Введение: 7
1 Аддитивные технологии и контроль точности 3d принтеров 9
1.1 Аддитивные технологии в машиностроении 9
1.2 Технология 30-печати FDM 12
1.3 Принцип построения изделия по технологии FDM 12
1.4 Применение 13
1.5 Расходные материалы 13
1.6 3d принтер flashforge dreamer 14
1.7 3d принтер Tevo tarantula 17
1.8 Сравнение 3d принтеров, участвующих в проверке точности 18
1.9 Проверка и испытание 3д принтеров на геометрическую и кинематическую точность 19
1.10 Проверка станков и 3д принтеров на геометрическую и кинематическую точность, жёсткость и
виброустойчивость 20
1.11 Анализ точности 3д принтера на основе ГОСТ 26016-83-станки фрезерные широкоуниверсальные
инструментальные 22
1.11.1 Образец-изделия для общих проверок 22
1.11.2 Образец-изделия для проверок точности межосевых расстояний отверстий, отклонение от
плоскостности 26
1.11.3 Образец изделия для проверки сносности при печати двумя экструдерами 27
1.12 Анализ точности 3д принтера на основе ГОСТ ISO 230-2 2016 Определение точности и
повторяемости позиционирования осей станков с числовым программным управлением 28
1.12.1 Область применения 28
1.12.2 Термины и определения 28
1.12.3 Условия испытаний 35
1.12.4 Испытуемый 3д принтер 35
1.12.5 Режим работы 36
1.12.6 Выбор заданных позиций 36
1.12.7 Измерительная установка и контрольно-измерительное оборудование 37
1.12.8 Испытания линейных осей до 2000 мм 37
1.12.9 Испытания линейных осей длиной свыше 2000 мм 38
1.12.10 Оценка результатов: линейные оси до 2000 мм 38
1.12.11 Оценка результатов: линейные оси свыше 2000 мм 39
1.12.12 Пункты, подлежащие согласованию между поставщиком/производителем и
пользователем 39
1.12.13 Способ представления результатов 39
1.12.14 Общие положения 40
1.12.15 Испытания линейных осей до 2000 мм и осей вращения до 360° 41
1.12.16 Испытания линейных осей до 2000 мм 41
1.12.17 Испытания линейных осей свыше 2000 мм 42
1.13 Анализ точности 3д принтера на основе ГОСТ ISO 230-4- 2015 42
1.13.1 Область применения 42
1.13.2 Условия окружающей среды 47
1.13.3 Прогрев 3д принтера 47
1.13.4 Параметры испытаний 47
1.13.5 Погрешность измерения 48
1.13.6 Процедура испытания 49
1.13.7 Представление результатов 49
1.13.8 Типовые факторы отклонений круговых движений 3д принтеров 53
1.13.9 Влияние нарастающих линейных отклонений позиционирования 54
1.13.10 Влияние неперпендикулярности осей 54
1.13.11 Влияние циклических отклонений 55
1.13.12 Влияние ЧПУ 3d принтера и его приводов 56
1.13.13 Влияние погрешности реверсирования 56
1.13.14 Влияние ускорения осей 58
1.13.15 Влияние вследствие различия динамических погрешностей 59
2 Глава 60
2.1 Практическая часть 60
2.2 Создание 3д модели 60
2.3 Настройка печати 60
2.4 Создание 3д модели 63
2.5 Настройка печати 64
2.6 Контроль образца изделия (из пункта 1.12.1) 65
2.6.1 Отклонение отверстий d и d1 от круглости 65
2.6.2 Отклонение размеров основания образца изделия 66
2.6.3 Круглость наружной цилиндрической поверхности 67
2.6.4 Плоскостность торцевой поверхности повернутого параллелепипеда 68
2.6.5 Отклонение от параллельности торцевых поверхностей повёрнутого параллелепипеда 73
2.6.6 Плоскостность торцевой поверхности образца-изделия 75
2.6.7 Параллельность торцовой поверхности повернутого параллелепипеда к основанию образца- изделия 76
2.6.8 отклонения углов 77
2.6.9 Измерение расположения наклонной плоскости 79
2.6.10 Измерение отклонения от перпендикулярности 80
2.6.11 Соосность отверстий 81
2.7 Контроль образца изделия (из пункта 1.12.2) 83
2.7.1 Измерение отклонения от перпендикулярности 84
2.7.2 Соосность отверстий 85
2.7.3 Плоскостность торцевой поверхности 86
2.7.4 Параллельность поверхностей образца-изделия 87
2.8 Контроль образца изделия (из пункта 1.12.3) 88
2.8.1 Соосность отверстий 88
2.8.2 Шероховатость поверхности 89
2.8.3 Действительные размеры образцов изделий 91
2.8.4 Результаты оценки точности 3d принтеров flash forge и Tevo tarantula 94
2.9 Контроль точности печати 3d принтера в процессе изготовления деталей 97
3 Выводы 100
Список литературы
Аддитивные технологии (технологии послойного синтеза) — это передовое направление цифрового производства, печать предметов, деталей, изделий на 3D- принтере. Принтер считывает файл с компьютерной модели будущего изделия и создает ее, последовательно нанося слои жидкого, порошкообразного, бумажного или иного материала. Эта технология открывает новые возможности для производства. Она применяется для быстрого прототипирования и быстрого производства. Быстрое прототипирование облегчает повторное тестирование с последовательной, пошаговой модернизацией объекта. Быстрое производство служит в качестве недорогой альтернативы стандартным методам при создании мелкосерийных партий.
