FDM یک تکنولوژی چاپ سه بعدی مقرون به صرفه است که بخاطر تولید سریع و کم هزینه‌ی نمونه های اولیه مورد پسند واقع شده است. هرچند مانند روش‌های تولید سه بعدی دیگر، در طراحی قطعاتی که قابلیت پرینت سه بعدی را دارند، این تکنولوژی محدودیت خاص خود را دارد.
از یک طرف طراحی در یک فضای دیجیتال انجام می شود که این کار باعث می شود امکان امتحان اشکال هندسی بسیار پیچیده تر هم فراهم شود. از طرف دیگر پرینت سه بعدی هر قطعه ای می تواند یک کابوس باشد، خصوصا زمانی که مدل مورد نظرتان مطابق با سازوکار اصلی و بنیادی پرینت سه بعدی نباشد.
در این راهنما ما به مهمترین مواردی که باید هنگام استفاده از تکنولوژی FDM ملاحضه شوند اشاره می کنیم. این راهنما کامل ترین و جامع ترین راهنما برای این تکنولوژی نیست اما می تواند مقدمه ای برای درک اصول بنیادین طراحی FMD باشد.
نگرانی های اصلی در مورد طراحی در FDM مربوط به شکل و سایز پلاستیک گرم ریخته شده می باشد که این بسته به پرینتر مورد استفاده می تواند متغیر باشد. بخاطر همین ما از آمار و ارقام متخصصان این صنعت استفاده خواهیم کرد (که شامل تولیدکنندگان پرینترها و و سرویس دهندگان پرینترهای سه بعدی می باشند).
1- پل (bridge)
- پل زدن در پرینت سه بعدی
پل در پرینت سه بعدی به رشته‌ی پلاستیکی می گویند که بین دو تکیه گاه نصب می شود. بسته به طراحی شان، بعضی از قطعات پرینت شده به نصب پل نیاز خواهند داشت.
مشکل این است که با افزایش طول این پل‌ها، لایه‌های زیرین سست تر می شوند که این به این معنی است که آنها به لایه‌های بالایی نخواهند چسبید.
با سرد کننده‌ی فعال، پرینتر Ultimaker می تواند پل‌هایی تا اندازه‌ی 25mm تولید کند، اما خب این اندازه هم بسته به نوع پرینتر تغییر خواهد کرد.
راه حل اول: طول پل‌ها را کاهش دهید
زمانی که می خواهید بین دو تکیه گاه یا دو ساپورت را پرینت کنید ولی چیزی ندارید که پرینت را روی آن انجام دهید، مواد اکسترود شده سست خواهند شد. بهترین کاری که شما می توانید انجام دهید کاهش طول پل‌ها است. هرچند که این گزینه نیز با توجه به محدودیت های طراحی قطعه حد و حدود خود را خواهد داشت.
زمانی که پل کوتاه باشد، پرینت بین دو تکیه گاه بدون نیاز به ساپورت آسان تر خواهد شد.
راه حل دوم: از ساپورت استفاده کنید
ساپورت می تواند به عنوان تکیه گاهی موقت برای پل پرینت شده باشد. بعد اینکه قطعه پرینت شد، می توان ساپورت را برداشت هر چند که حذف ساپورت بعد تکمیل پرینت، می تواند باعث افتادن خط و خش روی قطعه‌ی پرینت شده شود. (توجه : ساپورت توسط اپراتور پرینتر سه بعدی روی قطعه گذاشته میشود نه هنگام طراحی)
2- سوراخ
- سوراخ در پرینت سه بعدی
در FDM همواره بین شعاع سوراخ قطعه‌ی پرینت شده و آنچه که در اسلایسر دارید تفاوت خواهد بود. برای مثال در پرینت سه بعدی سوارخ های افقی هیچوقت کاملا دایره در نمی آیند و سوراخ های افقی هم همواره کوچک تر از آنچه می شوند که قبل از پرینت در نظر داشتید.
مشکل سوراخ های افقی این است که در پرینت لایه به لایه شکل های مختلف چون بیرون زدگی لایه ها (اورهنگ – overhang) بوجود می آید، درجه‌ی این بیرون زدگی در هر لایه ممکن است متفاوت باشد و سوراخ کاملا دایره نباشد.
دلیل اینکه سوراخ های عمودی اغلب کوچک تر از آنچه که ما می خواهیم در می آیند این است که نیروی متراکم کننده‌ی نازل پرینتر، خط های دورادور داخل سوراخ را له می کند. اگه این خط ها پهن تر از آنچه باشند که ما قصد داریم، سوراخ نیز تنگ تر از آنچه می شود که در نظرمان بود.
