SLA 인쇄 정확도에 영향을 미치는 10 가지

정확성은 3D 프린터에서 기대하는 핵심 특성 중 하나입니다. 특히 SLA 프린터는 높은 정밀도로 유명합니다. SLA 프린터가 충분한 정확도로 모델을 재생할 수없는 경우 주 작업에 실패했습니다. 그러나 매우 높은 수준의 정확도를 달성하는 것은 쉽지 않으며 원래 모델에서 멀리 떨어져있는 부분을 만들기 위해 모두 합칠 수있는 수많은 작은 요소가 있습니다.

ProtoFab SLA600에 의해 인쇄 된 스티어링 휠

정확도 대 해상도

시작하기 전에 정확성의 의미를 정확히 명확히하고 관련 해상도 개념과 구별합시다. 3D 인쇄에서 정확도는 부품이 의도 한 모양과 얼마나 다른지를 나타냅니다. 전체 불일치의 평균이거나 불일치가 가장 높은 부분입니다. 예를 들어, 인쇄 된 부분을 스캔하여 평균 치수 편차 (원래 모델과의 물리적 불일치)가 0.050 mm이고 최대 편차가 0.15 mm 인 것으로 확인 될 수 있습니다. 이는 프린터가 사양에 따라 이론적으로 생성 할 수있는 세부 수준을 설명하는 해상도와 다릅니다. 고해상도가 항상 높은 정확도로 번역되는 것은 아니며 수치가 오도 될 수 있습니다. 고해상도 기계가 매우 부정확 한 부품을 생산하는 것은 드문 일이 아닙니다. 이러한 이유로 경험 많은 제조업체는 특히 세부 사항이 중요한 산업에서 해상도보다 훨씬 더 높은 정확성을 중요시합니다. SLA 3D 인쇄에서 가장 큰 10 가지 부정확성의 원인을 자세히 살펴 보겠습니다.

1. 기계적 제어

아마도 정확도를 결정하는 가장 큰 요인은 프린터의 기계적 제어 수준입니다. 이것은 거울, 갈바 노 미터 및 빌드 플랫폼을 포함한 다양한 메커니즘의 이동 정밀도를 나타냅니다. 이들 중 하나라도 소프트웨어 요구 사항과 완벽하게 일치하지 않으면 불일치가 발생합니다. 사용자의 관점에서 볼 때 이것에 대해 할 수있는 일은별로 없으며, 부품의 품질과 조립 정도에 따라 정밀도가 달라집니다. 하이 엔드 산업용 프린터에서 얻을 수있는 품질과 같은 것이 없기 때문에 데스크탑 프린터는이 점에서 나쁘게 고심하고 있습니다. 저비용 산업용 프린터는 일반적으로 저렴한 부품을 사용하여 비용을 절약합니다. 낮은 등급의 구성 요소를 갖추는 것은 처음부터 기계적 제어가 손상되었음을 의미하는 것이 아니라 부품이 마모되면서 시간이 지남에 따라 줄어들 것입니다.

프린터의 구성 요소 또는 조립품의 모든 부정확성은 인쇄 된 부품으로 전달됩니다.

부정확성의 특정 성격은 어떤 부분에 문제가 있는지에 달려 있습니다. 예를 들어, z 축의 오류는 원점이 xy 축의 오류와 다릅니다. xy 축의 오류는 대개 스캐닝 미러 (빔을 레이어의 특정 지점으로 향하게하는 문제)로 인해 발생합니다. 이 부분은 정확성에 중요하며 이동시 약간의 오차로 인해 큰 불일치가 발생할 수 있습니다. z 축의 정확도는 주로 레이어별로 하강 (또는 데스크톱 모델에서 상승)하는 빌드 플랫폼의 이동에 따라 달라집니다. 빌드 플랫폼의 이동은 플랫폼을 정확한 레이어 높이 (일반적으로 약 0.1mm)만큼 움직이게하기 위해 적당한 양을 돌려야하는 긴 나사에 의해 제어됩니다. 이 스크류의 품질은 표면 거칠기의 형태로 인쇄물로 전달됩니다. 또한 빌드 플랫폼이 항상 완전히 평행을 유지하는 것이 중요합니다. 경미한 기울임은 부정확 한 부분을 초래할 수 있으며 때로는 부분 전체에 걸쳐 탄력 효과의 형태로 나타납니다.

