คุณภาพการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS นั้นเป็นอย่างไรกันแน่
ข้อมูลจำเพาะระบุถึงความแม่นยำ ภาพถ่ายทางการตลาดแสดงพื้นผิวที่สมบูรณ์แบบ แต่เมื่อคุณกำลังตัดสินใจว่า SLS สามารถใช้แทนการฉีดขึ้นรูปหรือการตัดเฉือนด้วยเครื่อง CNC สำหรับงานของคุณได้หรือไม่ คุณจำเป็นต้องรู้ว่าผลลัพธ์ที่ออกมาจากเครื่องพิมพ์นั้นเป็นอย่างไร — ด้วยการวัดผล ไม่ใช่คำอธิบายเชิงคุณภาพ
บทความนี้นำเสนอข้อมูลคุณภาพการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS จากชิ้นส่วนทดสอบจริงที่พิมพ์บนเครื่องพิมพ์ 3 มิติ SLS ทีพีเอ็ม3ดี พี360ชิ้นส่วนต่างๆ ถูกพิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Precimid1172Pro GF30 BLK (ลูกปัดแก้วบรรจุใน PA12) และ Precimid1172Pro BLK (PA12) ที่ความหนาของชั้น 0.12 มม. ทุกข้อกล่าวอ้างได้รับการสนับสนุนด้วยตัวเลขที่วัดได้หรือภาพถ่ายพื้นผิว
เราพิจารณาคุณภาพในสามมิติหลัก: ความแม่นยำของขนาด ความเรียบของพื้นผิว และความละเอียดของรายละเอียด — รวมถึงจุดที่กระบวนการนั้นมีจุดเด่นและจุดที่มีข้อจำกัดที่คุณควรออกแบบให้เหมาะสม
ความแม่นยำเชิงมิติ: ค่าเบี่ยงเบนที่วัดได้
เราทดสอบอย่างไร
ชิ้นส่วนทดสอบอ้างอิงที่มีขนาดตามที่ออกแบบไว้ถูกพิมพ์และวัดด้วยเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ ค่าเบี่ยงเบนที่แสดงด้านล่างคือความแตกต่างระหว่างขนาดในแบบ CAD กับขนาดที่พิมพ์จริง ทั้งในทิศทาง XY (แนวนอน) และ Z (แนวตั้ง)
มิติแนวนอน (ระนาบ XY)
| ขนาดตามแบบ (มม.) | ค่าเบี่ยงเบนที่วัดได้ | นี่แปลว่าอะไร |
|---|---|---|
| 18.36 | + 0.03mm | ภายใน 0.2% ของการออกแบบ |
| 34.34 | + 0.01mm | ภายใน 0.03% ของการออกแบบ |
สำหรับขนาดแนวนอน เครื่องพิมพ์ P360 รักษาค่าความคลาดเคลื่อนได้ต่ำกว่า ±0.05 มม. สำหรับชิ้นส่วนที่มีขนาด 18–35 มม. ค่าความคลาดเคลื่อนเชิงบวกเล็กน้อย (ชิ้นส่วนที่พิมพ์ออกมามีขนาดใหญ่กว่าแบบเล็กน้อย) นั้นสม่ำเสมอและคาดการณ์ได้ ซึ่งสามารถแก้ไขได้ในโปรแกรม CAD หากจำเป็น
ขนาดแนวตั้ง (แกน Z)
| ขนาดตามแบบ (มม.) | ค่าเบี่ยงเบนที่วัดได้ | นี่แปลว่าอะไร |
|---|---|---|
| 26.64 | -0.10mm | น้อยกว่าความสูงของชั้น 0.12 มม. |
การเบี่ยงเบนในแนวตั้งมีมากกว่าการเบี่ยงเบนในแนวนอน ซึ่งเป็นสิ่งที่คาดการณ์ได้ในกระบวนการที่ใช้เลเยอร์ทั้งหมด การเบี่ยงเบน -0.10 มม. บนชิ้นงานขนาด 26.64 มม. นั้นเทียบเท่ากับการเบี่ยงเบนที่น้อยกว่าความสูงของเลเยอร์เดียวขนาด 0.12 มม.