هر چقدر که این سوراخ ها تنگ تر طراحی شوند امکان بوجود آمدن مشکل کمتر می شود.
راه حل اول: شکل سوراخ را تغییر دهید
بجای طراحی سوراخ کاملا دایره، شکل قطره مانند را انتخاب کنید که پرینتر شما به سادگی می تواند از عهده‌ی پرینت این شکل برآید.
در سوراخ های افقی این کار کمترین خطا را در سست شدن لایه های زیرین بوجود خواهد آورد. شکل “قطره مانند” درجه‌ی اورهنگ را در هر لایه به ۴۵ درجه محدود خواهد کرد و سوراخ های بزرگتر قابل پرینت خواهند شد. در سوراخ های افقی هم در قطعات مناسب می توانید فضای داخلی گشادتری را داشته باشید.
این راه حل خصوصا زمانی کارآمد است که سوراخ بر روی یک قطعه‌ی کاربردی (یعنی نمونه پیش تولید نباشد و قطعه برای استفاده شدن پرینت شده باشد) باشد که در این صورت شکل سوراخ برایتان اهمیت چندانی نخواهد داشت.
راه حل دوم: سوراخ را کوچک طراحی کنید و بعد از دریل استفاده کنید
مقدار اختلاف در سایز سوراخ ها بسته به نوع پرینتر، سایز سوراخ، نرم افزار اسلایسر و ماده‌ی استفاده شده متفاوت خواهد بود. برای اینکه سوراخی با شعاع دقیق طراحی کنید شاید نیاز داشته باشید که چند بار به صورت تستی قطعه‌ی مورد نظرتان را پرینت کنید.
ولی اگر دقت زیادی برای طراحی سوراخ مورد نظرتان نیاز است می توانید آن را در مرحله‌ی پرینت کوچک طراحی کنید و بعد از تکمیل پرینت با استفاده از دریل خودتان سوراخ را بزرگتر کنید.
راه حل سوم: سوراخ بزرگتری را طراحی کنید
اگر می خواهید سوراخی کاملا دایره ای شکل را طراحی کنید، MachineDesign پیشنهاد می کند که سوراخ مورد نظرتان را با اندازه‌ی شعاع بیشتر از 1 میلی متر طراحی کنید.
در بالا اشاره کردیم که شعاع سوراخ های افقی پرینت شده اغلب کوچک تر از آنچه که می خواهید می شوند. برای حل این مشکل شما می توانید با به دست آوردن این تغییر اندازه، در دفعات بعد به همان اندازه سوراخ را بزرگتر طراحی کنید که بعد از پرینت مشکل اندازه سوراخ پیش نیاید و اندازه شعاع دقیقا همانی باشد که قبلا در نظر داشتید. ولی خب به هر حال این روش هم نیازمند چند بار تست کردن است و پیدا کردن اندازه‌ی اختلاف می تواند زمان بر باشد.
3- ساپورت (پشتیبان)
- ساپورت
نحوه ی کارکرد FMD به اینگونه است که طراحی قطعات را لایه به لایه انجام می دهد و هر لایه ای که می سازد طبیعتا روی لایه های زیرین قرار می گیرد و لایه های زیرین برای لایه های بالایی به عنوان تکیه گاه می باشند. اما اگر شما قطعه ای تولید می کنید که اورهنگ دارد (که بیش از ۴۵ درجه باشد) شما به سازه هایی برای پشتیبانی لایه ها نیاز خواهید داشت به این سازه ها ساپورت خواهیم گفت.
متاسفانه ساپورت ها گاها به راحتی قابل حذف نیستند و در صورتی هم که حذف شوند خط و خش حاصل از آن روی مدل پرینت شده خواهد ماند.
راه حل اول: با تنظیم طراحی یا تغییر جهت دادن مدل در حال طراحی، استفاده از سازه های ساپورت را کاهش دهید
در حال طراحی مدل مورد نطرتان سعی کنید تا جایی که ممکن است به سازه های تکیه گاه نیازی نداشته باشید.
بعلاوه، تغییر جهت دادن مدلی که میخواهید پرینت کنید، می تواند میزان ساپورتی که در طراحی لازم است را بوجود آورد. بعضی از پلتقرم ها مانند Meshmixer این کار را برای شما به صورت اتوماتیک انجام می دهند.
