Распылитель цианокрилатного клея для упрочнения прототипов полученных на порошковых 3d принтерах
0
Добавил: IvanNosov (Связаться с автором)
Made in: Фаблаб Вектор
Описание
1. Описание проекта
После того как 3d принтер семейства ZCorp закончил очередную работу я извлек готовый прототип и подготовил его к обработке в камере для удаления лишнего порошка. Я уже приловчился за месяц работы в лаборатории делать это быстро и очень аккуратно, т.к получавшиеся на нем модели до обработки были хрупкими, важно было ничего не повредить (Рисунок 1).
После такой обработки прототип должен быть помещен в сушильный шкаф, в котором он должен нагреться до 50-60 градусов для того, чтобы при дальнейшей обработке цианокрилатный клей лучше пропитывал весь прототип и соответственно его упрочнял.
Данная процедура упрочнения цианокрилатным клеем по рекомендации изготовителя оборудования компании Zcorporation предусматривала два способа:
Первый способ обработка окунанием – в данном способе прототип по-гружается в ванну (рисунок 2) с цианокрилатным клеем на несколько секунд, далее прототип протирается салфетками от лишнего клея, который остается на всей поверхности прототипа.
Данный способ используют все пользователи порошковых 3dпринтеров от ZCorp. Он имеет ряд преимуществ и недостатков.
НЕДОСТАТКИ:
1) Большой расход цианокрилатного клея, т.к. много клея остается на салфетках, при помощи которых протирается прототип после его окунания в ванну. Стоимость клея 1л составляет порядка 10-12 тыс.руб.
2) Необходим большой запас цианокрилатного клея, т.е чем больше по размерам прототип, тем больший обьем цианокрилатного клея необходим на его обработку окунанием.
3) Токсичность, т.е обработку нужно вести в шкафу, оборудованном вытяжной системой и пользоваться средствами индивидуальной защиты.
ДОСТОИНСТВА:
1) Высокая производительность, т.е затрачивается малое время на проведение обработки.
Вторым способом является способ капельной обработки, при котором прототип обрабатывается из емкости с тонким наконечником. При сжимании стенок емкости цианокрилатный клей выходит из наконечника капельками или тонкой струей.
НЕДОСТАТКИ:
1) Частичная обработка прототипа, т.е все равно останутся необработанные участки поверхности.
2) Cкорость обработки, которая превышает по времени способ окунания минимум в 10 и более раз.
3) Токсичность, т.е обработку нужно вести в шкафу, оборудованном вытяжной системой и пользоваться средствами индивидуальной защиты.
4) Разводы, т.е после обработки на прототипе видны разводы, особенно это заметно на цветных прототипах.
ДОСТОИНСТВА:
2) Более низкий расход цианокрилатного клеяпо сравнению со способом №1.
Итак, как было написано ранее, первый способ получил самое широкое применение пользователей 3dпринтеров семейства Zcorp, однако ключевые недостатки это повышенный расход дорогого цианокрилатного клея и токсичность процесса.
Я обычно использовал способ окунания, и он меня всегда не устраивал!!!
Данный способ требует небольшой ловкости и опыта, однако, даже приловчившись вести такую обработку, иногда бывают и неудачи, например не успел протереть салфеткой какую-нибудь грань или участок на прототипе, клей остался на нем и больше салфеткой он не сотрется. Внешний вид у таких прототипов далеко не самый лучший. Или еще, обрабатываешь тонкостенный прототип, и чуть сжал пальцами при обработке салфеткой, и все – тонкостенные элементы погнулись, или еще хуже – тонкая плоская стенка превращается в криволинейную. Поэтому приходилось перепечатывать прототип на 3dпринтере и все повторять заново.
Откопав в гараже старый дедушкин, но хорошо сохранившийся краскопульт я задумал распылить используемый у нас в лаборатории Z-Bond90.
Исход данного способа — поработать успел 5 минут и все! Краскопульт забит клеем напрочь! Чистить пришлось очень долго и нудно!
Самое интересное, что мысль еще раз попробовать этим способом обработать просто приводила в ужас, т.к. не очень-то и хотелось чистить краскопульт снова.
Итак в чем проблема? А она заключается в том, что этот клей при контакте с воздухом ну очень быстро застывает и забивает даже самые не маленькие дюзы в краскопульте. С мыслями по данной тебе ходил пару дней и потом задался вопросом с почему краскопульт такой сложный, т.е в нем так много запчастей! Ведь можно обойтись «малой кровью» и сделать распылитель простой и надежный! Требования к разрабатываемой системе были следующие:
Таким образом, был разработан распылитель, в котором клей из контейнера втягивается в струю подаваемого воздуха под действием разрежения, которое создается этой же струей воздуха за счет увеличения ее скорости при прохождении через сужение сопла.
