zijn 3D-geprinte onderdelen sterk?
3D-printers maken objecten op een additieve manier, waardoor het onderdeel zo sterk is als de zwakste laag. Ze zijn meestal zwakker dan de meeste andere technologieën, zoals frezen technieken, spuitgieten of hars gieten technieken.
er zijn veel toepassingen waarvoor we rekening moeten houden met structurele sterkte. Door de manier waarop Fused Deposition Modelling (FDM) technologie werkt, zijn de onderdelen die we verkrijgen niet zo sterk als hun respectieve spuitgiet tegenhangers.Echter, wanhoop niet, er zijn een aantal overwegingen die we kunnen opnemen in onze ontwerpen en configuraties om dit nadeel te verzachten.
we kunnen deze zwakke punten verminderen door de juiste extrusietemperatuur in te stellen, een hoger insteekpercentage in te stellen, dikkere wanden te bouwen, het juiste materiaal te kiezen en het onderdeel goed te oriënteren op de bouwplaat.
Waarom zijn 3D-geprinte delen zwakker?
de additieve techniek waarmee een 3D-printer objecten maakt, heeft een inherente neiging om zwakkere onderdelen te produceren in vergelijking met andere productieprocessen, omdat het een laag plastic op de andere legt die aan elkaar bindt.
als we niet de tijd nemen om de instellingen van onze print correct te configureren, stellen we ons graag bloot aan het maken van onderdelen met een zwakke laaghechting.
lage temperaturen, zeer verschillende temperaturen tussen elke laag en de vorige en andere factoren, kunnen leiden tot een zeer slechte hechting en over het algemeen zwakke delen.
subtractieve productie, zoals bijvoorbeeld frezen, heeft dit probleem niet omdat ze beginnen met een vaste grondstof die in de gewenste 3D-vorm is gesneden.
we kunnen ook een object maken via spuitgieten. Met behulp van deze techniek wordt een gesmolten materiaal geïnjecteerd in een mal waar het koelt en verhardt het nemen van de vorm van de holte. Dit proces levert solide en sterke onderdelen.
Nu u op de hoogte bent van de inherente zwakte van een 3D-printer, kunt u de drang voelen om uw nieuw verworven apparaat in de prullenbak te gooien. Voordat je dat doet, zou ik het lezen van de rest van het artikel en het leren van een aantal eenvoudige manieren om uw onderdelen sterker.
we moeten er ook rekening mee houden dat de meeste van onze onderdelen niet zullen worden gebruikt om SpaceX ‘ s nieuwste raket te bouwen. We kunnen ons wel een zwakkere Baby Yoda veroorloven.
aan de rechterkant: een Baby Yoda. Hoewel Schattig, kan het wel of niet voldoen aan de internationale kwaliteitsnormen.
Hoe kunnen we de sterkte van een 3D geprint onderdeel verbeteren?
zoals eerder vermeld, zijn er tal van kleine configuratie tweaks die we kunnen gebruiken om ons Deel sterker te maken in het algemeen. Onder hen zijn de belangrijkste infill percentage, extrusie temperatuur, buitenwanddikte, het kiezen van de juiste gloeidraadtype en het instellen van de juiste oriëntatie van ons ontwerp.
laten we ze allemaal kort bespreken en zien hoe en waarom ze van invloed zijn op onze print!
Infill percentage
Infill bestaat uit een regelmatig patroon dat in het object wordt afgedrukt en vervangt wat anders een lege ruimte zou zijn. Het werkt als interne ondersteuning voor de print, niet alleen om te voorkomen dat de bovenkant instort, maar ook om de buitenschaal bij elkaar te houden.
voordat we op avontuur gaan in dit zielroerende onderwerp, kijk eens hoe verschillende invulpercentages eruit zien:
als vuistregel geldt dat een “infill” van 50% uw printkwaliteit en-sterkte aanzienlijk zal verhogen. Hogere infill percentages tonen slechts marginale sterkte toeneemt, maar sterk verhogen filament verbruik en printtijd.
rapporteer deze advertentie u moet ook weten dat we onze infill kunnen configureren om verschillende patronen te volgen, zoals rectilineair, raster, driehoekig, wiebel*, snelle honingraat, volledige honingraat en andere experimentele. De voors en tegens van elk patroon is buiten het toepassingsgebied van dit artikel, maar je zal meestal prima met het gebruik van rechtlijnige of raster vullingen.
* tot op heden kan ik mij nog geen voordeel van het wiebelpatroon voorstellen. Ik denk dat er ooit een ontwikkelaar bestond met wat vrije tijd en een voorliefde voor suboptimale vormen.
wanddikte
wanddikte is de breedte van de buitenste schil van onze print en bepaalt meestal de totale sterkte ervan
veel filamentfabrikanten verklaren dat het voldoende is om met 0,8 mm buitenschalen te drukken om een sterke print te hebben, maar ik vond dat zulke dunne wanden meestal zwakke prints produceren. Om een resistente Baby Yoda te verkrijgen, raad ik ten zeerste aan om de breedte te verdubbelen tot 1,6 mm. de verbetering van de algehele kwaliteit zal zeer merkbaar zijn.