- ساپورت گذاری بهینه
راه حل دوم: متغیرهای سازه‌های ساپورت را تنظیم کنید
اگر حتما نیاز داشته باشید که از سازه های پشتیبان استفاده کنید، تنظیم متغیرهایی مانند الگو، سفتی، آستانه‌ی اورهنگ را می توانید در نظر داشته باشد تا بتوانید سازه ای محکم برای پشتیبانی استفاده کنید که حذف آن بعد طراحی مدل آسان باشد.
راه حل سوم: تکیه گاه‌های سفارشی خود را طراحی کنید
تعداد زیادی از ابزارهای CAD، قابلیت تولید اتوماتیک سازه‌های تکیه گاه برای پرینت شما را دارند. هرچند بسته به طراحی شما، شاید آنها موفق نشوند که این کار را به خوبی براتان انجام دهند. علاوه بر این تکیه گاه‌های طراحی شده را به سختی می توان از قطعه‌ی پرینت شده جدا کرد و به همین دلیل اغلب اوقات روی مدل پرینت شده خط و خش می افتد.
از برنامه ای مانند Meshmixer برای ساخت سازه‌های تکیه گاه شخصی خود استفاده کنید. اگر کار را به درستی انجام دهید تکیه گاه خوبی را می توانید برای استفاده‌ی خود در پرینت تولید کنید. افزون بر این می توانید با استفاده از انواع خاصی از تکیه گاه‌ها در مواد و زمان صرف شده در پرینت صرفه جویی کنید. (اگر این کار ضروری باشد توسط اپراتور پرینتر سه بعدی انجام میشود نه توسط طراح)
- با ساپورت و بدون ساپورت
4- اورهنگ
اورهنگ بخشی از لایه است که بخاطر بیرون زدگی، در زیر آن هیچ لایه ای قرار نمی گیرد و بخاطر همین اگر این بیرون زدگی از یک حد مشخصی بیشتر باشد، پرینت شکل مدل شما موفق نخواهد بود. شکل زیر سه اورهنگ با درجه‌ی زوایای مختلف را نشان می دهد.
- قانون 45 درجه
رنگ آبی دو شکل از سمت چپ به این معنا است که آنها می توانند بدون هیچ مشکلی و بدون نیاز به تکیه گاه پرینت شوند. دلیل آن هم این است که درجه‌ی اورهنگ این دو شکل از حد مشخصی که برای اورهنگ ها وجود دارد (45 درجه) بیشتر نیستند. در حالی که شکل سوم، که با رنگ قرمز مشخص شده است، برای پرینت به ساپورت نیاز دارد. اورهنگ این شکل بیش از 45 درجه است و بخاطر همین اگر از ساپورت استفاده نشود در طول فرایند پرینت، لایه ای که بیرون زدگی دارد به سمت پایین خم می شود و پیچ و تاب بر می دارد.
بعضی اوقات در پرینت سه بعدی اورهنگ ها غیرقابل اجتناب خواهند بود. اغلب یک اورهنگ می تواند تا ۴۵ درجه بدون افت کیفیت مدل مورد نظر ما، پرینت شود. ولی همانطور که گفته شد برای اورهنگ بیش از ۴۵ درجه به ساپورت نیاز خواهید داشت.
طول یک اورهنگ نیز تعیین خواهد کرد که آن اورهنگ قابل پرینت است یا نه. Ultimaker برای مثال پیشنهاد می کند که در صورتی که شکلتان اورهنگی با زاویه ی بیشتر از۹۰ درجه داشته باشد و در آن از ساپورت استفاده نشود، طول آن اورهنگ بین ۱ تا ۲ میلی متر باشد. طول بیشتر از ۲ میلی متر در ۹۰ درجه و بدون ساپورت، پرینت مدل مورد نظر را غیر ممکن می کند چرا که در این شرایط لزوما باید از ساپورت استفاده کنید.
راه حل اول: اورهنگ ها را محدود یا کاهش دهید.
همیشه سعی کنید در مدلی که قصد پرینت آن را دارید، تعداد اورهنگ‌ها را محدود یا کم کنید. با ایجاد تغییر در شکل هندسی خاصی که مدلتان دارد می توانید بخش هایی از شکل آن که برجستگی و بیرون زدگی بیشتری دارند را حذف کنید تا اورهنگ‌های شکل کمتر شوند. برای این تغییر کمی زمان و کار بیشتری باید صرف شود ولی اگر تغییر در طراحی هندسی مدل مورد نطرتان ممکن باشد، مطمئنا بعدا مشکلات زیادی که اورهنگ ها ایجاد می کنند را نخواهید داشت.
