了解如何利用新的Stratasys Origin One 3D打印機發揮最大功能。
概述。
Origin One的可編程光聚合（P3）工藝能夠印刷複雜的幾何圖形，而無需支撐，精細的特徵和大的橫截面，其出色的表面質量可與註塑成型媲美。但是，像傳統的製造工藝一樣，有一些準則可以提高產量，優化質量並減少人工。幸運的是，熟悉的傳統技術（例如倒角，添加支架和定向）在減少所需的犧牲性支撐物數量和提高生產產量方面大有幫助。本設計指南旨在幫助讀者了解Stratasys Origin One的功能，選擇用於添加劑生產的候選零件，並學習如何設計添加劑零件以在Origin One上獲得最佳的產量和質量。
3D打印技術的常見類型。
基於所使用的添加技術，不同的打印過程將具有獨特的設計注意事項。Origin One的過程在大桶光聚合類別中。如果您熟悉立體光刻（SLA）或數字光處理（DLP）打印機，則許多相同的設計原理將適用於Origin One的可編程光聚合（P3）工藝。
這個怎麼運作。
Stratasys Origin One的P3工藝可以精確地調整光線，溫度和其他條件，以實時自動優化打印，以獲得最佳效果。
將3D模型發送到打印機後，將一桶光敏聚合物暴露在來自UV投影儀的光下。UV投影儀將光的圖案顯示在構建頭區域上。暴露的液態聚合物硬化，然後蓋板移動，使樹脂在硬化層下面流動。然後，液體聚合物再次暴露於光。重複該過程，直到完成3D模型。
P3將樹脂轉化為高度交聯的熱固性零件。零件在打印過程中幾乎完全聚合。後處理包括移走所有支撐物，在溶劑中清潔零件幾分鐘，然後在單獨的UV固化系統下將零件固化幾分鐘。
Stratasys Origin One的功能。
Stratasys Origin One的工藝可以印刷具有出色表面質量的高度詳細的特徵。雖然材料和幾何形狀起著重要作用，但成功打印的功能在右側模型中突出顯示。
最小特徵尺寸和工藝限制在很大程度上取決於幾何形狀。特徵尺寸，工藝限制和打印設置也取決於材料。
Stratasys Origin One相對於其他添加劑技術的優勢。
生產
- 最少的支撐物：高生坯強度的材料在印刷過程中幾乎可以完全固化，並且比其他大桶聚合技術所需的支撐物更少，從而降低了整體勞力和材料用量。
- 注塑成型的表面質量：在印刷過程中無需任何二次操作即可獲得光滑的表面和細膩的紋理。
- 幾分鐘後處理：高生坯強度與P3結合使用，可在印刷過程中產生具有最佳機械性能的各向同性零件。快速清潔和UV固化可形成最終使用部件。
設計
- 卓越的精度：Stratasys Origin One的工藝可以對打印參數進行微調，以達到行業領先的精度，從而可以生產特徵在50μm以下的材料。
- 處理困難的幾何形狀：生產其他附加技術難以解決的零件，包括具有精細特徵或無支撐墊圈的模型，以及較大的橫截面應用（例如模具）。
材料
- 廣泛的材料：使用具有彈性的彈性體，耐熱聚合物，生物相容性配方以及我們的生態系統材料合作夥伴（包括巴斯夫，漢高和帝斯曼）的其他高性能材料進行打印。
- 控制您的供應鏈：直接與材料合作夥伴合作以針對特定應用優化材料，並利用二次採購來避免供應中斷。
為什麼要設計添加劑？
當將增材製造用於最終用途零件時，技術的設計對於質量，功能和產量至關重要，這將導致較低的總體成本並增加可用於增材生產的應用數量。
如何為AM選擇合適的零件。
在考慮將最終用途的零件進行增材製造時，值得花一些時間研究現有的生產零件，以識別用例，在這些用例中成本效益更高且打印零件的效率更高。
一些一般的注意事項包括：
- 定制和SKU變更：打印為用戶，公司或特定客戶群定制的零件和產品，例如汽車連接器，鞋類或牙科產品。
- 輕量級：通過晶格結構和拓撲優化，可延長產品壽命並減少材料使用，燃料和維護成本。GE的燃油噴嘴就是一個很好的例子。
