Sind 3D-gedruckte Teile stark?
3D-Drucker erzeugen Objekte auf additive Weise und machen das Teil so stark wie seine schwächste Schicht. Sie sind in der Regel schwächer als die meisten anderen Technologien, wie Frästechniken, Spritzguss- oder Harzgießtechniken.
Es gibt viele Anwendungen, bei denen wir die strukturelle Festigkeit berücksichtigen müssen. Aufgrund der Funktionsweise der Fused Deposition Modelling (FDM) -Technologie sind die Teile, die wir erhalten, nicht so stark wie ihre jeweiligen Gegenstücke aus dem Spritzguss.
Verzweifeln Sie jedoch nicht, es gibt eine Reihe von Überlegungen, die wir in unsere Designs und Konfigurationen einbeziehen können, um diesen Nachteil zu verringern.
Wir können diese Schwächen reduzieren, indem wir die richtige Extrusionstemperatur einstellen, einen höheren Füllungsprozentsatz einstellen, dickere Wände bauen, das richtige Material auswählen und das Teil richtig auf der Bauplatte ausrichten.
Warum sind 3D-gedruckte Teile schwächer?
Die additive Technik, mit der ein 3D-Drucker Objekte erzeugt, neigt im Vergleich zu anderen Herstellungsprozessen dazu, schwächere Teile auszugeben, da eine Kunststoffschicht über die andere gelegt wird, die sich miteinander verbinden.
Wenn wir uns nicht die Zeit nehmen, die Einstellungen unseres Drucks richtig zu konfigurieren, setzen wir uns bereitwillig der Erstellung von Teilen mit schwacher Schichthaftung aus.
Niedrige Temperaturen, sehr unterschiedliche Temperaturen zwischen jeder Schicht und der vorherigen und andere Faktoren können zu einer sehr schlechten Haftung und insgesamt schwachen Teilen führen.
Die subtraktive Fertigung, wie beispielsweise das Fräsen, hat dieses Problem nicht, da sie mit einem festen Rohmaterial beginnt, das in die gewünschte 3D-Form geschnitten wird.
Wir können ein Objekt auch im Spritzgussverfahren erstellen. Bei dieser Technik wird ein geschmolzenes Material in eine Form eingespritzt, wo es abkühlt und aushärtet und die Form des Hohlraums annimmt. Dieser Prozess gibt feste und starke Teile aus.
Nun, da Sie über die inhärente Schwäche eines 3D-Druckers Bescheid wissen, verspüren Sie möglicherweise den Drang, Ihr neu erworbenes Gerät in den Papierkorb zu werfen. Bevor Sie das tun, würde ich dringend empfehlen, den Rest des Artikels zu lesen und einige einfache Möglichkeiten zu lernen, um Ihre Teile stärker zu machen.
Wir sollten auch bedenken, dass die meisten unserer Teile nicht für den Bau der neuesten Rakete von SpaceX verwendet werden. Wir können es uns jedoch leisten, ein etwas schwächeres Baby Yoda zu drucken.
Auf der rechten Seite: Ein Baby Yoda. Obwohl süß, kann es internationalen Qualitätsstandards entsprechen oder auch nicht.
Wie können wir die Festigkeit eines 3D-gedruckten Teils verbessern?
Wie bereits erwähnt, gibt es viele kleine Konfigurationsänderungen, mit denen wir unser Teil im Allgemeinen stärken können. Unter ihnen sind die wichtigsten Füllungsprozentsatz, Extrusionstemperatur, Außenwandstärke, Auswahl des richtigen Filamenttyps und Einstellung der richtigen Ausrichtung unseres Designs.
Lassen Sie uns kurz auf jeden einzelnen eingehen und sehen, wie und warum sie unseren Druck beeinflussen!
Infill Prozentsatz
Infill besteht aus einem regelmäßigen Muster, das innerhalb des Objekts gedruckt wird und ersetzt, was sonst ein leerer Raum wäre. Es dient als interne Unterstützung für den Druck und verhindert nicht nur das Zusammenfallen der Oberseite, sondern hält auch die Außenhülle zusammen.
