Pour la première version, voir imprimante 3D métal open source (il s'agit en fait de la version 3, bien que nous en utilisions deux - c'est mieux alors commencez ici)
Contenu
- 1 Nomenclature et plans
- 2 Logiciel
- 3 Applications
- 4 Voir également
- 5 Notes pour les utilisateurs
- 6 Sécurité
Nomenclature et plans
- https://osf.io/ytvgm/ (inclut OpenSCAD, STL et BOM)
Logiciel
- Franklin
- Améliorations du slicer et du processus pour l'impression 3D métallique open source basée sur GMAW - mieux
- Plugin de découpe d'impression métallique 3D
- Analyseur d'arc open source : surveillance multi-capteurs de la fabrication additive à arc filaire
- Optimisation par essaim de particules des paramètres d'impression pour l'impression 3D métallique open source basée sur TIG
Applications
Voir également
- Applications de l'impression 3D métallique open source basée sur GMAW
- Mécanismes de libération du substrat pour l'impression 3D de métaux en aluminium soudés à l'arc sous gaz - comment retirer votre impression du substrat avec un marteau
- Moniteur de tension et de courant open source à faible coût pour l'impression 3D de soudure à l'arc sous gaz-métal
- Développement d'un alliage hypoeutectique aluminium-silicium pour l'impression 3D basée sur GMAW à l'aide de moulages en coin
- Laboratoire open source
- Impression 3D open source d'OSAT
- Analyse économique du cycle de vie de la fabrication distribuée avec des imprimantes 3D open source
- Impacts environnementaux de la fabrication distribuée issue de l'impression 3D de composants et de produits polymères
- Construire des équipements de recherche avec du matériel gratuit et open source
- Université de Technologie de Delft - MIG+ Prusa I3
- Weld 3D - 1er spin-off commercial (semble mort, voir copie archivée )
- voir la littérature sur la « fabrication additive à arc filaire » (WAAM)
- Mini Metal Maker - Imprimante 3D conçue spécifiquement pour l'argile métallique qui est ensuite cuite - Instructions de construction à 25 $ donc quasi open source
- Plugin de découpe d'impression métallique 3D
- Formation in situ de mécanismes de libération de substrat pour l'impression 3D de métaux soudés à l'arc sous gaz métallique
- Surveillance et contrôle intégrés de la tension et du courant de l'imprimante 3D Open Source à rotule magnétique soudée à l'arc métallique sous gaz
- Nettoyage des substrats en aluminium pour l'impression 3D : MOST
- Utilisation d'un delta inverse pour imprimer à la cire pour le moulage de métal
Notes pour les utilisateurs
Contexte du système
Pour l'imprimante à base delta entièrement métallique, le mécanisme d'entraînement utilisait trois moteurs pas à pas NEMA17 (couple de 5,5 kg-cm) avec des vis mères intégrées dans leurs arbres, ne nécessitant aucun accouplement entre les moteurs et les vis mères. Les vis à filetage trapézoïdal avaient un pas de 5 mm et mesuraient 300 mm de longueur. Les trois moteurs étaient disposés verticalement sur un cercle de 394 mm, espacés de 120°. En général, la platine à 3 axes était basée sur une conception de robot industriel delta couramment utilisée pour les opérations de prélèvement et de placement, à l'exception de la possibilité d'un mouvement plus important dans la direction z. Le contrôle était assuré par un contrôleur basé sur Arduino . Le micrologiciel Franklin (logiciel résidant sur le microcontrôleur de l'imprimante) contrôlait le mouvement de l'imprimante, traduisant les commandes d'un serveur d'imprimante exécuté sur un ordinateur hôte. L'ordinateur hôte, à son tour, servait d'interface Web à partir de laquelle l'utilisateur final pouvait contrôler le mouvement de la scène, mettre en file d'attente les travaux d'impression et apporter des modifications à la configuration.
Une alternative est d'acheter un produit proposé par l'un de nos partenaires, CNC Router Parts . Plutôt qu'une toupie, fixez un pistolet à souder. Ce système est beaucoup plus cher que l'imprimante à base delta MOST, mais il vous permet une zone d'impression plus grande (ou plusieurs zones d'impression) et vous pouvez utiliser une plaque de refroidissement pour aider à extraire la chaleur. Franklin peut également être utilisé pour contrôler cette configuration d'imprimante.