- 嚴格的公差和優良的功能：超出了典型注塑成型或CNC零件的公差，改善了裝配和功能。通常，小的，精確的聚合物零件更適合加法，而不是減法。
- 小批量生產：通過直接打印零件或打印高溫模具避免或推遲注塑模具的高固定成本。
- 上市時間：更快地推出產品並迅速吸收反饋以加速創新。
在打印清單之前。
在確定零件或設計以利用增材製造的優勢時，首先要回答這些問題很重要。
要考慮的問題：
- 是否有適合該應用的材料？
- 它可以容納在構建體積內嗎？
- 是否有小於200μm（0.2mm）的特徵/牆？
- 有懸垂物嗎？
- 在任何關鍵表面上都需要支撐嗎？
- 有沒有樹脂無法逸出的區域？
選擇材料。
確定要打印的零件後，下一步就是選擇適合您零件的材料。查看Stratasys Origin One材料組合和每種材料的物理性質，以選擇最適合您的應用的材料。
各種材料需要特定的打印機設置。通常，硬質材料可以比軟質材料處理更薄的壁，並且需要的支撐更少。
Stratasys Origin One是高度可配置的，具有許多可以修改的設置。例如，由柔軟材料製成的細長零件可能需要較長的曝光間隔，用戶可以輕鬆地相應地修改打印機的設置。
生成量。
您的零件需要放入構建信封中才能作為一個零件進行打印。Stratasys Origin One的構建體積為192 x 108 x 350mm。首選方向上的零件的邊界框必須適合此體積，以便可以在Stratasys Origin One上打印。
方向與打印時間。
Stratasys Origin One上的打印時間主要取決於材料和零件在Z方向上的高度。與其他添加技術相比，幾何形狀對打印時間的影響較小。
零件方向。
零件方向將以多種方式直接影響最終零件，因此在設計零件和準備印刷品時，這是一個重要的考慮因素。
- 調整零件方向，使其處於穩定的方向。
- 確保零件粘附在構建頭上。可以在構建頭上放置一個平坦的表面嗎？如果不是，是否有足夠的表面積附著在構建頭上？
- 哪些表面不需要支撐？
- 是否有需要較少支持（以減少材料浪費和人工）的方向？
方向與表面質量。
Stratasys Origin One能夠打印具有高精度，小的特徵和漂亮的表面光潔度的零件。表面方向會影響表面光潔度-細微差別可能會很重要，具體取決於您的用例。
最好的表面是直接平行於打印頭打印的平面。顯然，這並沒有為設計自由留出太多空間。第二好的表面質量是彎曲或平坦的部分，該部分與構建頭成一定角度（不是垂直的平坦表面）。大多數零件的大多數表面將屬於此類別。
最具挑戰性的表面方向是與構建頭垂直的平坦表面，因為您會注意到Z方向上的細微線條。
設計表面光潔度。
如果表面必須最大程度地光滑，則獲得光滑表面的最佳方法是保持其與構建頭水平（平行）。另一個選擇是減小層的厚度-較薄的層將導致更好的表面光潔度，但打印時間將增加。以一定角度打印的任何部分都將顯示細微的層線。朝向構建頭的表面看起來比遠離構建頭的表面更光滑。
支持注意事項。
自下而上的光敏聚合物系統的性質要求支持某些幾何形狀，例如懸垂，孤島和底切。
支撐是可移動的，一次性使用的結構，可穩定懸垂之類的特徵以及零件幾何本身本身不支撐的任何特徵。工程師和設計人員可以通過創建可直接粘附到構建板上的平坦表面或創建自支撐幾何形狀來減少所需的支撐量。
所有樹脂打印機都需要某些幾何形狀的支撐件，以確保打印件的所有特徵都附著在裝配頭上，並且在打印過程中零件不會折斷或變形。
主要問題：
- 我需要幫助嗎？
- 我的支持策略是什麼？
- 關鍵表面上會有支撐嗎？
- 支撐物有多高？更高的支撐需要更厚。
- 什麼材料 具有較低生坯強度的材料需要更多的支撐。
什麼是突出端？
懸垂是零件本身僅
在一側支撐的特徵。水平懸垂垂直於構建頭，沒有
像T的水平部分那樣支撐零件的特徵。成角度的懸垂
類似，但部分自支撐，例如Y形臂。
什麼是橋樑？
橋是在其末端但在中間不受支持的功能。
橋樑的長度可能比水平懸垂的長度長，但可能會因為跨度