Bevor wir uns mit diesem seelenerregenden Thema befassen, schauen Sie sich an, wie verschiedene Füllungsprozentsätze aussehen:
Als Faustregel gilt, dass eine Füllung von 50% Ihre Druckqualität und -festigkeit erheblich erhöht. Höhere Füllungsprozentsätze zeigen nur marginale Festigkeitssteigerungen, erhöhen jedoch den Filamentverbrauch und die Druckzeit erheblich.
report this adYou should also know we could configure our infill to follow different patterns, such as rectilinear, grid, triangular, wiggle*, fast honeycomb, full honeycomb and other experimental. Die Vor- und Nachteile jedes Musters liegen außerhalb des Umfangs dieses Artikels, aber Sie werden meistens mit geradlinigen oder Rasterfüllungen zurechtkommen.
*Bisher kann ich mir noch keinen Vorteil des Wackelmusters vorstellen. Ich denke, es gab einmal einen Entwickler mit etwas Freizeit und einer Vorliebe für suboptimale Formen.
Wandstärke
Die Wandstärke ist die Breite der äußersten Schale unseres Drucks und bestimmt hauptsächlich die Gesamtstärke
Viele Filamenthersteller geben an, dass es ausreicht, mit 0,8 mm Außenschalen zu drucken, um einen starken Druck zu erzielen, aber ich habe festgestellt, dass solche dünnen Wände normalerweise schwache Drucke erzeugen. Um ein widerstandsfähiges Baby Yoda zu erhalten, empfehle ich dringend, die Breite auf 1,6 mm zu verdoppeln. Die Verbesserung der Gesamtqualität wird sehr spürbar sein.
Unabhängig von der gewählten Wandstärke sollten Sie immer ein Vielfaches Ihres Düsendurchmessers verwenden. Ich erwähnte 0,8 mm und 1,6 mm, da die meisten Drucker mit einer 0,4 mm Düse ausgestattet sind. Ein akuter und scharfer Doktor der Mathematik wird sich der unglaublichen Berechnung bewusst sein, die ich oben durchgeführt habe!
Einstellen der richtigen Temperatur
Obwohl die meisten Filamente, die im 3D-Druck verwendet werden, eine Art Thermoplast sind, haben sie eine andere chemische Zusammensetzung. Daher haben sie jeweils unterschiedliche optimale Temperaturen.
Als Faustregel sollte PLA irgendwo zwischen 180 C ° bis 220 C°, ABS zwischen 210C ° und 250C°, PETG zwischen 220C ° und 250C ° und Nylon zwischen 240C ° bis 260C ° eingestellt werden.
Wenn Sie ein anderes Filament gekauft haben, schauen Sie sich die Verpackung an und Sie werden wahrscheinlich die vom Hersteller empfohlene Temperatur finden. Vergessen Sie in der Tat die Bereiche, die ich Ihnen gesagt habe, und schauen Sie sich immer den vom Hersteller empfohlenen Bereich an, nur für den Fall.
Sie sollten immer versuchen, die perfekte Temperatur für Ihren 3D-Drucker und Ihr Filament zu finden, da dies die Qualität der Schichthaftung bestimmt.
Niedrige Extrusionstemperaturen führen zu schlechter Haftung zwischen den Schichten. Sie könnten versucht sein, den anderen Weg zu gehen und Ihr Filament so heiß wie möglich zu erhitzen, aber das wird Sie in alle möglichen neuen Probleme bringen, die Sie googeln können! Spoiler-Alarm: unordentliche Drucke, schlechte Überhänge und insgesamt niedrige Qualität.
Wenn Sie jedoch die Festigkeit Ihres Drucks verbessern möchten, wird die Temperatur etwas höher eingestellt, sodass die neue Schicht aus extrudiertem Kunststoff viel besser mit der vorherigen verbunden wird.
