Comment configurer Ember pour l’impression 3D Haute Vitesse

Donc c’était plutôt cool! Voyons pourquoi les optimisations ont fonctionné, les limites du système, ce que cela signifie dans la pratique et comment il pourrait être amélioré à l’avenir.

Explication

La traction directe (impression sans séparation) fonctionnait dans ce cas principalement parce que nous utilisions un logiciel pour optimiser la géométrie et le matériau.

Vous remarquerez sur le graphique ci-dessus que la structure en treillis que la surface globale (la somme de tous les pixels blancs dans une tranche donnée) ne dépasse jamais 15% de la tranche. La surface globale doit rester inférieure à 15% pour que les forces d’aspiration, qui sont proportionnelles à la surface, ne deviennent pas supérieures à la résistance de la résine durcie, à la résistance à la déchirure de la fenêtre PDMS et à la force normale que l’entraînement linéaire et le moteur peuvent fournir. Si les forces d’aspiration dépassent l’une de ces forces, les modes de défaillance sont les suivants:

  • Force d’aspiration > force de la résine durcie: l’objet imprimé est démonté
  • Force d’aspiration > force de déchirure des PDMS: les PDMS ainsi déchirés
  • Force d’aspiration > force normale délivrée par l’entraînement linéaire et le moteur: l’axe z se bloque

Vous pouvez voir d’après le graphique et la vidéo en haut de cette étape, la géométrie change rapidement d’une couche à l’autre, montrant que le fluide peut facilement s’écouler dans les zones à durcir. Si nous devions imprimer une colonne verticale, après quelques couches, tout le fluide entre la pièce et le PDMS serait épuisé et il serait difficile d’obtenir plus de liquide dans la zone de durcissement.

Nous avons également optimisé le matériau pour le faire durcir plus rapidement et plus profondément en réduisant l’environ de photo-inhibiteur, ce qui nous a permis d’imprimer des couches plus profondes. Techniquement, vous pouvez appeler cela, car l’impression à des couches de 250 microns est 10 fois plus rapide que les couches de 25 microns. Mais avec l’optimisation de la géométrie et du processus, nous avons pu faire une impression de braise 24 fois plus rapide.

Limitations

Il existe quatre limitations principales à la géométrie que vous pouvez imprimer

  1. Surface globale
  2. Surface locale: La surface des parties individuelles de la tranche. Par exemple, une jambe de force dans le treillis.
  3. Taux de changement de position de la surface locale: Comment la position de la surface locale change d’une couche à l’autre
  4. Résistance du matériau durci

Surface globale:

Les forces d’aspiration générées par la surface globale de la pièce ne doivent pas dépasser la force de séparation normale du système.

Surface locale:

La longueur maximale du centre de chaque surface locale à la limite doit être inférieure à la distance maximale qu’une particule de fluide pourrait déplacer de la limite au centre à une vitesse d’impression et une viscosité de résine données. Essentiellement, si la surface locale d’une jambe de force est trop grande, la résine ne pourra pas atteindre le centre.

Taux de variation de la surface locale:

La vitesse de changement de position de la surface locale doit être telle qu’aucun pixel ne soit exposé dans X couches consécutives.

Résistance du matériau durci:

À une certaine vitesse, les forces normales deviendront supérieures à la résistance du matériau durci, ce qui entraînera la séparation de la pièce imprimée.

Travaux futurs

Alors, comment pourriez-vous créer un système plus rapide?

  1. Le rendre plus rigide: l’axe z, le plateau de résine, la fenêtre optique et la résine
  2. Rendent la couche d’inhibition plus épaisse
  3. Rendent la résine durcissant plus rapidement et une viscosité inférieure

La rendent plus rigide:

Plus le système est rigide, plus vous pouvez tirer et plus vous imprimerez rapidement. Chaque composant du système devra être suffisamment rigide pour résister aux forces d’aspiration; cela inclut la résine durcie, la fenêtre optique et l’axe Z. Mais attention, si vous rendez la résine trop rigide et résistante, il deviendra difficile de la retirer de la tête de construction et de retirer les supports.

Épaississez la couche d’inhibition:

À 5 microns, la couche d’inhibition n’est tout simplement pas si épaisse. Si vous pouviez obtenir la couche d’inhibition jusqu’à 500-1000microns d’épaisseur, les forces d’aspiration seraient négligeables, le saint graal, mais plus difficiles qu’il n’y paraît.

Faites durcir la résine plus rapidement et avec une viscosité inférieure:

Une résine à viscosité inférieure qui durcit en millisecondes augmenterait la vitesse d’impression mais ne surmonterait pas les limitations décrites ci-dessus.

Que signifient ces limitations dans la pratique?

Pour commencer, vous ne pouvez pas imprimer des pièces SLA DLP standard comme des restaurations dentaires, des aides auditives ou des bagues. Même les parties à paroi mince comme les coquilles d’oreille et les copeaux dentaires ont trop de surface par couche pour fonctionner (au moins sur la braise). Nous avons constaté que toutes les pièces imprimées selon cette technique doivent être de minces treillis à entretoises.

L’équipe Spark a développé un outil pour vous permettre de créer des structures en treillis à partir de modèles solides. Par exemple, si nous prenons l’omniprésent lapin de Stanford, nous pouvons créer une représentation en treillis, puis utiliser Print Studio pour la découper en braise, mais il est difficile de contrôler le produit final en utilisant cette technique. Par exemple, si vous téléchargez les modèles de lapin, vous verrez que certaines parties du treillis dans les oreilles ne sont pas connectées au corps principal. Pour concevoir avec succès une DLP haute vitesse, vous avez besoin d’un logiciel de conception qui comprend le processus, le matériel et les matériaux.

Chez Autodesk, nous

recherchons, construisons et testons des solutions qui changeront l’avenir de la fabrication. À l’avenir, vous ne pouvez pas vous asseoir sur un poste de travail et dessiner, extruder et former une pièce. Vous pouvez utiliser un outil de conception générative comme Dreamcatcher, où vous entrez un ensemble d’objectifs de haut niveau, y compris la façon dont vous souhaitez fabriquer le produit et l’ordinateur parcourt des milliers d’options de conception jusqu’à en trouver une qui répond à tous vos objectifs. La sortie serait une partie fonctionnelle optimisée pour le DLP haute vitesse.

La clé pour déverrouiller le DLP haute vitesse en tant que processus de fabrication n’est pas seulement de nouveaux matériels ou matériaux, mais repose en fait sur le développement de nouveaux logiciels de conception capables de tirer pleinement parti des capacités proposées. C’est pourquoi nous construisons un écosystème connecté de matériel, de logiciels et de matériaux afin que nous puissions fournir des flux de travail de fabrication additive prêts à la production.

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