Существует несколько видов аддитивных технологий, каждый из которых используется для решения разных производственных задач. Методы печати тонкими слоями, которые в несколько раз меньше человеческого волоса, применяются для прототипов ювелирных украшений и стоматологических протезов. Изготовление металлических деталей ракетных двигателей и самолетов происходит с помощью технологий для создания особо прочных объектов. Постепенно 3Э-печать внедряется в строительство. Преимущества технологий послойного синтеза — оперативность, экономия сырья на производстве, малое количество отходов.
С 2017 года СПбГМТУ является головным исполнителем крупного комплекса проекта в сфере аддитивных технологий. Название проекта «Создание производства точных крупногабаритных заготовок из высокопрочных и жаростойких сплавов на основе гибридных микрометаллургических процессов формообразования для перспективных двигателей авиационно-космической, наземной и морской техники».
В настоящее время в Институте лазерных и сварочных технологий СПбГМТУ изготовлена и испытывается уникальная роботизированная установка прямого лазерного выращивания крупногабаритных заготовок.
Внедрение технологий прямого лазерного выращивания позволяет значительно снизить производственную стоимость изготовления деталей такого класса за счет снижения временных затрат (выращивание чуть более 130 часов), повышение коэффициента использования материала, снижения затрат на последующую механическую обработку. При этом механические свойства выращенного материала не уступают металлопрокату и значительно превосходят свойства литья, что подтверждено результатами механических испытаний, проводимых как в лаборатории университета, так и в лабораториях организаций- партеров, а также в независимых лабораториях, включая заводскую ЦЗЛ. Но на данный момент нет методики проверки точности 3d принтеров, что представляет существенный пробел в освоении аддитивных технологий. Помимо принтеров, производящих наплавку металла, есть принтеры, производящие детали другими способами. Например, технология FDM это моделирование методом осаждения расплавленной пластиковой нити. Внедрение FDM 3д принтеров в производство порой тормозится непониманием какие детали и с какой точность можно получить на принтере. В рекламных листовках и технических описаниях поставщика часто можно прочитать: «... принтер имеет разрешение 50 мкм». Это абсолютно «маркетинговое» утверждение, не говорящее ни о чем.
Была сформулирована цель работы: проработка вариантов оценки точности FDM 3d принтера.
А также задачи:
• обзор кинематики FDM 3д принтера;
• обзор уже имеющиеся методик оценки точности станков;
• Определить квалитет точности деталей получаемых на 3d принтере flashforge Dreamer и tevo tarantula;
• Сформулировать методические рекомендации по оценке точности 3d принтеров;
В результате проделанной работы было сделано следующее заключение- для контроля точности 3d принтера рекомендуется использовать комплексные проверки на основании: ГОСТ 26016-83, ГОСТ ISO 230-2 2016, ГОСТ ISO 230-4- 2015;
-ГОСТ ISO 230-2 2016 позволяет определить точность и повторяемость позиционирования по всему рабочему объему 3d принтера, при помощи лазерного интерферометра;
-ГОСТ ISO 230-4-2015 позволят оценить точность перемещения осей 3d принтера в динамике, и выявить такие отклонения, которые невозможно обнаружить при помощи измерения точности позиционирования, например, погрешности реверсирования, погрешности перемещения при ускорениях и т. п. Данные отклонения важны и должны учитываться, так как во время движения экструдера происходит формирование поверхности детали. Например, погрешность реверсирования увеличит шероховатость детали в месте реверса, погрешность перемещения при ускорениях образует отклонение размеров в месте ускорения и т п;
-точность 3d печати определяется точностью перемещения печатающей головы, а также зависит от параметров экструзии и влияния внешних факторов, таких как качество охлаждения модели, температуры окружающей среды. Влияние этих факторов можно проследить при печати образца изделия основываясь на ГОСТ 26016-83, и контролю отклонений формы и размеров напечатанного изделия. В данной работе разработаны рекомендации по печати образца-изделия.
-в результате практической работы было выявлено, что квалитет точности выполняемых размеров для принтера dreamer находится в диапазоне от 11 до 14, и средний квалитет точности составляет 12,6. Так же у данного принтера выявлены такие систематические погрешности как не перпендикулярность осей X и Y, наклон рабочего стола. Квалитет точности выполняемых размеров для принтера tarantula
- для рамок контроля точности деталей в процессе их печати, предложена концептуальная идея о совмещении 3d принтера и 3d сканера в одном многофункциональном устройстве.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