2. 재료 변형

SLA는 수지를 사용하고 용융 된 열가소성 수지를 사용하지 않기 때문에 필라멘트 기반 인쇄 기술보다 재료 수축 및 뒤틀림의 영향이 훨씬 적습니다. 그러나 SLA가 자체 변형 문제가 없다는 것을 의미하지는 않습니다. 수지 기반 3D 프린팅은 보통 어느 정도의 처짐을 겪습니다. 수지가 레이저 노출에 의해 경화 되더라도, 짧은 순간에 완전히 경화되지는 않습니다. 재료는 후 처리 과정에서 UV 경화 오븐에 넣은 후에 만 완전한 강도를 발휘합니다. 그것은 후 처리 전에 재료가 약하거나 경화되지 않았다는 것을 의미하는 것이 아니라, 최대 하중지지 상태까지는 아닙니다. 파트의 잘 지원되는 영역의 경우에는 문제가되지 않지만 길이가 길거나 얇거나 지원이 부족한 섹션이 있으면 처짐이 발생할 수 있습니다. 이 새김 현상은 일반적으로 현미경 적이지만 한 번에 한 레이어 씩 발생하기 때문에 효과가 누적 될 수 있으므로 눈에 띄는 치수 불일치가 발생할 수 있습니다. 이 효과는 사용 된 수지의 영향을받습니다. 일부 강한 소재는 전혀 문제가되지 않지만 유연한 소재는 특히이 문제점에 취약합니다. 이것이 SLA에서 지원 자료가 중요한 이유이며 소프트웨어가 지원을 가장 최적의 방법으로 배치하지 않으면 정확도가 심각하게 위태롭게됩니다.

지지대는 일반적으로 부품에 대해 45 ° 각도로 생성됩니다

3. 컴퓨터 모델링

프린터의 기계적 제어가 완벽하고 완벽한 재료가 있더라도 부품은 여전히 100 % 정확하게 생산되지 않습니다. 이는 CAD 모델링의 실용성이 부품의 정밀도에 한계를두고 있기 때문입니다. STL 모델링은 유한 갯수의 삼각형을 사용하여 파트의 모양을 만듭니다. 이 방법은 평평한 표면을 재현 할 때 문제가 거의 없지만 어떤 종류의 커브라도 물리적으로 완벽하게 표현하는 것은 불가능합니다. 매우 많은 수의 뾰족한 삼각형을 사용하여 가능한 한 가장 근사하게 곡선을 근사하지만 미세한 수준에서는 전혀 부드럽 지 않습니다. 사용되는 삼각형의 수가 많을수록 세부 사항은 좋아 지지만 파일 크기 및 처리 시간과 관련하여 문제가 발생할 수 있습니다. SLA 컴퓨팅 성능의 초기에는 현대 기술과 소프트웨어가 과거에 비해이 문제를 훨씬 능가했습니다. 이는 매우 심각한 한계였습니다.

STL 파일에서 사용되는 삼각형이 많을수록 더 좋은 곡면을 재현 할 수 있습니다.

4. 오리엔테이션

이 문서에서 설명 된 것처럼 산업용 프린터에 필적하는 데스크톱 프린터는 인쇄 방향이 매우 중요합니다. 대부분의 데스크탑 SLA 시스템에서 부품은 거꾸로 인쇄됩니다. 즉, 대부분의 부품이 빌드 프로세스 중에 매달려 있습니다. 이것은 추가 지원 자료에 의해 어느 정도 반대 될 수 있지만 중력으로 인해 재료가 약간 처져있을 수 있습니다. 그러나 부품이 인쇄되는 방향뿐만 아니라 빌드 챔버 내의 부품 방향도 고려해야 할 요소입니다. 우선, 과다 노출 문제가 있습니다. 이것은 레이저의 빛이 현재 레이어를 통해 빛나고 일부 수지가 부분적으로 경화되는 경우입니다. 이 효과는 투명 또는 반투명 물질을 사용할 때 현저히 나 빠집니다. 특정 색상이 다른 색상보다 자외선을 더 잘 흡수하므로 파란색, 녹색 또는 노란색 소재를 사용하는 부품이 덜 고통을 겪고 빨간색이나 회색과 같은 다른 색상은 더 많이 손상됩니다. 이 문제는 빔이 다른 미 경화 재료에 너무 자주 비춰지지 않도록 레이저와 관련하여 빌드 챔버에 부품을 전략적으로 배치함으로써 어느 정도 해결할 수 있습니다. 빛이 비추는 빛 외에, 프린트 될 때 부품 주변의 가벼운 벤딩 문제. 이것은 또한 자외선이 야기해서는 안되는 영역에 도달하여 과다 노출로 이어질 수 있습니다. 이 효과를 최소화하기 위해 부품 방향을 가장 잘 잡는 방법을 계산하는 것은 극히 복잡하지만 최대 정확도가 요구되는 경우 무시할 수없는 것입니다.