Teileausrichtung
Es ist immer wichtig zu beachten, dass 3D-gedruckte Teile in der Ebene parallel zum Druckbett am stärksten und in der vertikalen Ebene schwächer sind. Wenn Sie Ihr Design innerhalb des Slicers positionieren, fragen Sie sich immer, in welche Richtungen es kontaktiert wird und welchen Kräften es ausgesetzt ist.
Wenn Sie sich bei der Antwort nicht sicher sind, betrachten Sie den Fall eines langweiligen und wahrscheinlich nutzlosen Hohlzylinders*.
Wenn Sie es in vertikaler Ausrichtung drucken, besteht das Objekt aus einer Folge von Kreisen, die übereinander liegen. Wenn Sie es an jedem Extrem packen und versuchen, es zu biegen, ist es ziemlich einfach, den Zylinder zu brechen.
* Ich sollte wahrscheinlich erwähnen, dass sich Zylinder im Laufe der Geschichte eindeutig als nützlich erwiesen haben. Dies liegt eindeutig außerhalb des Geltungsbereichs des heutigen Artikels, daher überlasse ich den Beweis dem Leser.
Sie könnten versucht sein zu denken, dass Sie unglaublich stark sind, und vielleicht sind Sie es, aber Sie sollten sich auch der Tatsache bewusst sein, dass Sie einen sehr schwachen Zylinder haben.
Wenn Sie noch ein Ersatzfilament haben und es in horizontaler Ausrichtung drucken möchten, werden Sie feststellen, dass das Teil aufgrund der Extrusion der Filamentlinien schwerer zu brechen ist.
Der Nachteil dieser Positionierung besteht darin, dass Sie aufgrund der Winkel, die diese Ausrichtung erzeugt, möglicherweise Stützen zum Druck hinzufügen müssen.
Warum muss beim 3D-Druck alles ein Kompromiss sein? In diesem Hobby gibt es kein kostenloses Mittagessen!
Stärkeres Filament verwenden
Während dies offensichtlich erscheinen mag, kann die Verwendung eines anderen Filamenttyps Wunder in Bezug auf die Gesamtfestigkeit bewirken.
Allerdings können nicht alle Drucker mit allen verfügbaren Filamenten drucken, aber es gibt definitiv einige Alternativen, die Sie auch auf erschwinglichen Druckern wie dem Ender 3 verwenden können.
Polycarbonat und Nylon gelten als die stärksten derzeit verfügbaren Filamente, und wenn Ihr Drucker diese verarbeiten kann und Sie einen extrem starken Druck benötigen, drucken Sie Ihr Objekt damit.
Wenn Sie mit PLA drucken, versuchen Sie es mit PETG, da es einfach zu verarbeiten ist und auch etwas flexibler und hitzebeständiger ist.
Wie man 3D-gedruckte Teile stärker macht
Hier ist eine kurze Zusammenfassung, wie Sie Ihr Modell so drucken können, dass seine Festigkeit erhöht wird:
- Wählen Sie ein starkes Füllmuster (in der Regel Waben).
- Erhöhen Sie den Infill-Prozentsatz (wenn Sie über 50% gehen, werden Sie signifikante abnehmende Renditen erzielen).
- Erhöhen Sie die Wand- oder Außenhüllendicke.
- Erhöhen Sie die Drucktemperatur in Schritten von 5°C, bis Sie die beste gefunden haben.
- Ändern Sie die Ausrichtung des Drucks so, dass die Ebenenlinien parallel zu den Kräften sind, die auf ihn ausgeübt werden.
Fazit
Wie Sie sehen können, gibt es viele Dinge, die wir tun können, um die Gesamtstärke unserer Objekte zu verbessern und eine inhärente Schwäche der von uns gewählten Technologie zu überwinden.
Wenn die Zukunft der Welt davon abhängt, dass Sie einen starken Benchy drucken können, aber keine Zeit haben, den vollständigen Artikel zu lesen, gehen Sie einfach wie folgt vor.
Viel Spaß beim Drucken!