S rostoucím počtem možných aplikací aditivní výroby se výrobci 3D tiskových strojů stále více spoléhají na vysoce přesné bezkontaktní senzory.
Tyto senzory měří řadu parametrů, jako je poloha, posun, náklon a teplota při tisku. Zároveň se používají 3D systémy k porovnání reálných rozměrů vytištěných dílů s rozměry v CAD modelu.
Tisk ve 3D, známý jako aditivní výroba, vznikl původně jako nástroj pro rychlou výrobu prototypů. V dnešní době se 3D tisk vyvinul až na takovou úroveň, že se používá nejen k tisku vizuálně i funkčně použitelných prototypů, ale i finálních dílů pro přímé použití.
Díky vypršení platnosti patentů se rozšiřují i tiskové stroje pracující na principu spékání práškové vrstvy, převážně kovové, ale i keramické či plastové. Právě v těchto tiskárnách se používá vysoce přesná senzorika Micro-Epsilon.
V závislosti na konkrétní aplikaci měření na 3D tiskovém stroji je třeba zvolit vhodnou technologii měřicích senzorů. Uvedeme několik příkladů použití senzorů různých měřicích principů.
Sledování náklonu stěrky kapacitními senzory
Ke sledování polohy náklonu stěrky se používají kapacitní snímače vzdálenosti capaNCDT 6200. Dva synchronizované snímače měří s vysokým rozlišením oba konce stěrky a poskytují přesné informace o úhlu jejího naklonění. Tím je zajištěno rovnoměrné stahování vrstvy tiskového prášku a vrstvy konstrukce tištěného objektu jsou tak konzistentní.
Orientace a pozicování tiskové plochy snímači vířivých proudů
Při selektivním laserovém spékání (SLS) se tisková platforma po každém tavicím cyklu sníží o definovanou hodnotu, která odpovídá požadovanému rozlišení v ose Z. Indukční snímače vzdálenosti založené na vířivých proudech eddyNCDT 3005 monitorují tuto plošinu, aby bylo možné paralelně vyrovnat tiskovou hlavu.
Detekce úhlu sklonu a polohy tiskové plochy pomocí lankových snímačů
Snímače vzdálenosti wireSENSOR MK s na víjecím lankem se používají k průběžné kontrole vzdálenosti nosníků tiskové plošiny a tím se určí její náklon. Snímače jsou namontovány mimo tlakovou komoru. Měřicí drát je veden do tlakové komory pomocí kladek. Proto je toto provedení vhodné i pro prostředí s vysokými teplotami a tvorbou prachu. Kompaktní snímače mají velké měřicí rozsahy a mohou detekovat naklonění i při velkých změnách polohy plošiny.
Vysoce přesné konfokální senzory pro sledování polohy tiskové hlavy
Přesné polohování tiskové hlavy je nezbytné zejména pro 3D tisk složitých součástí a pro tisk desek plošných spojů. Konfokální systémy confocalDT se používají ke kontrole polohy s přesností pod mikrometr. Snímače měří vzdálenost s nejvyšší přesností, odolností vůči odleskům kovových materiálů, vysokou tolerancí k úhlu sklonu a zároveň mají vysokou rychlost měření. Díky tomu je možné kontrolovat i dynamické tlakové procesy.
Polohování tiskové hlavy a nastavení ohniska pomocí bodových laserových snímačů
Místo konfokálních snímačů lze k nastavení tiskové hlavy použít i laserové snímače optoNCDT 1420. Výhodou oproti konfokální metodě je delší měřicí rozsah a nižší cena, nevýhodou je nižší přesnost a náročnější konstrukční umístění. Snímače musí být umístěny tak, aby při měření nedocházelo k odleskům nebo zastínění triangulace.