راه حل دوم: به جای اورهنگ‌های شیب دار، پل زدن را در نظر داشته باشید
اگر مدلی که می خواهید پرینت کنید طوری است که در آن حتما باید از اورهنگ استفاده شود، و اگر در این شرایط طراحی مدل شما این امکان را برایتان فراهم می کند که از پل زدن به جای استفاده از اورهنگ استفاده کنید، حتما این کار را انجام دهید. استفاده از ساپورت گزینه‌ی دیگری است که می توانید انتخاب کنید. اما خب استفاده از ساپورت جدا از اینکه هدر دادن وقت و مواد است، روی مدل شما خط و خش خواهد انداخت.
قانون YHT
قانون YHT روش خوبی برای به یادآوری این است که چه اشکالی قابل پرینت اند و کدام نیستند. این قانون به این گونه است:
- اگر مدلی که می خواهید پرینت کنید شکلش بصورت Y باشد، برای پرینت کردن مشکلی وجود ندارد چرا که اورهنگ‌ها به قدری شدید نخواهند بود که به ساپورت نیاز داشته باشید.
- پرینت مدلی که شکلش بصورت H باشد به اندازه‌ی زیادی وابسته به طول پل، مواد استفاده شده در پرینت و تنظیمات پرینت خواهد بود. همانطور که قبلا اشاره کردیم، پرینتری مانند Ultimaker قابلیت پل زنی تا اندازه ی ۲۵ میلی متر را دارد. بنابرین پرینت شکل H به اندازه ی شکل Y عاری از مشکل نیست اما با این حال میتوان گفت تا حدی بدون مشکل است.
- پرینت مدلی با شکل T برایتان مشکل ساز خواهد بود و حتما باید از ساپورت استفاده کنید. دلیل استفاده از ساپورت این است که در این شکل در هر دو طرف لایه ای داریم که بیرون زدگی 90 درجه ای دارند و عدم استفاده از ساپورت می تواند باعث پرینت ناموفق شود.
5- رزوه پیچ‌ها
- رزوه
پرینت رزوه پیچ‌ها بسیار مشکل دار است مخصوصا اگر کوچک و پر از جزئیات باشند.
راه حل اول: تاج رزوه پیچ ها را گرد کنید
از لبه های تیز در طراحی رزوه‌های پیچتان جلوگیری کنید. به جای آن تاج رزوه پیچ را گرد پرینت کنید.
راه حل دوم: نوک پیچ را سیلندری و بدون رزوه طراحی کنید
این نوع پیچ ها که نوک آنها سیلندری هستند و رزوه ندارند تحت عنوان “پیچ‌های تنظیم” شناخته می شوند. این نوع پیچ که تصویر آن را در زیر می بینید با نام dog point در انگلیسی شناخته می شوند.
- نوک پیچ سرسیلندری
پرینت رزوه برای پیچی که نوکش این شکلی نباشد دشوار است. استفاده از این شکل نوک پیچ کار پرینت رزوه را آسان تر خواهد کرد. توجه داشته باشید که نوک پیچ که بدون رزوه خواهد بود باید حداقل دارای طول 0.8 میلی متر باشد.
راه حل سوم: برای رزوه های کوچک تر، از قلاویز و حدیده استفاده کنید.
پرینت رزوه‌های کوچک تر بسیار سخت هستند و پیشنهاد می شود از پرینترهای FDM برای پرینت این پیچ ها با این رزوه نکنید مخصوصا اگر سوراخی که پیچ قرار است در آن بسته شود دارای قطر 1.6 میلی متر یا کمتر باشند. آسان ترین روش استفاده از قلاویز و حدیده برای رزوه‌های کوچک است.
قلاویز و حدیده ابزاری برای تراش دنده‌های پیچ بر روی موادی مانند فلز، چوب و پلاستیک هستند. قلاویز برای دنده کردن داخل استوانه‌ها (مهره) بکار می‌رود. حدیده سطوح بیرونی مثل لوله استوانه را در گام مشخص دنده می‌کند.
6- گوشه‌ی گرد (fillet)
- فیلت
در پرینت سه بعدی fillet ها به معنای گوشه‌های گرد شده هستند. در مقایسه با سایر روش های تولید، در فرایند پرینت سه بعدی گوشه های گرد یا همان Fillet ها خیلی سودمند نیستند. اما در بعضی موارد گوشه های گرد می توانند بسیار کارآمد باشند.