ผนังบาง
| ความหนาของผนัง (มม.) | ค่าเบี่ยงเบนที่วัดได้ | หมายเหตุ : |
|---|---|---|
| 0.50 | + 0.02mm | ยอดเยี่ยม — พิมพ์ผนังหนา 0.5 มม. ได้อย่างแม่นยำ |
| 0.66 | + 0.04mm | อคติเชิงบวกที่สม่ำเสมอ |
สามารถพิมพ์ผนังบางที่ความหนา 0.5 มม. ได้โดยมีความคลาดเคลื่อนเพียง +0.02 มม. ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่มีความสำคัญ: ผนังหนา 0.5 มม. อยู่ในขีดจำกัดล่างที่เทคโนโลยี SLS สามารถผลิตได้อย่างน่าเชื่อถือ และ P360 ก็สามารถจัดการได้โดยไม่เกิดการหดตัวหรือบิดเบี้ยว
ลักษณะพื้นผิว: สิ่งที่คุณเห็นหลังจากพิมพ์เสร็จ
พื้นผิวบนและล่าง (เรียบ)
ชิ้นส่วนทดสอบที่พิมพ์บนเครื่องพิมพ์ P360 แสดงให้เห็น พื้นผิวเรียบแบนที่มีเส้นสแกนเลเซอร์ซึ่งมองไม่เห็นได้ชัดเจนพื้นผิวเรียบเนียนและด้าน ไม่มีรอยบุ๋ม ไม่มีฟองอากาศ ไม่มีตำหนิที่มองเห็นได้
นี่คือผลลัพธ์ที่คุณต้องการสำหรับพื้นผิวที่มองเห็นได้ของชิ้นส่วนใช้งาน พื้นผิวเรียบเนียนเพียงพอ จึงไม่จำเป็นต้องขัดสำหรับงานภายในหรือโครงสร้าง สำหรับพื้นผิวที่ลูกค้ามองเห็น การพ่นทรายหรือการขัดด้วยไอน้ำจะทำให้ได้ผิวสัมผัสแบบซาตินที่สม่ำเสมอภายในไม่กี่นาที
แก้ม
ผนังด้านข้างแสดงให้เห็น ผิวส้มและรอยชั้นน้อยมากจนมองไม่เห็นชัดเจนผิวส้ม — ลักษณะพื้นผิวขรุขระบนพื้นผิวแนวตั้ง — เป็นข้อบกพร่องทั่วไปของการพิมพ์ SLS ที่เกิดจากการกระจายผงที่ไม่สม่ำเสมอหรือความไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิ ในชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วย P360 ที่แสดงในภาพนี้ แทบไม่มีลักษณะดังกล่าวเลย
เส้นแบ่งชั้นที่มีความหนา 0.12 มิลลิเมตรนั้น สามารถมองเห็นได้ก็ต่อเมื่อมองอย่างใกล้ชิดเท่านั้น บนผนังแนวตั้ง จะปรากฏเป็นเส้นริ้วแนวนอนจางๆ บนพื้นผิวที่เอียง (30–60° จากแนวนอน) รอยขั้นบันไดจะเห็นได้ชัดเจนขึ้น แต่ก็ยังไม่ชัดเจนนัก
มุมต่างๆ: เรียบเนียนและคมชัด
มุมเฟรมบนชิ้นส่วนทดสอบแสดงให้เห็นว่า ไม่มีส่วนที่ยื่นออกมาหรือส่วนที่นูนออกมา — รวมถึงบริเวณมุมแหลมด้วย การยื่นออกมาที่มุมเป็นข้อบกพร่องทั่วไปของ SLS ซึ่งเกิดจากการสะสมความร้อนมากเกินไปบริเวณจุดเปลี่ยนทิศทางของเส้นทางเลเซอร์ ทำให้วัสดุโป่งออกมา ด้วยการวางแผนเส้นทางเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพและการควบคุมพลังงานที่แม่นยำของ TPM3D P360 เลเซอร์จะชดเชยพลังงานโดยอัตโนมัติเมื่อสแกนรอบมุม
เหตุใดคุณภาพพื้นผิวจึงสม่ำเสมอ
ปัจจัยสองประการที่ทำให้พื้นผิวเรียบเนียน:
- ระบบเคลือบผิวใบมีดใหม่ เครื่อง P360 ใช้ใบมีดสำหรับเคลือบผง (ไม่ใช่ลูกกลิ้ง) ในการกระจายผงแต่ละชั้น ใบมีดจะทำให้ได้พื้นผิวผงที่เรียบเสมอกัน ในขณะที่ลูกกลิ้งอาจทำให้เกิดรอยจากการสั่นสะเทือนและประจุไฟฟ้าสถิต ซึ่งทั้งสองอย่างนี้จะทำให้พื้นผิวมีตำหนิ
- อัตราการดูดซับแสงเลเซอร์สูง เลเซอร์ CO₂ สามารถดูดซับพลังงานจากผงไนลอนได้ประมาณ 96% ซึ่งหมายความว่าพลังงานเลเซอร์จะพุ่งตรงไปยังจุดที่เล็งไว้โดยมีการกระจายความร้อนน้อยที่สุด ผลลัพธ์ที่ได้คือการเผาผนึกที่สะอาดโดยไม่ทำให้ผงโดยรอบร้อนเกินไป ซึ่งหากเกิดขึ้นจะทำให้พื้นผิวไม่เรียบและชิ้นส่วนขยายตัว
ความแข็งแรงเชิงกล: ใช้แรงมากขึ้นในการทำให้เสียรูปและแตกหัก
ชิ้นส่วนทดสอบได้รับการทดสอบด้วยการดัดงอด้วยมือและการเปรียบเทียบแรงแตกหัก ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ P360 ต้องใช้ แรงที่มากขึ้นทำให้เกิดการเสียรูป และ แรงที่มากขึ้นทำให้เกิดการแตกหัก เมื่อเทียบกับเส้นฐานอ้างอิงแล้ว แสดงให้เห็นว่ากระบวนการเผาผนึกนั้นสร้างวัสดุที่มีความหนาแน่นและหลอมรวมกันได้ดี ไม่ใช่แค่บนพื้นผิว แต่ทั่วทั้งหน้าตัดของชิ้นส่วน
เลเซอร์ CO₂ มีอัตราการดูดซับสูงถึง 96% เมื่อใช้กับไนลอน ซึ่งหมายความว่าแต่ละชั้นจะถูกเผาผนึกอย่างสมบูรณ์ ไม่ใช่แค่หลอมละลายบางส่วน การเผาผนึกอย่างสมบูรณ์จะทำให้ได้ความหนาแน่นและการยึดเกาะระหว่างชั้นที่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพเชิงกล
คำถามที่พบบ่อย (FAQs)
ความแม่นยำเชิงมิติของชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLS 3D คือเท่าไร?