Unité de soudure
Si vous choisissez entre un Millermatic 190 ou un Millermatic 140, nous recommandons le 190. Il se comporte bien mieux avec les longs cycles d'impression qui existent avec l'impression 3D. Cependant, si vous disposez du budget nécessaire pour acheter une soudeuse MIG qui vous permettra d'impulsionner l'arc et/ou de contrôler la forme d'onde, utilisez-la par tous les moyens. Nous utilisons un pistolet à souder Miller Spoolmate standard pour le soudage de l'aluminium. Pour le soudage de l'acier, nous utilisons un pistolet à souder M-100, également de Miller, notre partenaire du projet America Makes. Vous pouvez voir ce que vous faites avec ces soudeurs à faible coût en utilisant ceci :
Logiciel/micrologiciel
Nous avons initialement modélisé nos pièces dans OpenSCAD , les avons découpées à l'aide de Cura et avons utilisé un firmware développé en interne connu sous le nom de Franklin . Vous pouvez utiliser n'importe quel logiciel de modélisation 3D qui vous permet d'exporter la pièce sous forme de fichier .STL (par exemple FreeCAD ). Si vous choisissez d'utiliser Cura, il peut être avantageux de télécharger notre plug-in Cura. Ce plug-in a contribué à transformer Cura d'un logiciel de découpage traditionnellement basé sur le plastique en un logiciel basé sur le métal ; les chemins d'impression qui permettent d'imprimer des pièces en plastique ne fonctionnent souvent pas avec le métal. Nous travaillons actuellement sur un métal-Cura qui va bien au-delà du plug-in.
Si vous utilisez Cura, vous devez examiner manuellement le GCode produit car il peut parfois y avoir des artefacts étranges dans le code. Alternativement, vous pouvez écrire votre GCode manuellement. Il n’existe actuellement aucun logiciel de découpage open source idéal et peu coûteux, parfaitement adapté au métal. Un étudiant diplômé développe actuellement un logiciel de découpage, mais il n'est pas prêt à être distribué. Notre site Franklin contient des informations concernant le téléchargement et l'utilisation de Franklin pour contrôler le mouvement de l'imprimante. Au bas du site Franklin se trouve un lien vers notre article récemment publié sur Franklin qui contient tous les détails dont vous aurez besoin pour comprendre son fonctionnement.
Choix du substrat et nettoyage
Nous imprimons à la fois l'aluminium et l'acier sur des tôles d'acier A36 de 1/4" d'épaisseur usinées à ~6"x6" avec des coins arrondis. Nous imprimons de l'aluminium sur de l'acier car cela fournit une interface faible afin que les échantillons d'aluminium puissent être retirés du substrat à la main ou avec un marteau. Si vous avez les fonds, vous pourrez peut-être également obtenir le même effet en imprimant de l'acier sur du titane (ou sur tout matériau dans lequel les métaux à base de fer forment des phases fragiles). D'autres méthodes pour l'acier et l'aluminium sont abordées dans nos articles :
- Mécanismes de libération du substrat pour l'impression 3D de métaux en aluminium soudés à l'arc sous gaz - comment retirer votre impression du substrat avec un marteau
- Formation in situ de mécanismes de libération de substrat pour l'impression 3D de métaux soudés à l'arc sous gaz métallique
Si vous utilisez l'un de ces mécanismes de libération du substrat, gardez à l'esprit que la première couche aura un aspect et un son épouvantables - le but ici EST d'obtenir une mauvaise soudure. Cela se corrige dans les couches suivantes.
Il est important de nettoyer les substrats avant utilisation pour éviter la porosité et les problèmes de formation d'arc de soudure. Nous dégraissons les supports puis les possons doucement avec un tampon scotch brite. Une abrasion douce élimine les oxydes et la saleté sans les broyer davantage dans le substrat. L'utilisation des tampons Scotch Brite est controversée dans la communauté du soudage - certains ne jurent que par eux, d'autres les évitent complètement, mais nous avons eu beaucoup de succès en les utilisant. Nous rinçons les substrats avec de l'isopropyle et les laissons sécher complètement à l'air avant utilisation. L'utilisation d'air comprimé n'est pas recommandée car de nombreuses sources d'air comprimé contiennent de l'humidité. L'humidité peut introduire de la porosité dans les soudures.
Voir aussi : Nettoyage des substrats en aluminium pour l'impression 3D : MOST
Alliages de soudure
Utilisez des alliages de soudure de bonne qualité ! À l’origine, nous utilisions les alliages de soudure les moins chers que nous pouvions trouver sur Internet. Tous les fabricants ne nettoient pas les oxydes ou les fluides d'extraction de leur fil de soudure, ce qui peut affecter considérablement la qualité de la soudure. Pour l'aluminium, AlcoTec et Hobart sont des fournisseurs de qualité dont nous avons imprimé avec succès. Les alliages aluminium-silicium (4043, 4943 et 4047) semblent être les plus faciles à imprimer. Le fil de 0,030" de diamètre est le plus facile à travailler, bien que vous puissiez développer des stratégies pour utiliser des diamètres de fil plus grands.