ongeacht de wanddikte die u kiest, moet u altijd kiezen voor een veelvoud van de diameter van uw mondstuk. Ik noemde 0,8 mm en 1,6 mm omdat de meeste printers worden geleverd met een 0.4 mm nozzle. Een acute en scherpe PhD in de wiskunde zal zich bewust zijn van de ongelooflijke berekening die ik hierboven uitgevoerd!
de juiste temperatuur instellen
hoewel de meeste filamenten die in 3D-printen worden gebruikt een soort thermoplastisch zijn, hebben ze een andere chemische samenstelling. Daarom hebben ze elk verschillende optimale temperaturen.
als vuistregel moet PLA worden ingesteld op een plek tussen 180 C° en 220 C°, ABS tussen 210 C° en 250 C°, PETG tussen 220 C° en 250 C° en Nylon tussen 240 C° en 260C°.
als u een ander filament hebt gekocht, kijk dan naar de verpakking en u zult waarschijnlijk de aanbevolen temperatuur vinden volgens de fabrikant. In feite, vergeet de bereiken die ik je vertelde en kijk altijd naar de fabrikanten aanbevolen bereik voor het geval dat.
u moet altijd de perfecte temperatuur voor uw 3D-printer en filament vinden, omdat dit de kwaliteit van de hechting van de laag bepaalt.
lage extrusietemperaturen leiden tot een slechte hechting tussen lagen. Je kan geneigd zijn om de andere kant op te gaan en je filament zo heet mogelijk te verwarmen, maar dat brengt je in allerlei nieuwe problemen die je kunt googelen! Spoiler alert: rommelige prints, slechte overhangen en over het algemeen lage kwaliteit.
maar in het algemeen, als u de sterkte van uw print wilt verbeteren, zal het instellen van de temperatuur iets hoger ervoor zorgen dat de nieuwe laag geëxtrudeerde plastic veel beter met de vorige hecht.
Part-oriëntatie
het is altijd belangrijk om in gedachten te houden dat 3D-geprinte delen het sterkst zullen zijn in het vlak evenwijdig aan de printbed en zwakker op het verticale vlak. Bij het positioneren van uw ontwerp in de snijmachine, vraag jezelf altijd af in welke richtingen het zal worden gecontacteerd en aan welke krachten het zal worden onderworpen.
als u niet zeker bent van het antwoord, overweeg dan het geval van een saaie en waarschijnlijk nutteloze holle cilinder*.
als u het in de verticale richting afdrukt, zal het object een reeks cirkels zijn die op elkaar zijn gelaagd. Als je het bij elk uiterste pakt en probeert te buigen, zal het vrij gemakkelijk zijn om de cilinder te breken.
*ik moet waarschijnlijk vermelden dat door de geschiedenis heen, cilinders hebben duidelijk bewezen nuttig te zijn. Dit is duidelijk buiten het bereik van het artikel van vandaag, dus ik laat het bewijs over aan de lezer.
u kunt geneigd zijn te denken dat u ongelooflijk sterk bent, en misschien bent u dat ook, maar u moet zich ook bewust zijn van het feit dat u een zeer zwakke cilinder hebt afgedrukt.
als u nog wat reserve gloeidraad hebt en ervoor kiest deze horizontaal af te drukken, zult u merken dat het onderdeel moeilijker te breken is vanwege de manier waarop de lijnen van gloeidraad worden geëxtrudeerd.
het nadeel van deze positionering is dat u mogelijk ondersteuning aan de afdruk moet toevoegen vanwege de hoeken die deze oriëntatie heeft gemaakt.
Waarom moet alles een trade-off zijn in 3D-printen? Er is geen gratis lunch in deze hobby!
gebruik sterkere gloeidraad
hoewel dit duidelijk lijkt, kan het gebruik van een ander type gloeidraad wonderen doen in termen van totale sterkte.
echter, niet alle printers kunnen afdrukken met alle filamenten die er zijn, maar er zijn zeker een aantal alternatieven die u kunt gebruiken, zelfs op betaalbare printers, zoals de Ender 3.
polycarbonaat en Nylon worden beschouwd als de sterkste filamenten die momenteel beschikbaar zijn, en als uw printer deze kan verwerken en u een extreem sterke print nodig hebt, druk dan uw object met deze.
als u met PLA Print, probeer dan PETG omdat het eenvoudig is om mee te werken en ook wat flexibeler is en veel hittebestendiger.
hoe 3D-geprinte onderdelen sterker te maken
hier is een korte samenvatting over hoe u uw model zo kunt afdrukken dat de sterkte ervan wordt verhoogd:
- Kies een sterke “infill” patroon (meestal honingraat).
- Verhoog het instroompercentage (een stijging van meer dan 50% zal aanzienlijke dalende opbrengsten opleveren).
- de wand-of buitenwanddikte verhogen.
- verhoog de afdruktemperatuur in stappen van 5°C totdat u de beste vindt.
- wijzig de oriëntatie van de afdruk zodat de laaglijnen evenwijdig zijn aan de krachten die erop zullen worden uitgeoefend.
conclusie
zoals u kunt zien, zijn er tal van dingen die we kunnen doen om de algemene kracht van onze objecten te verbeteren en een inherente zwakte van de technologie die we kozen te overwinnen.
als de toekomst van de wereld afhangt van het feit dat u een sterke Benchy kunt afdrukken, maar u geen tijd hebt om het volledige artikel te lezen, doet u het volgende.
Gelukkig afdrukken!