В контейнер с клеем опущена трубка, второй конец которой выведен в воздушную струю, а сам контейнер с клеем имеет отверстие, связанное с корпусом распылителя и с атмосферой. Поскольку атмосферное давление выше, чем давление в воздушной струе, клей поднимается по трубке из контейнера и распыляется воздухом. Сверху корпуса расположено отверстие эжектора, которое служит клапаном для начала распыления и окончания.
Изменение количества подаваемого клея (распыл) регулируется изменением объема рабочей камеры, путем закручивания или выкручивания распыляющего наконечника.
Далее, по 3dмоделям было получено несколько экспериментальных образцов распылителя с различными параметрами методом стереолитографии, спасибо за это ребятам из компании Cybercom г.Москва. Наша лаборатория является их партнерами. Из четырех образцов мы остановились на самом удачном (рисунок 3).
Потом был процесс сборки и настройки новой системы обработки цианокрилатным клеем Z-Bond!
Она включает в себя: камеру для обработки деталей 1, компрессор 2, соединительные шланги 3, распылитель низкого давления 4, соединительные узлы и переходники 5, средство для чистки устройства распылителя.
Далее, я собрал полнофункциональную установку (рисунок 4.1).
Итак, обработка прототипов на новом оборудовании происходит в хорошо герметизированной и освещаемой камере с открытым обзором рабочего поля, что позволяет более тщательно контролировать процесс и допускать минимум огрехов при обработке прототипа. Дополнительно в рабочей зоне установлено лампа освещения. Обработка детали осуществляется распылителем (рисунок 6), благодаря которому мы можем с легкостью регулировать норму распыла, что позволит нам многократно улучшить качество обработки (рисунок 7). Опытным путем было доказано, что при обработке деталей по данной технологии мы производим экономию очень дорогого расходного материала-клея в 5-7 раз.
Более того, предложенная конструкция распылителя позволяет вести сеанс обработки до 25 минут, за которые можно обработать ну очень много прототипов J. Распылитель не забивается долгое время, а после работы с ним легко очищается от остатков клея!
С точки зрения эффективности, эргономики, простоты конструкции и стоимости данного устройства, мы можем с уверенностью заявить, что более эффективного и дешевого способа обработки прототипов полученных на принтерах ZСorpне существует.
После того как 3d принтер семейства ZCorp закончил очередную работу я извлек готовый прототип и подготовил его к обработке в камере для удаления лишнего порошка. Я уже приловчился за месяц работы в лаборатории делать это быстро и очень аккуратно, т.к получавшиеся на нем модели до обработки были хрупкими, важно было ничего не повредить (Рисунок 1).
После такой обработки прототип должен быть помещен в сушильный шкаф, в котором он должен нагреться до 50-60 градусов для того, чтобы при дальнейшей обработке цианокрилатный клей лучше пропитывал весь прототип и соответственно его упрочнял.
Данная процедура упрочнения цианокрилатным клеем по рекомендации изготовителя оборудования компании Zcorporation предусматривала два способа:
Первый способ обработка окунанием – в данном способе прототип по-гружается в ванну (рисунок 2) с цианокрилатным клеем на несколько секунд, далее прототип протирается салфетками от лишнего клея, который остается на всей поверхности прототипа.
Данный способ используют все пользователи порошковых 3dпринтеров от ZCorp. Он имеет ряд преимуществ и недостатков.
НЕДОСТАТКИ:
1) Большой расход цианокрилатного клея, т.к. много клея остается на салфетках, при помощи которых протирается прототип после его окунания в ванну. Стоимость клея 1л составляет порядка 10-12 тыс.руб.
2) Необходим большой запас цианокрилатного клея, т.е чем больше по размерам прототип, тем больший обьем цианокрилатного клея необходим на его обработку окунанием.
3) Токсичность, т.е обработку нужно вести в шкафу, оборудованном вытяжной системой и пользоваться средствами индивидуальной защиты.
ДОСТОИНСТВА:
1) Высокая производительность, т.е затрачивается малое время на проведение обработки.
Вторым способом является способ капельной обработки, при котором прототип обрабатывается из емкости с тонким наконечником. При сжимании стенок емкости цианокрилатный клей выходит из наконечника капельками или тонкой струей.
НЕДОСТАТКИ:
1) Частичная обработка прототипа, т.е все равно останутся необработанные участки поверхности.
2) Cкорость обработки, которая превышает по времени способ окунания минимум в 10 и более раз.
3) Токсичность, т.е обработку нужно вести в шкафу, оборудованном вытяжной системой и пользоваться средствами индивидуальной защиты.