Paramètres de soudure et d'impression de l'aluminium
Paramètres de soudure et d'impression de l'aluminium
Les paramètres de soudure dépendent de la soudeuse utilisée et de la pièce imprimée. Pour un bloc de test de 1"x1,25"x4", nous avons trouvé que les paramètres suivants constituent un bon point de départ pour les pièces multicouches :
- Puissance de soudure : Faible – un réglage de « 1 » sur le Millermatic 190
- Vitesse d'alimentation du fil : "55" sur le Millermatic 190 ~ 125 mm/sec
- Vitesse d'impression : 10 mm/sec
- Dépassement du fil (distance entre la pointe du pistolet à souder et la pièce) : 10 mm
- Gaz de protection : Ar pur à un débit de 0,24 L/sec. Ce chiffre pourrait être augmenté mais je ne diminuerais pas ce chiffre.
- Hauteur de la couche : ~2-3 mm
- Espacement latéral des perles : ~2-4 mm
- Pause après chaque couche : 60 s
Avec l'aluminium, vous combattez la chaleur ; l'aluminium a tendance à chauffer facilement et à rester chaud. Dans les grandes pièces multicouches, vous souhaitez minimiser l’apport de chaleur dans la pièce. En soudage, l'apport de chaleur est directement proportionnel au soudage et inversement proportionnel à la vitesse de soudage et à la sortie du fil. Augmentez la puissance pour augmenter l'apport de chaleur, augmentez la vitesse ou la sortie des fils pour diminuer l'apport de chaleur. Les paramètres donnés ci-dessus ne sont pas idéaux pour les pièces monocouches, mais ont été optimisés pour les pièces multicouches. Pour les couches simples, augmentez la puissance et le débit de fil.
Paramètres de soudure et d'impression de l'acier
L'acier est relativement plus facile à travailler. Nous recommandons les paramètres de départ suivants :
- Puissance de soudage : 5 volts sur le Millermatic 190
- Vitesse d'alimentation du fil : "29" sur le Millermatic 190 ~ 25 mm/sec
- Vitesse d'impression : 7 mm/sec
- Dépassement du fil (distance entre la pointe du pistolet à souder et la pièce à souder) : 10 mm
- Gaz de protection : C25 à 30 CFH (pieds cubes par heure)
- Hauteur de couche : 2 mm
- Espacement latéral des perles : 1 mm
- Pause après chaque couche : au moins 60 s
Vous devez nettoyer la buse et la tête du pistolet à souder des éclaboussures pendant la pause après chaque couche. Veuillez vous assurer que les trous pour le gaz de protection ne sont pas obstrués par des projections.
Prévenir la porosité
Les environnements humides contribuent de manière significative à la porosité des soudures. Si vous pouvez retirer le système du rez-de-chaussée d'un bâtiment, utiliser un déshumidificateur ou éviter d'imprimer les jours très humides, vos niveaux de porosité seront plus faibles. Garder les substrats et les fils propres contribuera également grandement à de bonnes impressions. Choisissez des alliages de soudure de bonne qualité. Des produits tels que des gelées de buses sont disponibles dans la plupart des quincailleries. Vous pouvez les utiliser pour empêcher l'accumulation de projections près du tube contact (garantissant un flux constant et uniforme de gaz de protection), mais l'utilisation de ces gelées est communément connue dans la communauté du soudage pour augmenter la porosité des soudures.
Sécurité
Veuillez consulter la section sur la sécurité de notre conception originale . Toutes les mesures de sécurité que l'on pourrait prendre pour le soudage doivent également être respectées pour l'impression 3D par soudure. L'arc peut provoquer des coups de soleil et une exposition à long terme a été associée au cancer de la peau et au cancer de la thyroïde. Regarder l'arc peut entraîner des maux de tête très douloureux et des lésions oculaires. Les masques de soudure et les rideaux de soudure empêchent cela. Le soudage produit des fumées et l’impression 3D basée sur les soudures produit plus de fumées que le soudage moyen. Imprimez dans un endroit bien ventilé. Nous imprimons sous une hotte. Gardez le chemin vers le sol propre et exempt de débris/oxydes. Dans notre imprimante basée sur le delta, le chemin vers la terre est le mécanisme de serrage métallique qui maintient le substrat en place. Avant de mettre un substrat sur l'imprimante, c'est une bonne idée de nettoyer les pinces avec une lime métallique et/ou du papier de verre. Le soudeur trouvera du terrain ; contrôlez le chemin que vous souhaitez qu'il emprunte jusqu'au sol pour éviter d'endommager l'équipement.
En cas de doute, parcourir les forums de soudage en ligne et la documentation sur le soudage peut s'avérer extrêmement utile. Les solutions standard utilisées en soudage se traduisent souvent bien par l’impression 3D basée sur la soudure.