کاربرد اصلی گوشه‌ی گرد استحکام بخشیدن سازه‌های ضعیفی است که برآمدگی دارند. بعضی سازه‌ها بخاطر ضعیفی و نداشتن ساختار قوی می توانند در حال پرینت فرو بریزند و خراب شوند. درصورتی که گوشه‌های پایه‌ی این سازه‌ها را گرد کنید، این سازه‌ها مستحکم تر خواهند شد و دیگر مشکل ریزش و خراب شدن پیش نخواهد آمد.
گوشه‌های گرد برای کاهش فشار سازه بر پایه و برای افزایش استحکام سازه بسیار سودمند هستند. زمانی که از گوشه‌های گرد استفاده کنید به یاد داشته باشید که ضخامت سازه طی پرینت باید همواره در تمام سطوح سازگار باشد. یعنی نباید ضخامت یک بخش نسبت به بخش دیگر به طور زیادی تغییر کند.
راه حل: زمانی که ضروری بود از گوشه های گرد استفاده کنید
در کل گوشه‌های گرد را تا جایی که ممکن است در اندازه‌ی بزرگی بسازید تا استحکام زیادی برایتان فراهم کند.
7- برجسته کاری
- نوشته برجسته و فرورفته
برجسته کاری روی سطوح می تواند به دو صورت باشد. یا سطح برجسته است به گونه ای که در قسمتی بیرون زدگی سطح وجود دارد. و یا به صورت کنده کاری است که قسمتی از سطح درون رفتگی دارد.
ممکن است بخواهید جزئیات یا متنی را با استفاده از یکی از این دو نوع برجستگی روی سطحی پرینت کنید. اگر اندازه‌ی این برجستگی ریز و کوچک تر از حد معمول باشد، پرینت آن در FDM دشوار یا ناممکن خواهد بود.
راه حل اول: اندازه گیری‌های قابل اطمینان داشته باشید
طبق گفته Machine Design، عمق و عرض هر دو نوع برجستگی نباید از یک حد و حدود مخصوص کمتر باشد. در هر دو نوع برجستگی این حد تقریبا 1 میلی متر می باشد. عرض و عمق برجستگی هر چقدر بیشتر از این عدد باشند کار آسان تر و پرینت موفق تر خواهد بود.
راه حل دوم: فونت‌های بزرگ تر را انتخاب کنید
این نکته بسیار آشکار است و نیازی به توضیح زیادی ندارد. استفاده از فونت‌های ساده و بزرگ طبیعتا بهتر از فونت‌های کوچک و پیچیده خواهد بود. در این صورت مشکل پرینت برجستگی‌ها به سادگی حل خواهد شد.
راه حل سوم: سعی کنید نوشته ها را به دیواره های عمودی وارد کنید
پرینت نوشته ها در دیواره های عمودی بسیار بهتر از سطوح افقی اتفاق میافتد زیرا عموما ارتفاع لایه محور Z کمتر از قطر نازل است. در واقع برای نوشتن یک متن در سطوح افقی پرینتر نیاز دارد تا به اندازه قطر نازل دور نوشته را پرینت کند و اگر نوشته در حدی ریز باشد که نتوان با یک نازل معمولی (مثلا 0.4 میلیمتر) بتوان دور آن را پرینت کرد این نوشته حین پرینت از بین خواهد رفت ولی همان نوشته میتواند در دیواره های عمودی بسیار بهتر چاپ شود.
8- مواد مورد استفاده در پرینت
زمان طراحی مدل خود، شما باید موادی که قرار است از آن استفاده کنید را ملاحضه کنید. برای مثال پلاستیکی مانند ABS به خاطر نقطه‌ی ذوب بالایی که دارد احتمال دارد در پرینت پیچ و تاب بردارد که در این صورت فرایند پرینت ناموفق خواهد بود. اما استفاده از پلاستیک‌های PLA و PETG بسیار آسان تر است. (مرکز پرینت سه بعدی تبریز فعلا از ماده ABS استفاده نمیکند ولی PLA و PETG موجود است. خصوصیات مکانیکی PETG یا همان پلی اتیلن گلیکول مشابه ABS میباشد.)