4) Разводы, т.е после обработки на прототипе видны разводы, особенно это заметно на цветных прототипах.
ДОСТОИНСТВА:
2) Более низкий расход цианокрилатного клеяпо сравнению со способом №1.
Итак, как было написано ранее, первый способ получил самое широкое применение пользователей 3dпринтеров семейства Zcorp, однако ключевые недостатки это повышенный расход дорогого цианокрилатного клея и токсичность процесса.
Я обычно использовал способ окунания, и он меня всегда не устраивал!!!
Данный способ требует небольшой ловкости и опыта, однако, даже приловчившись вести такую обработку, иногда бывают и неудачи, например не успел протереть салфеткой какую-нибудь грань или участок на прототипе, клей остался на нем и больше салфеткой он не сотрется. Внешний вид у таких прототипов далеко не самый лучший. Или еще, обрабатываешь тонкостенный прототип, и чуть сжал пальцами при обработке салфеткой, и все – тонкостенные элементы погнулись, или еще хуже – тонкая плоская стенка превращается в криволинейную. Поэтому приходилось перепечатывать прототип на 3dпринтере и все повторять заново.
Откопав в гараже старый дедушкин, но хорошо сохранившийся краскопульт я задумал распылить используемый у нас в лаборатории Z-Bond90.
Исход данного способа — поработать успел 5 минут и все! Краскопульт забит клеем напрочь! Чистить пришлось очень долго и нудно!
Самое интересное, что мысль еще раз попробовать этим способом обработать просто приводила в ужас, т.к. не очень-то и хотелось чистить краскопульт снова.
Итак в чем проблема? А она заключается в том, что этот клей при контакте с воздухом ну очень быстро застывает и забивает даже самые не маленькие дюзы в краскопульте. С мыслями по данной тебе ходил пару дней и потом задался вопросом с почему краскопульт такой сложный, т.е в нем так много запчастей! Ведь можно обойтись «малой кровью» и сделать распылитель простой и надежный! Требования к разрабатываемой системе были следующие:
- Обеспечение возможности регулируемого распыления клея
- Простота, легкость и быстрота очистки распылителя
- Обеспечение более комфортных и безопасных условий работы
Таким образом, был разработан распылитель, в котором клей из контейнера втягивается в струю подаваемого воздуха под действием разрежения, которое создается этой же струей воздуха за счет увеличения ее скорости при прохождении через сужение сопла.
В контейнер с клеем опущена трубка, второй конец которой выведен в воздушную струю, а сам контейнер с клеем имеет отверстие, связанное с корпусом распылителя и с атмосферой. Поскольку атмосферное давление выше, чем давление в воздушной струе, клей поднимается по трубке из контейнера и распыляется воздухом. Сверху корпуса расположено отверстие эжектора, которое служит клапаном для начала распыления и окончания.
Изменение количества подаваемого клея (распыл) регулируется изменением объема рабочей камеры, путем закручивания или выкручивания распыляющего наконечника.
Далее, по 3dмоделям было получено несколько экспериментальных образцов распылителя с различными параметрами методом стереолитографии, спасибо за это ребятам из компании Cybercom г.Москва. Наша лаборатория является их партнерами. Из четырех образцов мы остановились на самом удачном (рисунок 3).
Потом был процесс сборки и настройки новой системы обработки цианокрилатным клеем Z-Bond!
Она включает в себя: камеру для обработки деталей 1, компрессор 2, соединительные шланги 3, распылитель низкого давления 4, соединительные узлы и переходники 5, средство для чистки устройства распылителя.
Далее, я собрал полнофункциональную установку (рисунок 4.1).
Итак, обработка прототипов на новом оборудовании происходит в хорошо герметизированной и освещаемой камере с открытым обзором рабочего поля, что позволяет более тщательно контролировать процесс и допускать минимум огрехов при обработке прототипа. Дополнительно в рабочей зоне установлено лампа освещения. Обработка детали осуществляется распылителем (рисунок 6), благодаря которому мы можем с легкостью регулировать норму распыла, что позволит нам многократно улучшить качество обработки (рисунок 7). Опытным путем было доказано, что при обработке деталей по данной технологии мы производим экономию очень дорогого расходного материала-клея в 5-7 раз.
Более того, предложенная конструкция распылителя позволяет вести сеанс обработки до 25 минут, за которые можно обработать ну очень много прототипов J. Распылитель не забивается долгое время, а после работы с ним легко очищается от остатков клея!
С точки зрения эффективности, эргономики, простоты конструкции и стоимости данного устройства, мы можем с уверенностью заявить, что более эффективного и дешевого способа обработки прототипов полученных на принтерах ZСorpне существует.
0 комментариев