บนเครื่อง TPM3D P360 คุณลักษณะแนวนอนในช่วง 18–35 มม. จะมีความคลาดเคลื่อน ±0.03 มม. คุณลักษณะแนวตั้งจะแสดงความคลาดเคลื่อนมากกว่าเล็กน้อย โดยประมาณ 0.10 มม. สำหรับคุณลักษณะขนาด 27 มม.
พื้นผิวของชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLS นั้นเรียบเนียนแค่ไหน?
ชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี SLS จะมีพื้นผิวด้านและหยาบเล็กน้อยเมื่อพิมพ์เสร็จ แต่สำหรับเครื่อง TPM3D P360 พื้นผิวเรียบจะเรียบเนียน ไม่มีรอยเส้นจากการสแกนด้วยเลเซอร์ และผนังด้านข้างจะไม่เกิดรอยขรุขระ ที่ความหนาของชั้นพิมพ์ 0.12 มม. รอยเส้นจะจางมาก การพ่นทรายหรือการพ่นไอน้ำจะทำให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนสม่ำเสมอภายใน 10-15 นาที และสามารถทำการปรับแต่งเพิ่มเติมได้ตามความต้องการ เช่น การพ่นไอน้ำเพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนและเงางาม
เครื่องพิมพ์ SLS สามารถพิมพ์ผนังบางได้หรือไม่?
ใช่แล้ว เครื่องพิมพ์ TPM3D P360 สามารถพิมพ์ผนังที่บางถึง 0.5 มม. ได้อย่างแม่นยำ โดยมีค่าเบี่ยงเบนเพียง +0.02 มม. ผนังที่ความหนา 0.66 มม. จะมีค่าเบี่ยงเบน +0.04 มม. สำหรับผนังที่ความหนาน้อยกว่า 0.5 มม. ผลลัพธ์จะคาดเดาได้ยากขึ้น
ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี SLS แข็งแรงหรือไม่?
ชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี TPM3D P360 ต้องการแรงมากกว่าในการทำให้เสียรูปและแตกหักเมื่อเทียบกับชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเทคโนโลยี FDM ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความหนาแน่นของการเผาผนึกอย่างสมบูรณ์ อัตราการดูดซับ 96% ของเลเซอร์ CO₂ กับผงไนลอนช่วยให้มั่นใจได้ว่าการหลอมรวมระหว่างชั้นต่างๆ นั้นสมบูรณ์
เหตุใดชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยเทคโนโลยี SLS จึงมีขอบโค้งมน?
เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงเลเซอร์ (0.25 มม. บนเครื่อง P360) กำหนดรัศมีขอบขั้นต่ำ เนื่องจากลำแสงมีความกว้างทางกายภาพ ขอบคมและมุมลบเหลี่ยมจึงถูกพิมพ์ด้วยรัศมีที่เล็ก นี่เป็นคุณสมบัติเฉพาะของกระบวนการเผาผนึกด้วยเลเซอร์ หากต้องการขอบที่คมกริบยิ่งขึ้น ให้ทำการปรับแต่งเพิ่มเติมหลังการผลิต
ควรใช้ความหนาของชั้นพิมพ์เท่าใดสำหรับการพิมพ์ SLS?
เครื่องพิมพ์ 3 มิติ TPM3D P360 รองรับความหนาของชั้นพิมพ์ 0.06–0.20 มม. โดยแนะนำให้ใช้ความหนา 0.12 มม. สำหรับงานส่วนใหญ่ ความหนา 0.12 มม. ให้ความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างคุณภาพพื้นผิว ความแม่นยำ และความเร็วในการพิมพ์ ความหนาชั้นพิมพ์ที่บางกว่า (0.06 มม.) จะช่วยปรับปรุงพื้นผิวให้ดีขึ้น แต่จะเพิ่มเวลาในการพิมพ์อย่างมาก
อ่านเพิ่มเติม:
- บริษัท Cirp ผู้ให้บริการด้านการผลิตแบบ Additive Manufacturing จากประเทศเยอรมนี ขยายการผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ SLS ระดับอุตสาหกรรม TPM3D S480
- คู่มือการเลือกซื้อเครื่องพิมพ์ 3 มิติ SLS: ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคของ 8 รุ่น
- การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วด้วยการพิมพ์ 3 มิติแบบ SLS — คู่มือฉบับสมบูรณ์