راه حل اول: در صورت استفاده از موادی که احتمال پیچ و تاب برداشتنشان زیاد است، از تکیه گاه پرینت بزرگتری استفاده کنید
زمان استفاده از موادی مانند ABS، اندازه ی تکیه گاه پرینت خود را افزایش دهید تا مطمئن شوید پلاستیک اکسترود شده به صفحه ی چاپ چسبیده باقی خواهد ماند. (یعنی سطح تماس قطعه خود را با صفحه چاپ تا حد امکان افزایش دهید)
راه حل دوم: در صورت استفاده از مواد انعطاف پذیر، جزئیات کوچک را حذف کنید و به مشخصات تولید کننده آن مواد مورد استفاده دقت کنید
مواد انعطاف پذیر با پرینت جزئیات ریز سازگاری ندارند. به همین دلیل زمان استفاده از این مواد، حذف این جزئیات کوچک در پرینت در جلوگیری از پرینت ناموفق بسیار موثر خواهد بود.
علاوه بر این، هنگام استفاده از مواد به مشخصات آن دقت کنید. برای مثال احتمال دارد یک فیلامنت تولید شده در یک شرکت ویژگی های خاص و متفاوتی با فیلامت مشابهی داشته باشد که در شرکت دیگری تولید شده است.
9- پافیلی
- پافیلی
از جایی که نازل مواد پرینت را در هر لایه از پرینت فشرده می کند، به احتمال زیاد در لایه‌های اول پرینت “پافیلی” بوجود خواهد آمد که باعث می شود که آن لایه‌ها از محدوده‌ی مشخص طراحی بیرون زدگی داشته باشند. پافیلی زمانی اتفاق می افتد که کف مدلی که می خواهید پرینت کنید به سمت بیرون کشیده می شود به صورتی که کف مدل پهن به نظر میرسد.
راه حل اول: مدل خود را با لایه‌ی Raft پرینت کنید
پرینت با لایه Raft این اطمینان را به شما خواهد داد که حتی در صورت بوجود آمدن پافیلی، روی پرینت شما تاثیری نخواهد داشت. دلیل آن این است که بجای مدل شما این پافیلی در لایه‌ی Raft که در ارتباط مستقیم با سطح پرینت است بوجود خواهد آمد. بنابرین لایه‌ی Raft مانند یک ضربه گیر عمل می کند. در واقع این نقص به لایه‌ی Raft وارد می شود و مدل شما آسیب نخواهد دید.
راه حل دوم: از Chamfer و یا Fillet در لبه‌های پایین استفاده کنید
برای حل این مشکل قدیمی اضافه کردن Chamfer یا Fillet را به لبه‌های پایینی طرح خود اضافه کنید. این کار از بیرون زدن مواد از حدود تعیین شده در طراحی جلوگیری می کند.
- چمفر و فیلت
10- طراحی‌های بزرگ و پیچیده
- برش پرینت برای پرینت اشکال بزرگ
شاید یک طراحی بزرگ در فضای پرینت شما جای نگیرد و از طرفی پرینت مدل هایی که جزئیات زیادی دارند به احتمال زیاد سخت و یا شاید غیر ممکن باشند.
راه حل اول: مدل خود را به چند بخش تقسیم کنید
اگر نیاز داشته باشید که یک قطعه‌ی بزرگ یا یک قطعه با طراحی پیچیده را پرینت کنید، بهترین انتخاب شما تقسیم آن به چند قطعه است. مخصوصا در مورد قطعات بزرگ، تقسیم کردن مدل به چند قطعه این اطمینان را به شما می دهد که پرینتر شما می تواند به راحتی مدل شما را پرینت کنید.
در عین حال تقسیم یک مدل پیچیده به چند قطعه فقط زمانی باید انجام شود که شما بتوانید از شکل مدل خود در پرینت بهره ببرید. یعنی شکل مدل شما هم خود این قابلیت تقسیم شدن را برایتان فراهم کند. برای مثال به عکس بالا نگاه کنید. شکل این قطعه‌ی پیچیده به گونه ای است که به راحتی می توان با تقسیم آن به دو نیم، پیچیدگی آن را پرینت کرد.
در هر دو مورد(قطعه‌ی پیچیده و قطعه‌ی بزرگ) نهایتا باید قطعات تقسیم شده بعد از چاپ به هم چسببانده شوند. (بهتر است برای بریدن قطعه از کارشناس مرکز کمک بخواهید.)
11- فضای خالی
- تولرانس
بعضی از قطعات هستند که باید به هم وصل شوند و در تعامل با یکدیگر کار کنند ولی برای حرکت مناسب و روان این قطعات باید فاصله‌ای مشخص میان این قطعات وجود داشته باشد. برای مثال می توان به چرخ دندهها اشاره کرد که حرکت چرخ دندهها زمانی روان است که فاصله ی میانشان دقیق باشد. اگر این فاصله کم باشد چرخ دندهها اصلا حرکت نمی کنند.