Kalibrace tiskové hlavy v ose Z indukčním snímačem
Pro dosažení opakovatelných výsledků tisku se poloha tiskových hlav v ose Z kalibruje zcela automaticky. Za tímto účelem se tisková hlava přesune do definované polohy a spustí se ve směru osy Z. Indukční snímač induSENSOR DTA zaznamenává pohyb v ose Z s vysokou přesností. Zjištěné údaje o vzdálenosti se naučí řídící jednotka a tisk je díky tomu přesný.
Monitorování teploty tiskového prášku termokamerou
Během laserového spékání pomocí CO2 laserů monitorují termokamery teplotu vrstvy tiskového prášku. Termokamery thermoMETER TIM od Micro-Epsilon mohou být vybaveny různými objektivy optimalizovanými pro příslušnou oblast měření. Vysoká tepelná citlivost umožňuje detekovat i ty nejmenší teplotní odchylky. Tyto vysokorychlostní kamery jsou rovněž schopny zachytit dynamické tiskové procesy. V závislosti na měřené teplotě se používají termokamery se specifickými vlnovými délkami detektoru a/nebo filtry, které zajišťují, že během svařování nedojde k poškození zobrazovacího čipu kamery.
Teplota vrstvy prášku a nosné platformy měřená pyrometrem
K monitorování teplot se kromě termokamer používají miniaturní pyrometry thermoMETER CT od Micro-Epsilon. Snímače jsou namontovány nad vrstvou a zaznamenávají teplotu bez ohledu na to, jak daleko platforma momentálně je. Senzory měří s vysokou spolehlivostí i při vysokých okolních teplotách v prostoru instalace. Výhodou oproti termokamerám je malá velikost a vyšší teplotní odolnost, nevýhoda je měření jen v jednom bodě a není tak možné vytvořit teplotní mapu v celé vrstvě prášku jedním snímačem.
Kontrola rozložení tepla na 3D tištěných dílech termokamerou
Ke kontrole rozložení tepla tištěných součástí se používají termokamery TIM. Ty z bezpečné vzdálenosti zaznamenávají dvourozměrné rozložení tepla a poskytují informace o stabilitě spojů a konstrukcí. Kamery lze použít ke sledování kovových i plastových dílů.
Výpočet dráhy robota při opravných svařovacích procesech profilovým skenerem
Pro výpočet dráhy robota určují laserové skenery scanCONTROL 3010 oblasti, které je třeba svařit. Díky vysokému rozlišení a frekvenci profilů umožňují tyto laserové skenery rychlé opravy.
3D skenování profilovým skenerem před laserovým navařováním / svařováním laserem
Laserové profilové skenery scanCONTROL 2900 se používají k detekci obrysu při laserovém plátování. Tyto skenery zjišťují přesný obrys objektu před nanesením svaru. Naměřená 3D data se používají k přesnému určení trasy pro navedení svařovací hlavy.
Porovnání vytištěné součástky s CAD zadáním pomocí profilového skeneru
Za účelem sledování kvality výroby se vytištěné komponenty kontrolují pomocí skenerů scanCONTROL v provedení s modrým laserem pro lepší odolnost vůči odleskům kovových dílů. Součástky se oskenují přejetím pod skenerem, které zajišťuje například lineární posuv. Z laserových profilů se vytvoří 3D obraz, který se následně porovná s daty CAD.
Vysoce přesné 3D měření pomocí snímače surfaceCONTROL při výstupní kontrole
Ke kontrole rozměrové přesnosti vytištěných dílů se používají 3D skenery povrchu surfaceCONTROL. Ty vytvářejí snímky součástí s vysokým rozlišením ve velmi krátkém čase. Výkonný software 3DInspect od společnosti Micro-Epsilon vyhodnocuje mračna bodů a vytváří z nich výstupy s možností vyhodnocení OK/nOK na základě zadaných tolerancí.
Pro více informací navštivte webové stránky www.micro-epsilon.cz popřípadě zavolejte na číslo +420 381 412 011 nebo napište na Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