방향이 인쇄 정확도와 속도에 모두 영향을줍니다.

5. 층 두께

일반적으로 박층이 더 높은 해상도를 제공함에 따라 층 두께가 얇을수록 좋을 것으로 생각됩니다. 그러나 특정 시점을 넘어서는 반드시 그런 것은 아닙니다. 일부 연구에서는 0.1mm보다 작은 크기의 레이어가 더 얇 으면 정확도가 떨어질 수 있다는 연구 결과가 있습니다. 이는 여러 가지 요인에 기인합니다. 대부분의 부품의 경우, 0.1mm 미만으로 진행하면 디테일 측면에서 실질적인 이점이 없으며 단순히 레이어 수를 늘립니다. 레이어가 많을수록 더 많은 기계적인 움직임을 의미하므로 모션의 불일치가 증폭됩니다. 더 얇은 층은 또한 약간 휘게하기 쉽고, 제작 시간이 길어질수록 부품이 완전히 UV 오븐에서 경화 될 수 있다는 것을 의미합니다. 이러한 요인에 의해 도입 된 부정확성은 극히 적지 만 0.05mm의 레이어 크기를 사용하면 0.1mm 레이어를 사용하는 것보다 덜 정확한 파트를 생성하는 이유를 설명 할 수 있습니다. 즉, 0.1mm보다 큰 레이어 크기를 사용하면 확실히 덜 정확한 부품으로 이어지고 계단이 눈에.니다.

6. 빔 지름

예상대로 빔이 좁을수록 세부 수준은 높아집니다. 넓은 광속은 인쇄 시간을 단축하지만 세부 사항과 정확성을 희생시킵니다. 과거에는 이와 같은 단점이있었습니다 만, 요즘에는 같은 빌드 동안 둘 이상의 빔 크기를 지원하는 SLA 프린터 (ProtoFab에서 제공하는 프린터 포함)가 있습니다. 두 개의 스폿 크기를 구성 할 수 있습니다. 하나는 작고 다른 하나는 크게 구성 할 수 있습니다. 더 큰 스폿 크기는 세부 사항이 중요하지 않은 부분에 사용되므로 프로세스 속도가 빨라지고 작은 부분은 구석이나 곡면과 같은 영역에 사용됩니다. 최소한 어느 정도는이 두 가지면에서 최선의 결과를 얻을 수 있습니다. 이 기능이 없으면 일부 정확성은 필연적으로 희생됩니다. 또한 장비가 가변 빔 크기를 지원하는지 여부에 관계없이 각 빌드마다 적절한 빔 직경을 선택하는 것이 매우 중요합니다. 부품의 요구 사항에 따라 최적의 빔 크기를 판단하려면 경험과 기술에 대한 철저한 이해가 필요합니다. 이 매개 변수를 잘못 입력하면 의심 할 여지없이 정확성이 저하됩니다.

이미지에서 반경 보정이 사용되지 않고 이미지 B에서 반경 보정이 사용됩니다.

7. 온도와 환경

산업용 3D 인쇄에서는 통제 된 환경을 유지하는 것이 가장 중요합니다. 위에서 언급했듯이 뒤틀림과 처짐은 SLA 인쇄에서 중요한 문제이며 열과 습도로 인해 악화됩니다. 인쇄 과정 중 이들의 변동은 부품이 나오는 방법에 영향을 미칩니다. 수지는 매우 온도에 민감하며 3D 인쇄의 경우 점도가 가능한 한 낮아야합니다. 온도가 높을수록 수지의 점성이 낮아 지므로 수지를 따뜻하게 유지하는 것이 중요합니다 (일정한 온도에서). 그러나 너무 따뜻하지 않아서 부품이 너무 부드럽고 불안정 해집니다. 스위트 스폿은 일반적으로 약 38도이며이 차이가 부품 모양에 영향을 미칩니다. 또한, 수지의 표면이 항상 완전히 평평하게 유지되는 것이 필수적입니다. 진동이 있거나 장비의 움직임이 조금이라도 정확하면 정확도에 심각한 영향을 미칩니다.

