מתחת לפני השטח: כל מה שחשוב לדעת על מילוי פנימי בהדפסת תלת מימד

מהו מילוי פנימי? מהי המעטפת? האם ניתן להדפיס מודל חלול? האם קיים בכך חסכון? האם המודל יהיה פחות יציב? ומהו שלד גיאומטרי? מאמר מפורט המספק מענה לכל השאלות

מהו מילוי פנימי בהדפסת תלת מימד?

בטכניקות ייצור ותיקות כמו הזרקת פלסטיק בתבנית, מילוי החומר בתבנית הינו אחיד ומוצק ואיננו נתון להגדרה. בטכניקות כמו הצמדת ואקום (Vacum forming) המילוי הפנימי נתון להגדרה אך רק ברמת עובי המעטפת.

לעומת זאת, בהדפסת תלת מימד המילוי הפנימי זמין להגדרה מדוייקת ברמת אחוז החומר וברמת המטריצה. הגדרה זו מסייעת לחסכון במשך ההדפסה ובחומר הגלם הנצרך בתהליך, אך היא מסייעת גם לתכונות ישומיות של ההדפס כגון הדפס הנדרש להיות יציב אך קל משקל.

ההגדרה מתבצעת באופן אוטומטי בתהליך ההדפסה וכך המודל הופך למעטפת המלאה במילוי פנימי בדוגמא של כוורת צפופה.

המודל הופך למעטפת עם מילוי פנימי של כוורת

אם כך, עליי לעצב מודל חלול?

התשובה היא חד משמעית, ממש לא! המונח 'מילוי פנימי' המקובל בתחום ההדפסה בתלת מימד, איננו בא לתאר הגדרה שבאה לשנות את תכנית העיצוב של המודל ולאטום חללים קיימים. טכניקת המילוי הפנימי באה לתת מענה הפוך- כאשר עיצבנו תיבה אטומה הגדרות ההדפסה יסייעו לנו להפחית עלויות וזמן ביצוע תוך יצירת תיבה ייחודית בעלת מעטפת חיצונית שבתוכה מילוי בדוגמא מסוימת הדורשת זמן קצר וכמות חומר מועטה.

ואם אני אעצב קופסא חלולה?

אכן, אם נעצב מודל של קופסא הכוללת עובי דופן מסוים וחלל פנימי, תוכנת ההדפסה תפרש כי אנו מעוניינים גם בהדפסה עצמה לקבל הדפס של קופסא חלולה והיא תבצע זאת במדויק.

במדויק הכוונה כולל כל השגיאות העלולות להיווצר מכך, וישנן שגיאות רבות.

• קופסא חלולה בעלת דפנות בעובי 0.01 נראית נהדר על המסך ותוכנות עיצוב מסוימות לא יתייחסו אליה כשגיאה, אך ברור כי היא לא ניתנת לביצוע באף טכניקת הדפסה. גם מבחינה יישומית, במודל חלול נדרש עובי דופן משמעותי ביותר כדי להתגבר על בעיות יציבות ועמידות.

• קופסא חלולה בעלת גג שטוח רחב, גם אם ניתנת לביצוע, על מנת לשאת את הגג תהליך ההדפסה שלה מחייב בניית תמיכות רבות והתמיכות הללו תהיינה כלואות בתוך חלל הקופסא.

מידע נוסף על תמיכות והסרתן ומידע על הדפסה ללא תמיכות זמין בבלוג שלנו

ניתן לעצב קופסא בעלת עובי דופן וחלל פנימי

אז לא כדאי להדפיס מודל חלול?

ניתן להדפיס מודל חלול, ולעיתים גם ניתן להגיע למצב בו הדפסת מודל חלול תביא חסכון בזמן ובעלויות, אך יש לחשב את עובי הדופן ואת התמיכות:

עובי הדפנות חייב להיות מתאים לטכניקת ההדפסה וליישום העתידי של המודל - ככל שהמודל גדול יותר והשימוש שלו דורש עמידות גבוהה יותר כך נדרש עובי דופן משמעותי יותר, ולעולם לא מתחת עובי 1mm.

במקרה בו גג החלל של המודל דורש תמיכה, יש להוסיף לו מבני תמיכה מתאימים. ניתן להשאיר לתוכנת ההדפסה לתכנן את התמיכות, אך בתנאים:

• במידה ונדרש לנו מודל של קופסא חלולה יש לוודא כי קיים חלון מתאים המאפשר לפרק את התמיכות ולהוציא אותן מהקופסא.

• במידה ולא נדרש לנו מודל חלול ובחרנו כך מטעמי חיסכון, אמנם לא נידרש להוציא את התמיכות אך יש לוודא כי התמיכות עדיין משיגות חסכון לעומת מילוי פנימי.

עובי הדפנות חייב להיות מתאים אך החסכון המושג יפחת

עובי דופן גבוהה יותר לא תהיה סתם חלולה?

בגדול, התשובה נכונה. קיים הבדל קטן מאוד ביציבות בין מודל שעובי הדופן שלו 5mm לבין מודל שעובי הדופן שלו 10mm, בשני המקרים תוכנת ההדפסה תיצור מעטפת המלאה במילוי פנימי בדוגמא של כוורת, ההבדל יתבטא רק בכך שבאיבר עבה יותר הכוורת תהיה גדולה וחזקה יותר.

אך במקרה שלנו הדבר שונה, מכיוון שגם בהדפסת מעטפת ומילוי פנימי עדיין המעטפת היא בעלת עובי מסויים-בדרך כלל 1-2mm כך שעובי דופן של 3.5mm יודפס מלא ויציב ללא כל חלל פנימי והוא ודאי יציב יותר ממודל בעובי דופן של 2.5mm או 1.5mm.

מהו שלד גיאומטרי?

ישנה טכניקה נוספת שיכולה לסייע לנו בהדפסת מודל יציב אך בעובי דופן מינימלית. הטכניקה אמנם מורכבת אך לעיתים היא יכולה להביא תועלת רבה, לדוגמא במודלי-ענק יקרים לביצוע שאינם נדרשים לעמידות מיוחדת מלבד לשאת ביציבות את עצמם, או במודל הדורש עובי דופן נמוכה במיוחד כדי לאפשר חדירת אור או שקיפות.

במקרים אלו כדאי להשקיע תכנון נוסף בעת עיצוב המודל ולכלול בו עובי דופן מינימלי אך להוסיף שלד גיאומטרי שכולל צלעות וקורות חיזוק שיאחזו אליהם את מעטפת המודל כמו קונסטרוקציית פלדה הנושאת מרכב פח.

שלד גיאומטרי יספק מודל יציב בכל עובי דופן

סיכום

הבנה נכונה של המושג מילוי פנימי יכולה לסייע לנו להשיג מודל תקין מצד אחד ומאידך הדפסה יעילה וחסכונית, כבר בשלב תכנון העיצוב כדאי לקחת בחשבון את תהליך ההדפסה ואת היישום הסופי על מנת לתכנן מראש עיצוב מותאם ואופטימלי