В данной статье мы хотим рассмотреть вопросы актуальности контроля изделий, которые производятся аддитивными методами (3D печать), а также инструменты контроля.
Первый возникающий вопрос: а нужно ли вообще контролировать такие изделия и, если нужно, то в каком случае? Чтобы дать ответ на этот вопрос давайте напомним, какие виды изделий вообще могут создаваться с помощью 3D принтеров. Изначально, когда подобные технологии появились, цель была одна - быстрое прототипирование. Когда мы говорим о макете будущей продукции, например, модели для оценки дизайна, эргономики, стиля, точность не имеет значения. Но сегодня аддитивные технологии шагнули далеко вперед и напечатанные изделия используются для инженерных применений таких как: создание функциональных прототипов (по сути - первых образцов), оснастки (изготовления мастер-моделей для создания силиконовых форм или под термоформование, выжигаемых моделей для литья или 3D печать форм и стержней для последующего литья в песок), а также создания конечной продукции (3D печать конечных изделий методом сплавления металлического порошка). Во всех этих случаях контроль геометрии зачастую является необходимым этапом аналогично традиционным видам производства.
Когда на первый вопрос дан утвердительный ответ, возникает вопрос номер два: чем проводить контроль? Конечно, для быстрой проверки размеров можно использовать обычный штангенциркуль. Но! Основное преимущество аддитивных технологий в том, что они позволяют создавать объекты сложной формы, которые нельзя или крайне сложно произвести традиционными способами. Именно в этом раскрывается весь потенциал 3D печати! А значит, чтобы этот потенциал "не пропал", средство контроля должно быть соответствующим. Как многие уже могли догадаться, речь идет о 3D или трехмерных сканерах.
Почему же именно 3D сканеры? Давайте рассмотрим их преимущества при контроле изделий аддитивного производства:
- Контроль ведется по всей геометрии, а не только по отдельным размерам. Это крайне важно в случае 3D печати, так как неравномерная усадка, плохая калибровка или неверное расположение поддержек могут привести к отклонениям в тех местах, где их не ожидают. Как следствие, при проверки нескольких габаритных размеров ошибка может себя не проявить, а при дальнейшей эксплуатации выразиться в проблемах при собираемости.
- Исходные данные для контроля уже «под рукой" - это цифровая 3D модель, по которой производится выращивания на 3D принтере. Всё, что необходимо для проведения полноценного анализа геометрии в этом случае, - это 3D сканер и специальная программа, в которую загружаются результаты 3D-сканирования и исходная 3D-модель (это может быть либо файл CAD-модели, либо та же полигональная модель STL, которая используется для 3D-печати).
- Благодаря всеобъемлющей информации, получаемой по результатам контроля с помощью 3d сканера, можно проводить анализ точности процесса 3D-печати изделия в целом и по его результатам вносить конструктивные изменения в модель (менять расположение поддержек, добавлять ребра жесткости и т.п.), в ориентацию объекта в камере и режимы построения и термообработки (особенно актуально, когда речь идет о печати металлических изделий).
Пример оперативного контроля точности функционального пластикового прототипа подрозетника.
Данный набор подрозетников был напечатан из АБС-подобного фотополимера.
3d-сканирование оптическим 3д сканером на автоматическом поворотном столике:
Результат 3d сканирования (отдельные сканы и собранная в единую полигональную сетку 3d модель):
Исходная 3d-модель и наложенный на неё результат 3д сканирования:
Результирующая карта отклонений по всей поверхности и в выбранных точках:
