Análisis de errores de moldeo fotopolimerizable:
Análisis de errores en la creación rápida de prototipos fotopolimerizables El principio básico de la tecnología de creación rápida de prototipos fotopolimerizables es convertir cualquier modelo CA tridimensional complejo
D en una serie de modelos bidimensionales simples. capas dimensionales, una por una. Las capas se solidifican y unen para obtener un modelo tridimensional. Según el proceso de moldeo de la máquina de moldeo, los factores que causan errores de moldeo se pueden clasificar como se muestra en la Figura 1.1.
2. Error de procesamiento de datos preliminares
Dado que la máquina de moldeo recibe la información del contorno del modelo, debe convertirse en datos antes del procesamiento. En 1987, la empresa 3DsystSnel realizó CAD en cualquier. superficie El modelo se aproximó mediante un pequeño plano triangular, se desarrolló el formato de archivo TsL y se estableció un método unificado de corte para obtener información del perfil de sección transversal del modelo aproximado. Todavía se utiliza hoy en día [1] A lo largo de los años. , el formato de archivo STL se ha vuelto cada vez más popular. Compatible con sistemas y equipos CAD, su ventaja es que simplifica enormemente el formato de datos de los modelos CAD. Es el estándar actual de intercambio de datos entre sistemas CAD y sistemas RP. Los puntos de entidad de cada capa durante el procesamiento de capas posterior se utilizan para controlar la lente de escaneo para escanear materiales de forma selectiva. Por lo tanto, la industria lo considera el cuasi estándar actual para la creación rápida de prototipos. Los sistemas de creación rápida de prototipos adoptan el formato de datos STL, lo que promueve en gran medida el desarrollo de la tecnología de creación rápida de prototipos. Al realizar el procesamiento de datos en modelos 3D, los errores surgen principalmente de los dos procesos de salida del archivo STL del modelo CAD 3D y procesamiento en capas de los archivos STL. A continuación se analizará el impacto de la conversión de archivos en formato STL y el procesamiento en capas en la precisión del moldeo.
La influencia del grado
2.1 Varios errores de conversión de formatos de archivos
El formato de datos de varios archivos STL utiliza triángulos pequeños para aproximar la superficie exterior del modelo CAD tridimensional. El número de triángulos pequeños afecta directamente la precisión de la aproximación. Obviamente, cuanto mayor sea el requisito de precisión, más triángulos deberían. Generalmente, los sistemas CAD tridimensionales requieren la entrada de parámetros de precisión al generar archivos en formato STL, que es la máxima precisión para ajustar el modelo CAD original utilizando el formato STL. Error permitido Este formato de archivo discretiza la superficie CAD continua en una colección de. parches triangulares cuando las superficies del modelo sólido son todas planas, no se producirá ningún error. Sin embargo, para las superficies curvas, no importa cuán alta sea la precisión, la superficie original no se puede expresar por completo. Este tipo de error de aproximación existe inevitablemente. , al hacer un cilindro y darle forma a lo largo de la dirección del eje, si la precisión de la aproximación es limitada, será obvio que el cilindro se convierte en un prisma, como se muestra en la Figura 1.2
Figura 1.2 Formato de archivo STL del cilindro
Solución: La forma fundamental de eliminar este error es obtener datos de fabricación directamente del modelo CAD, pero este paso aún no se ha logrado en la práctica. El método existente solo puede realizarse al realizar la conversión de tipo ST-Lo. En los modelos CAD, este error se puede reducir seleccionando adecuadamente los valores de los parámetros de precisión, lo que a menudo depende de la experiencia.
Figura 1.2
2.2 El impacto del procesamiento de capas en la precisión del moldeo
Los errores causados por el procesamiento de capas son errores principales y el procesamiento de capas se realiza en formato de archivo S Como base, primero se determina la dirección del moldeado y se cruza el modelo en formato de archivo STL a través de un grupo de planos paralelos perpendiculares a la dirección del moldeado. Luego, la línea de intersección entre la sección obtenida y la entidad del modelo se procesa a través de datos para generar información del perfil de la sección. La distancia es el grosor de la capa. Dado que hay una distancia entre cada capa de corte, el corte no solo destruye la continuidad de la superficie del modelo, sino que también inevitablemente pierde la información entre las dos capas de corte. dirección de capas y error de precisión de la superficie.
