Sono 3D stampato parti forte?
Le stampanti 3D creano oggetti in modo additivo, rendendo la parte forte quanto il suo strato più debole. Di solito sono più deboli della maggior parte delle altre tecnologie, come le tecniche di fresatura, lo stampaggio a iniezione o le tecniche di colata della resina.
Ci sono molte applicazioni per le quali dobbiamo tenere conto della resistenza strutturale. A causa del modo in cui funziona la tecnologia FDM (Fused Deposition Modelling), le parti che otteniamo non sono forti come le rispettive controparti di stampaggio a iniezione.
Tuttavia, non disperate, ci sono una serie di considerazioni che possiamo incorporare ai nostri progetti e configurazioni al fine di mitigare questo inconveniente.
Possiamo ridurre questi punti deboli impostando la giusta temperatura di estrusione, impostando una percentuale di riempimento più alta, costruendo pareti più spesse, scegliendo il materiale giusto e orientando correttamente la parte sulla piastra di costruzione.
Perché le parti stampate in 3D sono più deboli?
La tecnica additiva con cui una stampante 3D crea oggetti ha una tendenza intrinseca a produrre parti più deboli rispetto ad altri processi di produzione perché deposita uno strato di plastica sopra l’altro che si lega insieme.
Se non ci prendiamo il tempo di configurare correttamente le impostazioni della nostra stampa, ci esponiamo volentieri alla creazione di parti con una debole adesione dello strato.
Le basse temperature, temperature molto diverse tra ogni strato e quello precedente e altri fattori, possono portare a un’adesione molto scarsa e parti deboli complessive.
La produzione sottrattiva, come la fresatura, ad esempio, non ha questo problema poiché inizia con una materia prima solida che viene scolpita nella forma 3D desiderata.
Possiamo anche creare un oggetto tramite stampaggio ad iniezione. Utilizzando questa tecnica, un materiale fuso viene iniettato in uno stampo dove si raffredda e si indurisce prendendo la forma della cavità. Questo processo produce parti solide e resistenti.
Ora che sapete circa la debolezza intrinseca di una stampante 3D, si può sentire la voglia di gettare il vostro apparecchio di nuova acquisizione nel cestino. Prima di farlo, ti consiglio vivamente di leggere il resto dell’articolo e di imparare alcuni semplici modi per rendere le tue parti più forti.
Dovremmo anche considerare che la maggior parte delle nostre parti non saranno utilizzate per costruire il nuovo razzo di SpaceX. Possiamo permetterci di stampare un bambino Yoda un po ‘ più debole però.
Sulla destra: Un bambino Yoda. Anche se carino, può o non può essere fino a standard internazionali di qualità.
Come possiamo migliorare la resistenza di una parte stampata in 3D?
Come accennato in precedenza, ci sono un sacco di piccole modifiche alla configurazione che possiamo usare per rendere la nostra parte più forte in generale. Tra questi, i più importanti sono la percentuale di riempimento, la temperatura di estrusione, lo spessore della parete esterna, la scelta del tipo di filamento corretto e l’impostazione del corretto orientamento del nostro design.
Discutiamo brevemente ciascuno di essi e vediamo come e perché influenzano la nostra stampa!
Percentuale di riempimento
Il riempimento è costituito da un motivo regolare che viene stampato all’interno dell’oggetto e sostituisce quello che altrimenti sarebbe uno spazio vuoto. Funziona come supporto interno per la stampa, non solo impedendo il collasso della parte superiore, ma anche tenendo insieme il guscio esterno.
Prima di avventurarci in questo argomento che mescola l’anima, guarda come sono le diverse percentuali di riempimento:
Come regola generale, un riempimento del 50% aumenterà notevolmente la qualità di stampa e la resistenza. Percentuali di riempimento più elevate mostrano solo aumenti marginali della forza, ma aumentano notevolmente il consumo di filamenti e il tempo di stampa.
segnala questo annuncio Dovresti anche sapere che potremmo configurare il nostro riempimento per seguire diversi modelli, come rettilineo, griglia, triangolare, wiggle*, nido d’ape veloce, nido d’ape completo e altri sperimentali. I pro e i contro di ogni modello sono fuori dallo scopo di questo articolo, ma per lo più starai bene con l’uso di riempimenti rettilinei o griglia.
*Fino ad oggi, non riesco ancora a pensare a un vantaggio del pattern wiggle. Immagino che una volta esistesse uno sviluppatore con un po ‘ di tempo libero e un gusto per forme non ottimali.
Spessore della parete
Lo spessore della parete è la larghezza del guscio più esterno della nostra stampa e determina principalmente la forza complessiva di esso
Molti produttori di filamenti affermano che è sufficiente stampare con gusci esterni da 0,8 mm per avere una stampa forte, ma ho scoperto che pareti così sottili di solito producono stampe deboli. Per ottenere un bambino Yoda resistente, consiglio vivamente di raddoppiare la larghezza a 1,6 mm.Il miglioramento della qualità complessiva sarà molto evidente.
