实验室里那台老光固化,教给我的三件事

上周整理实验台,翻到学生三个月前丢在这儿的打印件,翘得像从热带捞出来的船板。

卡了三周的零件卡点

那组学生做上肢穿戴夹具,要轻量化,一开始嫌CNC铣加工余料多,重量降不下来,主动提要用光固化打整体结构,我当时还夸他们思路活。

他们按之前查的文献选了2mm壁厚,打完取下来,刚放到通风橱吹了一晚上,第二天来就弯了快3度,戴在模型上卡不住。

学生一开始换了硬树脂,还是歪。又加了壁厚到3mm,重量上去了,还是翘。卡了三周,天天蹲打印机旁边试,人都熬蔫了。

问题出在哪?不是树脂不对,也不是壁厚不对,是他们根本没考虑后固化收缩的不均匀性,实心部分和薄壁的收缩率差一倍都不止,你做整体镂空结构,壁厚均匀反而更容易翘,因为骨架收缩拉着薄壁走。

光固化3D打印上肢穿戴夹具原型零件
光固化3D打印上肢穿戴夹具原型零件

我当时跟着蹲了一下午,摸了摸那些废件,突然反应过来,我们上课讲收缩率,都是给个平均数值,从来没说过不同结构收缩率不一样。对吧?

改了三次的设计准则

之前我们给学生的设计手册里,光固化部分就一页,写着“结构壁厚不小于1.5mm,避免大平面薄壁”,说实话,这就是抄来的八股,根本没用。

不同机器的曝光精度不一样,不同树脂的收缩率从千分之几到百分之五都有,你给个死参数不是坑人吗?

第一次改,我把死参数删了,改成“根据自身设备和树脂做预实验”,还是不对,学生哪知道怎么做预实验?

第二次改,加了一个测试表格,让学生打三个不同壁厚的样条测变形,结果又有学生说,我做的零件形状不一样,测样条有用吗?

哦,对啊。样条是规则的,你做的不规则曲面结构,收缩根本不一样。

第三次改,才改成现在这个样子:先做零件的1:5缩小原型,整体打出来,放24小时测变形,再放大调整壁厚,哪里翘就给哪里加局部加强,不要全零件加厚。

光固化打印不同壁厚零件变形对比试样
光固化打印不同壁厚零件变形对比试样

不过话说回来,改这个准则的时候我也犯嘀咕,这么搞是不是太费时间?一节课四十分钟,哪够学生打样等二十四小时?后来一想,我们教机械设计,本来就不是教学生赶进度出报告,是教出能用的东西对吧?原来那种一节课出结果的实验,都是演给老师看的,学生学不到真东西。

重新调整的实验环节

重新调整的实验环节
重新调整的实验环节

这个学期开创新实训,我把原来“原理讲解-绘制CAD-打印出件-写报告”的顺序全换了。

现在第一节课,先抱出一箱子废打印件,让学生挨个摸,挨个量变形量,翘的弯的缩孔的都有,全是之前学生打废的件。摸完了,让他们自己说,什么样的结构容易出问题,为什么会出问题,我只在旁边补两句。

然后给每人一块料,打三个不同结构的小试片,自己测收缩,自己记数据,然后再回去改自己的设计。

上次有个学生做医用手术定位导板,一开始打出来变形0.8mm,超过要求的0.2mm,他自己测了收缩之后,把定位孔的尺寸提前放了0.5mm的余量,第二次打出来精度刚好。他说,原来光固化不是点个按钮就完事,设计的时候就要把打印的变形算进去。这句话比我讲十节课都有用。

我教快十年机械设计,最近越来越觉得,很多新的加工工艺,教材跟不上就算了,上课还拿着老一套教学生,说光固化就是做手板,不能做功能件,这都是哪年的老黄历了?现在很多小批量的定制功能件,光固化做得比CNC还顺,成本还低,我们不教学生真东西,学生出去干活还得重新学,那我们上课教的是什么?

今天又有学生抱了个打废的件过来找我,翘了一点,我让他回去切个槽释放内应力试试,他蹦蹦跳跳走了。阳光落在实验台那堆废件上,亮得晃眼。比PPT上印的公式好看多了。

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