(1) Análisis de error dimensional en la dirección de delaminación
Al realizar el procesamiento de delaminación, después de determinar el espesor de delaminación, si el plano de delaminación se encuentra en la superficie superior o inferior, el obtenido El polígono es exactamente el polígono inscrito de la curva de contorno real en el plano si el plano de la capa Fen no coincide con estos dos planos, es decir, cuando una determinada dimensión a lo largo de la dirección de corte de la capa no es divisible por el espesor de la capa, provocará errores dimensionales en la dirección de la capa.
1) ¡Aumente el número de capas! Reduzca el espesor de las capas.
Para obtener una mayor precisión de la superficie, el espesor de las capas. Las capas deben reducirse tanto como sea posible. Sin embargo, el aumento del número de capas reducirá significativamente la eficiencia de fabricación. Al mismo tiempo, un espesor de capa demasiado pequeño traerá ciertas dificultades para el procesamiento de recubrimiento. Además, la tecnología de corte y estratificación adaptativa puede ser mejor. mejora la precisión de la superficie y es una forma más eficaz de resolver este problema.
2) Optimizar la dirección de moldeo y producción
Optimizar la dirección de moldeo y producción es esencialmente reducir el ángulo entre los. superficie del modelo y la dirección de moldeo, es decir, para reducir el error de volumen
3 Error de procesamiento de moldeo
3.1 Error de la máquina
El error de la máquina es el error de la La máquina de moldeo en sí es el error original que afecta la precisión de la pieza. El error de la máquina juega un papel en el proceso de diseño y fabricación del sistema de moldeo y debe minimizarse tanto como sea posible porque es la base del hardware para mejorar la precisión. de piezas.
(l) Error de movimiento en dirección Z del banco de trabajo
El error de movimiento en dirección Z del banco de trabajo afecta directamente la precisión del espesor de la capa durante el proceso de apilado, lo que en última instancia conduce a errores dimensionales en la dirección Z; mientras que el banco de trabajo El error de rectitud del movimiento en el plano vertical produce macroscópicamente la forma de la pieza de trabajo. El error de posición provoca un aumento de la rugosidad microscópicamente. Para la máquina de moldeo CPS350, el sistema utilizado tiene una precisión de posicionamiento total de. 0,03 mm dentro de un rango de 500 mm. La precisión del posicionamiento repetido bidireccional es de 0003 mm.
(2) Error de deformación de la correa sincrónica en la dirección X.Y
El sistema de escaneo X.Y adopta un movimiento bidimensional X e Y. El motor paso a paso impulsa la correa dentada sincrónica y acciona la lente de escaneo. moverse durante el posicionamiento Cuando la máquina de moldeo CPS35O sale de fábrica, la precisión del posicionamiento se verá afectada debido a la deformación de la correa síncrona. El método comúnmente utilizado es utilizar el coeficiente de compensación de posición para reducir el impacto. compensación de posición después de salir de fábrica, y su precisión de posicionamiento repetido puede alcanzar 005 mm.
(3) Error de posicionamiento en la dirección XY
Durante el proceso de escaneo, el sistema de escaneo X.Y tiene los siguientes problemas:
1) La influencia de la inercia fuerza del movimiento del sistema
Para un sistema de accionamiento de bucle abierto que utiliza un motor paso a paso, tanto el motor paso a paso como la estructura mecánica afectan el rendimiento dinámico del sistema de escaneo: el sistema de escaneo XY tiene una cierta inercia durante la fase de conmutación de escaneo, lo que hace que el cabezal de escaneo La parte del borde de la pieza exceda el rango de tamaño de diseño, lo que resulta en un aumento en el tamaño de la pieza. Al mismo tiempo, el cabezal de escaneo siempre está en el proceso de aceleración repetida y. desaceleración al escanear, por lo tanto, en el borde de la pieza de trabajo, la velocidad de escaneo es menor que la parte media, el haz irradia el borde durante más tiempo y hay un cambio en la dirección de escaneo. El sistema de escaneo es grande y el proceso de aceleración y desaceleración es lento, lo que resulta en un mayor grado de solidificación de la resina en el borde.