수지의 표면은 항상 완전히 평평하게 유지되어야합니다.

8. 스캐닝 피치

스캐닝 피치는 각 레이저 스팟의 중심 사이의 거리를 나타냅니다. 빔은 일정한 동작으로 움직이지 않으며 특정 간격으로 코스를 따라 특정 지점에 비춰집니다. 일반적으로 각 반점 사이에 중첩 정도가 있습니다. 그렇지 않으면 경화 된 각 영역 사이에 큰 간격이 생깁니다. 스캐닝 피치는 오버랩의 정도를 결정하며 이는 정확도와 속도 모두에 중대한 영향을 미칩니다. 스캐닝 피치가 작 으면 가장자리를 따라 경화되지 않은 수지가 적어지며 표면이 훨씬 매끄러 워집니다. 물론 각 스캔 시간이 길어질수록 인쇄 시간이 길어집니다. 다른 한편으로, 넓은 스캐닝 피치를 갖는 것은 빠르지 만 많은 샌딩을 요구하는 거친 에지를 초래할 것입니다.

스캐닝 피치를 변경하면 정확도, 강도 및 빌드 효율성에 영향을 미칩니다.

9. 스캐닝 속도

스캐닝 속도는 정확도에 영향을 미치는 핵심 매개 변수 중 하나입니다. 전문가 일수록 스캔 속도가 빠르면 정확도는 떨어지지 만 단식 인쇄 시간은 길어집니다. 그러나 매우 빠른 스캔 속도가 사용될 때 정확도에 대한 영향은 보통 심각해질뿐입니다. 스캔 속도가 느릴수록 항상 정확도가 높아집니다. 스캐닝 속도를 너무 느리게 설정하면 광선이 각 지점에서 너무 오래 지속되어 과도한 경화가 발생할 수 있습니다. 각 빌드에 대해 적절한 스캔 속도를 설정하려면 경험과 복잡한 계산이 필요합니다.

10. 사후 처리

사후 처리에는 종종 많은 실험과 기술이 필요합니다.

부품을 인쇄 한 후에는 알코올로 세척하고,지지 소재를 제거하고, 샌딩하는 등 여러 가지 필요한 후 처리 절차가 있습니다. 이러한 작업은 일반적으로 수동으로 수행되므로 사람이 실수 할 가능성이 있습니다. SLA 인쇄의 특성으로 인해 새로 인쇄 된 부품에는 보통 가장자리를 따라 약간의 리지가 생깁니다 (포인트 6 및 8 참조). 따라서 SLA 인쇄 부품을 모래와 광택 처리해야하며 경우에 따라 샌딩 수준이 매우 거친 경우도 있습니다. 한 업계에서는 불일치가 미크론 단위로 측정되었으므로, 거친 사포로 부품을 긁어내는 인간은 필연적으로 어느 정도의 예측 불가능 성과 정확성의 손실을 가져옵니다. 사용 된 정확한 힘은 시간의 길이와 마찬가지로 표준화하기 어렵습니다. 캘리퍼스는 샌딩 할 영역을 측정하는 데 사용되지만 프린터 자체의 고도로 제어 된 모션과 비교할 때 상당히 잘못된 프로세스입니다.

파출 세탁에 숙련 된 인력을 고용하는 것이 가장 좋습니다

정확성에 영향을 미칠 수있는 후 처리의 또 다른 측면은지지 재를 제거하는 것입니다. 공구를 사용하여 수동으로 스냅하거나 절상해야하며 흔히 남겨진 흔적이 있습니다. 이러한 것들을 연마 할 수는 있지만 앞에서 설명한 것처럼 정확성이 떨어집니다.이 단계에서는 숙련 된 인력을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 예리한 공구로 부품을 긁거나 손상 시키거나 필요한 것보다 큰 마크를 남기기 쉽기 때문입니다. 이러한 위험을 줄이려면 이상적으로 부품의 안정성을 유지하면서 최소한의지지 재를 사용해야합니다.