Indipendentemente dallo spessore della parete che si sceglie di utilizzare, si dovrebbe sempre andare con un multiplo del diametro dell’ugello. Ho menzionato 0,8 mm e 1,6 mm perché la maggior parte delle stampanti viene fornita con un ugello da 0,4 mm. Un dottorato acuto e acuto in matematica sarà consapevole dell’incredibile calcolo che ho eseguito sopra!
Impostazione della giusta temperatura
Sebbene la maggior parte dei filamenti utilizzati nella stampa 3D siano una sorta di termoplastico, hanno una composizione chimica diversa. Pertanto, ognuno di essi ha diverse temperature ottimali.
Come regola generale, PLA deve essere impostato ovunque tra 180 C° a 220 C°, ABS tra 210C° e 250C°, PETG tra 220C° e 250C° e Nylon tra 240C° a 260C°.
Se hai acquistato un altro filamento, guarda la sua confezione e probabilmente troverai la temperatura consigliata in base al produttore. In effetti, dimentica le gamme che ti ho detto e guarda sempre la gamma consigliata dai produttori per ogni evenienza.
Dovresti sempre prosperare per trovare la temperatura perfetta per la tua stampante 3D e il filamento, poiché determinerà la qualità dell’adesione dello strato.
Le basse temperature di estrusione portano a una cattiva adesione tra gli strati. Potresti essere tentato di andare dall’altra parte e riscaldare il tuo filamento il più caldo possibile, ma questo ti porterà in tutti i tipi di nuovi problemi che puoi google! Spoiler alert: disordinato stampe, scarsa sbalzi, e nel complesso di bassa qualità.
Ma in generale, se stai cercando di migliorare la forza della vostra stampa, impostando la temperatura leggermente superiore farà in modo che il nuovo strato di legami di plastica estrusa molto meglio con il precedente.
Orientamento della parte
È sempre importante tenere presente che le parti stampate in 3D saranno più forti nel piano parallelo al piano di stampa e più deboli sul piano verticale. Quando si posiziona il design all’interno dell’affettatrice, chiedersi sempre in quali direzioni verrà contattato e a quali forze sarà sottoposto.
Se non sei sicuro della risposta, considera il caso di un cilindro cavo noioso e probabilmente inutile*.
Se lo si stampa con l’orientamento verticale, l’oggetto sarà una sequenza di cerchi sovrapposti l’uno all’altro. Se lo afferri ad ogni estremo e cerchi di piegarlo, sarà abbastanza facile rompere il cilindro.
*Probabilmente dovrei menzionare che nel corso della storia, i cilindri si sono chiaramente dimostrati utili. Questo è chiaramente fuori dallo scopo dell’articolo di oggi, quindi lascerò la prova al lettore.
Potresti essere tentato di pensare di essere incredibilmente forte, e forse lo sei, ma dovresti anche essere consapevole del fatto che hai stampato un cilindro molto debole.
Se hai ancora qualche filamento di ricambio e scegli di stamparlo in orientamento orizzontale, noterai che la parte è più difficile da rompere a causa di come vengono estruse le linee di filamento.
Lo svantaggio di questo posizionamento è che potrebbe essere necessario aggiungere supporti alla stampa a causa degli angoli creati da questo orientamento.
Perché tutto deve essere un compromesso nella stampa 3D? Non c’è pranzo libero in questo hobby!
Utilizzare filamento più forte
Mentre questo può sembrare ovvio, utilizzando un diverso tipo di filamento può fare miracoli in termini di resistenza complessiva.
Tuttavia, non tutte le stampanti sono in grado di stampare con tutti i filamenti che sono là fuori, ma c’è sicuramente alcune alternative che è possibile utilizzare anche su stampanti a prezzi accessibili, come il Ender 3.
Policarbonato e nylon sono considerati come i filamenti più forti attualmente disponibili, e se la stampante in grado di gestire quelli e avete bisogno di una stampa estremamente forte, quindi stampare il vostro oggetto con quelli.
Se stai stampando con PLA, prova PETG poiché è facile da lavorare ed è anche un po ‘ più flessibile e molto più resistente al calore.
Come rendere più forti le parti stampate in 3D
Ecco un breve riassunto su come stampare il modello in modo tale che la sua forza venga aumentata:
- Scegli un modello di riempimento forte (generalmente a nido d’ape).
- Aumentare la percentuale di riempimento (andando oltre il 50% inizierà a produrre rendimenti decrescenti significativi).
- Aumentare lo spessore della parete o del guscio esterno.
- Aumentare la temperatura di stampa con incrementi di 5°C fino a trovare quella migliore.
- Modificare l’orientamento della stampa in modo che le linee del livello siano parallele alle forze che verranno esercitate su di esso.
Conclusione
Come puoi vedere, ci sono molte cose che possiamo fare per migliorare la forza complessiva dei nostri oggetti e superare una debolezza intrinseca della tecnologia che abbiamo scelto.
Se il futuro del mondo dipende da voi di essere in grado di stampare un forte Benchy, ma non si ha il tempo di leggere l’articolo completo, basta fare quanto segue.
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