2) La influencia de la vibración del mecanismo de escaneo
Durante el proceso de moldeo, el mecanismo de escaneo realiza un llenado y escaneo alternativo en la sección transversal en capas de la pieza. En sí mismo tiene una frecuencia natural, ya que pueden existir líneas de escaneo de varias longitudes, pueden ocurrir varias frecuencias dentro de un cierto rango. Cuando se produce resonancia, la vibración aumenta y las piezas formadas producirán errores mayores.
3.2 Error de moldeo de fotocurado
(1) Error causado por el diámetro del punto de luz
Esta característica de moldeo de curado hace que la parte física de la pieza sea realmente El radio del punto en cada lado es mayor en un diámetro de punto y la longitud de la pieza es mayor en el diámetro de punto, lo que provoca una desviación positiva de la pieza. Aunque el algoritmo de retardo de esquina adaptativo se utiliza en el software de control, debido a la existencia del punto. De diámetro, inevitablemente se formará un círculo en sus esquinas, lo que provocará una pasivación de la forma, lo que reducirá la precisión de la forma de las piezas y hará que algunas piezas de tamaño pequeño no se puedan procesar. Si no se utiliza la compensación puntual, se producirán desviaciones positivas en las piezas. Para eliminar o reducir las desviaciones positivas, en la práctica se utiliza la compensación puntual para hacer que la ruta de escaneo puntual se introduzca en el interior de la entidad en un radio del punto.
4. Errores causados por el posprocesamiento
Después de sacar la pieza formada de la máquina de moldeo, es necesario retirar la estructura de soporte y algunas también deben posponerse. curado, reparado, lijado y pulido y tratamiento de superficies, etc. Estos procesos se denominan colectivamente posprocesamiento. Dichos errores se pueden dividir en los siguientes tipos:
(1) Después de que se forma la pieza de trabajo y la. Se elimina el soporte, la calidad de la superficie puede verse afectada, por lo que al diseñar el soporte debe ser razonable, ni más ni menos. Generalmente, el espacio entre los soportes es de 6 nnn. Al seleccionar la dirección del moldeado, es necesario considerar de manera integral agregar menos soportes y facilitar su extracción.
(2) Debido a cambios en las condiciones ambientales, como la temperatura y la humedad, la pieza de trabajo puede continuar deformándose y causar errores, y debido a razones como el proceso de moldeo o la estructura y artesanía de la propia pieza de trabajo. , la forma general de la pieza de trabajo después del moldeo puede tener más o menos tensiones residuales, que desaparecerán total o parcialmente debido al envejecimiento, lo que también provocará errores. Intentar reducir las tensiones residuales durante el proceso de moldeo ayudará a mejorar el moldeo. exactitud de las piezas.
(3) La condición de la superficie y la resistencia mecánica de la pieza no pueden cumplir completamente con los requisitos del producto final. Por ejemplo, la superficie de la pieza no es lisa y hay pequeños escalones y pequeños defectos. La superficie curvada causada por la fabricación en capas, la pared delgada y algunas estructuras pequeñas del producto pueden no ser lo suficientemente fuertes y el tamaño puede no ser lo suficientemente preciso. La dureza o el color de la superficie no son lo suficientemente satisfactorios. se utilizan para mejorar la calidad de la superficie. El recubrimiento de la superficie se utiliza para cambiar el color de la superficie del producto para mejorar su resistencia y otras propiedades, pero si no se maneja adecuadamente durante este proceso, afectará la precisión del tamaño y la forma del prototipo y del producto. errores de posprocesamiento.
5. Conclusión
Cómo controlar la precisión del proceso de moldeo por fotocurado es una cuestión que muchos investigadores y académicos deben considerar. Aunque actualmente existen muchos métodos para mejorar la precisión de formación de las piezas, como superponer directamente el modelo CAD tridimensional para evitar errores causados por el proceso de conversión de archivos STL y mejorar el método de escaneo láser para reducir la tensión interna y la tensión de la pieza. El control de precisión se puede lograr mediante métodos como aumentar la cantidad de deformación para mejorar la precisión de las piezas. Sin embargo, durante todo el proceso de conformado, la ruta del proceso y los parámetros del proceso también tienen un gran impacto en la precisión de las piezas, y aún se necesita más investigación. Además, el costo de procesamiento, la eficiencia de producción y el rendimiento de las piezas del proceso de creación rápida de prototipos por fotocurado también son factores importantes que deben considerarse durante todo el proceso de conformado.