Группа малайзийских исследователей провела интересные эксперименты по снижению ребристости поверхностей напечатанных на обычном FDM 3D-принтере моделей с помощью ультразвука.

Ребристость поверхностей – привычный феномен во многих технологиях 3D-печати, объясняемый послойным выращиванием изделий. Особенно наглядно ребристость проявляется в робокастинге и FDM-печати, так как это экструзионные процессы. Полностью победить ребристость невозможно, хотя за счет нанесения более тонких слоев можно снизить визуальную и тактильную заметность. Для получения идеально гладких поверхностей остается прибегать к механической обработке, либо сглаживанию с помощью растворителей или дополнительных покрытий.

Исследователи из Университета имени Султана Зайнала Абидина и Технического университета Малайзии в Малакке попытались добиться более гладких поверхностей за счет изменения самого процесса печати, а именно с помощью ультразвукового воздействия. Эксперименты заключались в установке одного или несколько пьезоэлектрических ультразвуковых преобразователей непосредственно на рабочий столик 3D-принтера, а затем печати на вибрирующей платформе. Опытным аппаратом послужил UP Plus 2 – хорошо известная и ничем не примечательная бюджетная модель настольного FDM 3D-принтера, в данном случае оснащенная вполне стандартным соплом диаметром 0,4 мм. В качестве материала использовался АБС-пластик.

Опыты проводились на трех частотах, выбранных произвольно – 27, 40 и 50 кГц. Эксперименты показали, что итоговая шероховатость поверхностей обратно пропорциональна частоте вибраций, то есть чем выше частота, тем меньше ребристость. Что интересно, линейная зависимость качества поверхностей от количества используемых преобразователей не наблюдалась: лучшие результаты получены с применением одного или четырех преобразователей, тогда как использование двух или трех дало лишь минимальный эффект. Этот момент ученые не объясняют, но можно предположить, что причина так или иначе кроется в удачном или не очень расположении вкупе с интерференцией. Наилучшим вариантом среди опробованных стал один преобразователь, работающий на частоте 50 кГц: шероховатость удалось снизить с 14,4 микрон в контрольной группе до 13,66 мкм в опытной.

Ученые признают, что считать исследование исчерпывающим пока рано: необходимы дополнительные опыты с использованием других материалов, а также моделей с более сложными геометрическими формами, в частности с округлыми поверхностями и разными углами наклона. Ознакомиться с текущими результатами можно в докладе по этой ссылке.

Источник