فضای خالی بین قطعات در پرینت باید درست به اندازه در بیایند، مخصوصا زمانی که چند قطعه‌ی مکانیکی قرار است به هم وصل شوند. پرینترهای سه بعدی همیشه دقیق نیستند، و بخاطر همین باید خودتان این وظیفه را به عهده بگیرید که فضای خالی بین قطعاتی که قرار است به هم مونتاژ شوند را تنظیم کنید و از درست بودن آن اطمینان حاصل کنید.
راه حل اول: اندازه شکاف را افزایش دهید
در خصوص قطعه‌ای که قطعات دیگر به آن وصل می شوند باید گفت شما باید اندازه‌ی شکاف را بزرگتر از آنچه روی کاغد است طراحی کنید. راحت ترین راه برای پی بردن به فضای دقیقی که باید مابین قطعات لحاظ شود، پرینت قطعه بصورت تستی و سپس اندازه گیری است.
راه حل دوم: با در نظر گرفتن “جمع شدگی” طراحی خود را انجام دهید
جمع شدگی در پرینت سه بعدی پدیده‌ای است که گاها مشکل ایجاد می کند. برای مثال فرض کنید که شما مثلا چرخ دنده‌ای تولید می کنید که بین دنده ها ۱ سانتی متر فاصله در نظر گرفته اید. بعد پرینت، درصورت بروز جمع شدگی، دنده‌های چرخ دنده‌ی شما کمتر از ۱ سانتی متر خواهد شد در حالی که شما نمی خواهید اینگونه باشد.
شما باید اندازه‌ی این جمع شدگی را قبل از پرینت تخمین بزنید و به همان اندازه قطعه را بزرگ طراحی کنید تا جمع شدگی مشکلی ایجاد نکند. مثلا در مثال بالا اگر جمع شدگی بعد از پرینت ۳ میلی متر باشد، در طراحی فاصله ی میان دندهها را ۱ سانتی متر و ۳ میلی متر طراحی کنید تا بعد جمع شدگی، فاصله ی بین دندهها ۱ سانتی متر شود. یعنی دقیقا همان فاصله‌ای که می خواهید.
12 میزان جزئیات
اگر قطعه‌ای که می خواهد پرینت کنید جزئیات زیادی دارد باید ابتدا بدانید که توانایی پرینتر شما برای پرینت جزئیات تا چه حدی است. معمولا توانایی پرینتر تعیین کننده‌ی میزان جزئیاتی است که آن پرینتر قابلیت پرینت آنها را دارد.
راه حل: کوچک ترین حد جزئیاتی که با پرینترتان می توانید پرینت کنید را بدانید
رزولوشن پرینتر شما تعیین می کند که تا چه حدی می توانید جزئیات را پرینت کنید. قبل از اضافه کردن جزئیات به طراحی خود اطلاع دقیقی از از رزولوشن محور XY و ارتفاع لایه داشته باشید.
اگر حداقل ارتفاع لایه 0.1 میلی متر است، دیگر نمی توانید چیزی با ارتفاع کمتر از 0.1 میلی متر در جهت Z پرینت کنید.
پرینت‌های تستی بهترین راه برای اطلاع از قابلیت‌های پرینتی پرینترتان هستند.
13- ضخامت دیواره‌ها
- ضخامت دیواره
پرینتر سه بعدی شما تا یک حد مشخصی می تواند دیواره‌های نازک را پرینت کنید. کمتر از این حد مشخص، پرینت کاملا غیرممکن خواهد بود چرا که پرینتر نمی تواند از آن حد مشخص نازکتر تولید کند.
راه حل اول: ضخامت دیواره‌ها را افزایش دهید
ضخامت دیواره‌های مدل خود را همواره در طراحی ملاحضه کنید چرا که در غیر این صورت بعد از پرینت باید با مشکلات زیادی دست و پنجه نرم کنید.
ضخامت دیواره معمولا باید دو یا سه برابر عرض نازل باشد. عرض نازل های استاندارد 0.4 میلی متر است. در این صورت ضخامت دیواره تان حداقل باید 0.8 میلی متر باشد.