太大而下垂。
什麼是島嶼？
孤島是一項完全不受支持的功能。當印刷品到達
孤島的第一層時，新暴露的孤島區域
在分離過程中將不會在其上拉動任何東西，並且會粘在玻璃上並導致
印刷失敗。
我需要幫助嗎？
- 在首選方向上，會不會有大的懸垂或孤島？
- 如果是這樣，則需要支持這些功能。
- 是否有一個可以抵靠Build Head定向的平坦表面？
- 如果沒有，則需要支持整個部分。
我的支持會是什麼樣子？
- 如果懸垂
長度超過〜2mm，則可能需要支持水平懸垂功能。 - 取決於角度
和長度，可能需要支撐傾斜的懸垂物。- 較淺的角度更可能需要支撐。
- 大於〜30°的傾斜特徵通常是自支撐的。
- 較長的懸垂更有可能需要支撐。
- 較淺的角度更可能需要支撐。
- 您將始終需要支持孤島功能。
- 您需要支持跨度大於約4mm的橋。
- 所有這些準則都是與材料相關的。
如何修改設計以減少或消除對支撐的需求？
- 添加圓角，倒角或支架以使幾何圖形自支撐。
- 最小化水平表面/特徵的長度，或以一定角度設計它們。
- 刪除不必要的功能。
精細的功能。
打印注意事項
同樣，打印具有小特徵的零件（例如
挑戰零件上顯示的結構）的能力在很大程度上取決於
零件的材料，方向和幾何形狀。另外，請記住，
Stratasys Origin One的XY分辨率為50μm，Z
分辨率可由用戶配置。
最小通孔尺寸：0.2mm
在大多數添加技術中，小孔可能具有挑戰性。對於
大桶聚合工藝，這是一個特別重要的考慮因素，
因為可能會發生過度固化並部分填補空白。
垂直於裝配頭打印孔將獲得最準確和
最小的孔。
特徵尺寸
特徵尺寸高度依賴於材料的類型和長寬比
。通常，對於負特徵尺寸，0.44mm是可以的，正
特徵尺寸最大可以為0.2mm。
無支撐的壁厚。
不支持的壁厚取決於壁高，長寬比，打印方向以及材料類型。
最小：0.25mm
推薦：0.5mm
水平懸垂。
對於大多數剛性材料，水平懸垂長度超過2-3mm，且角度小於約30°時，通常需要支撐。這是高度依賴材料的。例如，如果使用彈性體進行打印，則臨界長度將更短，臨界角將更大。
懸垂
- 取決於材料和曝光時間。
- 通常1-2 mm是安全的，而2-3 mm是可能的。
- 傾斜的懸垂可能更長。
封閉的捲。
封閉的體積將不允許樹脂在打印過程中逸出，也不會成為有用的部件，因為未固化的樹脂會被截留在最終部件中。在所有帶有封閉體積的零件上都留有一個樹脂排水孔。
傾斜的懸垂。
最好設計懸垂度大於20°的零件。如果不是，則需要在較淺的功能上使用支撐。
以小於此角度的角度打印將導致各層無法粘附，並且您會注意到剝離效果。
傾斜的懸垂取決於：
- 厚度
- 角度
- 長寬比
- 材料
分離力和成型頭附著力。
分離力是許多附加技術所共有的，並且在構建板移動以讓新樹脂流入裸露的構建區域時，層之間會發生分離力。如果零件沒有正確地連接到構建板上，則在打印過程中零件可能會損壞或掉落，因此，在打印頭上附上足夠的材料以支撐零件非常重要，這一點很重要。與類似的技術相比，Stratasys Origin One使用獨特的專有分離機制，可以大大減小這些力，從而使用戶可以輕鬆打印類似墊圈的幾何形狀以及較大的橫截面，例如模具。
清潔和後固化。
在設計零件時，必須考慮清潔過程，這一點很重要。
粘性樹脂（如彈性體）將比粘度較低的樹脂（如剛性材料）更難清洗。
非常緻密的晶格也難以清潔-從晶格芯中除去樹脂可能很困難（很耗時）。
概括。
- Stratasys Origin One能夠生產具有與CNC加工和注塑成型相當的特徵和表面質量的最終用途零件，同時還能利用增材製造的設計能力。
- 為增材製造進行設計可幫助公司加速將增材引入生產過程。獲得成功的關鍵是從系統級別退後並重新檢查零件，並針對輕量化，性能和吞吐量優化零件，從而開發更具成本效益和更具吸引力的商業案例。