podczas projektowania, w tym orientację modelu, podpory, a także rodzaj materiału i dostępność narzędzi. Ostatecznie, wybór między drukiem 3D a obróbką CNC zależy od konkretnej aplikacji, projektu i potrzeb inżynieryjnych.
Odezwij się śmiało do mnie – wspólnie znajdziemy rozwiązanie na Twoje potrzeby 🙂