راه حل دوم: Ribs اضافه کنید
اگر دیواره مدلتان نازک است می توانید برای جلوگیری از پیچ و تاب خوردن دیواره در طول فرایند پرینت از Ribs استفاده کنید. Ribs نیرو و فشار وارد شده به سازه‌ی در حال پرینت را در سرتاسر سازه پخش می کند و از متمرکز شدن کل فشار در یک نقطه جلوگیری می کند و همچنین پرینت را مستحکم تر می کند.
قطعا Ribs هم باید ضخامت مناسب را داشته باشد و خیلی نازک نباشد. MachineDesign حداقل ضخامت 1.5 میلی متر را برای Ribs پیشنهاد می کند.
14- آب بندی
اصولا زمانی یک شکل آب بندی است که از هر جهت بسته باشد. یعنی هیچ وجه از آن شکل باز نباشد. شکلی که آب بندی یا به عبارتی سه بعدی نباشد در طراحی روی کاغذ ممکن است اما در دنیای واقعی وجود چنین شکلی محال است. بنابرین از آنجا که رئوس، گوشه‌ها و وجوه شکل نشانگر شکل مدل سه بعدی اند، طراحی شما باید حتما سه بعدی باشد تا بتوانید آن را پرینت کنید. در غیر این صورت بعد از پرینت مدلتان مشکلات زیادی بوجود خواهد آمد.
طراحی‌هایی که آب بندی نباشند می توانند بدترین کابوس شما در پرینت سه بعدی باشند ولی خب بخاطر نامحدود بودن امکانات طراحی سه بعدی این اتفاق اغلب رخ می دهد. برای مثال شاید دیواره‌های مدلتان بدون ضخامت در بیایند یا ممکن است چند شکل بعد از پرینت همپوشانی داشته باشند که این می تواند برایتان مشکل باشد. این ویژگی‌ها نشان می دهند که مدل شما قابل پرینت نیست.
برای مثال یک باکس در نرم افزار 3dmax از شش segment تشکیل شده. اگر یکی از این سگمنت ها را حذف بکنیم داخل باکس از بیرون باکس در دسترس است در این حالت نرم افزار نمیتواند داخل و خارج قطعه را از هم تشخیص دهد به همین خاطر این شکل با وجود اینکه سه بعدیست ولی حجم تلقی نمیشود و پرینتر سه بعدی فقط قادر به پرینت حجم است نه صفحات بدون ضخامت.
راه حل: مطمئن شوید طراحی تان آب بندی (سه بعدی) است
جدا از طراحی دوباره مدل برای آب بندی آن بهترین راه برای طراحی پردازش طراحی با استفاده از ابزار STL است. ابزارهای بسیاری وجود دارند و از چند مورد از آنهایی که رایگان هستند می توان به Netfabb ،Meshmixer و Meshlab اشاره کرد.
15- جهت قرارگیری
- اهمیت جهت قرار گیری
در FDM جهت قرار دادن قطعات می تواند تاثیر زیادی بر استحکام و ظاهر مدل بگذارد. برای مثال ویژگی های هم مرکز در طراحی زمانی که به موازات صفحه ی XY پرینت شوند عالی خواهند بود.
اشیائی که بصورت لایه لایه پرینت می شوند طبیعتا زمانی که در جهت موازی با لایه ها پرینت شوند مستحکم تر و زمانی که عمود بر صفحه پرینت شوند ضعیف خواهند بود. برای مثال اگر بخواهید میله ای را پرینت کنید که می دانید بعدا مطمئنا خم خواهد شد، به راحتی می توانید آن را در برابر و به موازات سطح ساخت پرینت کنید تا از خم شدگی جلوگیری کند.
راه حل: برای استحکام و ظاهر خوب نحوه‌ی قرارگیری و موقعیت مدل خود را بهینه کنید
زمان طراحی فکر کنید که چقدر نیرو و از چه جهاتی به مدل شما که می خواهید آنرا پرینت کنید وارد خواهد شد. تا جایی که ممکن است، موقعیت مدل خود را طوری تنظیم کنید که این فشارها را جذب کند.
اینجا به چند مثال دقیق اشاره می کنیم:
- ستون ها: اگر در پرینت ستونی در حالت ایستاده بر روی صفحه پرینت شود، به سادگی بعدا خواهد شکست.
- متن: متون و جزئیات ریز بهتر از روی دیواره های عمودی باشد.
- سوراخ: زمانی که سطح سوراخ ها موازی با سطح XY باشند دیگر نیازی برای ساپورت نخواهد بود. همچنین رزولوشون بهتری به دست خواهید آورد.
