在2,200美元和200,000美元的3D打印机上打印有何不同



每年,家用3D打印机变得越来越易于​​使用,更快且功能更强大。打印介质的列表正在逐渐增加。现在是可以在家印刷金属和玻璃产品而不仅仅是塑料产品的时候了。

3D打印有望在工业和建筑领域带来更大的革命。现在3D打印机几乎已普遍用于原型制作,将来肯定会开始批量生产高质量的产品。

随着自制的“业余” 3D打印机日趋完善,出现一个有趣的问题:家用打印质量与工业打印质量有多少不同?这是美国工程师和3D打印爱好者Mike Skrzypczak提出的问题。对于样品,他去了Caterpillar的生产实验室,Caterpillar是生产大型专用设备的领先公司之一。

实验室中安装了非常昂贵的Stratasys Fortus 380 MC打印机,成本约为20万美元。这台2米高的打印机旨在生产与最终产品特性相匹配的耐磨原型,以及各种生产工具和高压制造零件。


Stratasys Fortus 380 MC

打印机工业打印机可打印七种热塑性塑料:ABS-M30; ABS-M30; ABS-M30; ABS-M30。 ABS-M30i; ABS-ESD7;美国航空航天局白色和半透明的PC-ISO材料;个人电脑FDM尼龙12.根据官方规格,层厚度为0.330毫米,0.254毫米,0.178毫米或0.127毫米。

对于打印样本,Mike掌握了真实的细节-在电子设备制造中用于铺设线圈的辅助设备。以前,这种形式是通过模压在印刷机上制成的,但现在3D打印对此非常适合。

因此,零售价约为$ 2,200的Lulzbot Taz 5 3D将尝试与工业巨头竞争




Lulzbot Taz 5 3D

Stratasys Fortus 380 MC 打印机以标准层厚度和正常默认设置打印了覆盖率为100%的ABS塑料零件。迈克说,在工厂中,不允许他直接进入机器,因此他无法详细说明打印选项。实验室只是应他的要求提供了此细节,并为此表示感谢。

工程师在家用打印机上使用HIPS灯丝,使用直径为0.5 mm的喷嘴进行打印,层厚为0.1 mm,填充率为25%,上下四个硬层,打印速度为45 mm / s,标准加速度,挤出温度为240 °C工作表面温度为110°C,挤出宽度为0.6 mm。

这样的测试不可能被称为绝对正确。我们不知道工业打印机的确切打印设置。此外,尽管家用打印机可以打印相同的ABS,但由于某种原因,工程师使用了不同的HIPS灯丝,并且填充了25%而不是100%。总的来说,这是一个非常肤浅的比较,但仍然很有趣。

在两台机器上打印产品需要18个小时。那怎么了

在照片中,这两个部分很容易区分,因为工业部分是黑色的。实验者最大程度地清理了多余材料的细节,并开始拍照。





如果仔细观察,差异仍然会变得明显。事实证明,Stratasys Fortus 380 MC更好一些,但是区别并不像您想像的那样根本。

Mike Skipschak仔细检查了这两个部分的各个元素。例如,模具边缘上的安装凸片。一个发烧友将灰烬洒在他的头上,因为没有足够的支撑来支撑他在家用打印机上打印的突出部分。因此,家用打印机部件上的安装卡口未完全打印。但是,其正常打印的上部质量并不比工业打印机的细节差。





他详细研究的另一个片段是安装孔和零件的周围部分。在这里,您可以看到在安装孔周围的“家用”版本中,印刷品的上层有小缝隙。他说,如果再次印刷该零件,他将制作出两倍的坚固的上下层,以消除这种伪影。只是这些层太薄,所以我们认为只有四个是不够的。





通常,在上面的照片中,零件质量的差异不是很大,也不是关键。

打印质量差异最大的部分是与支撑接触的底面。 3D打印爱好者很清楚,支撑会破坏与其接触的表面,因此建议将其数量减到最少(请参阅文章“ 为3D打印准备模型的10条规则 ”)。

因此,业余打印机使用与零件本身相同的材料来支撑,随之而来的所有后果是:大量的毛刺和表面上残留的不平坦区域。在Stratasys Fortus 380 MC专业打印机中,支持由单独的可降解材料制成。它溶解在特殊的盐溶液中,只需洗净即可。在这里,我们看到了产品质量的巨大差异。





无论印刷品本身的质量如何,都是用化学方法去除由另一种材料制成的支撑物的方法,该方法可以在零件表面的各个零件上提供最佳质量。

显然,业余打印机的零件必须仔细打磨,以在这些区域达到相同的质量。或进行小升级。对于Lulzbot Taz 5 3D打印机,大约需要500美元,您可以购买一个打印头,该打印头还能够打印可溶性材料的支撑物。一千五百美元-当然是一笔不小的数目,但仍然不能与专业Stratasys的20万美元相比。

在“业余”部分,工程师发现了一个工业打印机上不存在的缺陷。工件的各个碎片通常无法正常粘附在一起:在照片中可以看到它们之间的水平线。





尽管如此,这两个部件通常都可以执行其功能,也就是说,它们可以用于在制造电子设备时铺设回路。

当然,如果您查看单个碎片的照片,那么质量上的区别就很明显,有人可以说专业打印机的打印质量好得多。迈克·斯基普查克(Mike Skipschak)说,但实际上并没有太大区别。

经验丰富的工匠可能会以比迈克更好的质量印刷相同的零件

是的,他本人也承认,如果您稍微更改打印设置并应用一些技巧,则他可以获得更好的产品质量并消除出现的缺陷。也就是说,这里不仅取决于打印机,还取决于打印零件的母版的均匀手和经验。这个技能是有经验的。

尽管该部分对他来说效果不佳,但Mike强调,在实际工作中,这两个部分是完全相同的,也就是说,他不在乎使用哪个电缆。因此,两台打印机都能完美地完成其任务,并且非常适用于工作,即原始零件的制造。如果两者之间的差异不大,那么很难找到购买打印机的借口,这比打印机贵90.9倍。

现在,工程师计划在坐标测量机上进行多个比较测试,并检查这两个零件的几何执行精度。怀疑在此测试中,工业打印机将显示其价格如此昂贵的原因。

通常,即使从该实验中我们也可以得出结论,“业余”打印机的打印质量与专业工业机器相比并没有落后很多,价格要贵一百倍。很大程度上取决于工程师的经验和技能,他们知道如何最好地打印特定零件,如何避免最可能出现的缺陷。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN396043/


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