czy części drukowane 3D są mocne?
Drukarki 3D tworzą obiekty w sposób addytywny, dzięki czemu część jest tak silna, jak jej najsłabsza warstwa. Są one zwykle słabsze niż większość innych technologii, takich jak techniki frezowania, formowania wtryskowego lub techniki odlewania żywicy.
istnieje wiele zastosowań, dla których musimy wziąć pod uwagę wytrzymałość konstrukcji. Ze względu na sposób, w jaki działa technologia modelowania osadzania stapianego (FDM), części, które otrzymujemy, nie są tak mocne, jak ich odpowiedniki do formowania wtryskowego.
jednak nie rozpaczaj, istnieje wiele czynników, które możemy uwzględnić w naszych projektach i konfiguracjach, aby złagodzić tę wadę.
możemy zmniejszyć te słabości, ustawiając odpowiednią temperaturę wytłaczania, ustawiając wyższy procent wypełnienia, budując grubsze ściany, wybierając odpowiedni materiał i właściwie orientując część na płycie budowlanej.
dlaczego części drukowane 3D są słabsze?
technika addytywna, za pomocą której Drukarka 3D tworzy obiekty, ma nieodłączną tendencję do generowania słabszych części w porównaniu z innymi procesami produkcyjnymi, ponieważ nakłada jedną warstwę plastiku na drugą, która łączy się ze sobą.
jeśli nie poświęcimy czasu na odpowiednią konfigurację ustawień naszego nadruku, chętnie narażamy się na tworzenie części o słabej przyczepności warstwy.
niskie temperatury, bardzo różne temperatury między każdą warstwą a poprzednią oraz inne czynniki mogą prowadzić do bardzo słabej przyczepności i ogólnie słabych części.
produkcja Subtraktywna, jak na przykład frezowanie, nie ma tego problemu, ponieważ zaczyna się od solidnego surowca, który jest wyrzeźbiony w pożądanym kształcie 3D.
możemy również utworzyć obiekt poprzez formowanie wtryskowe. Stosując tę technikę, stopiony materiał jest wtryskiwany do formy, gdzie chłodzi się i twardnieje, przyjmując kształt wnęki. Proces ten generuje solidne i mocne części.
teraz, gdy wiesz o nieodłącznej słabości Drukarki 3D, możesz poczuć potrzebę wyrzucenia nowo nabytego urządzenia do kosza. Zanim to zrobisz, Gorąco polecam przeczytanie reszty artykułu i nauczenie się prostych sposobów na wzmocnienie swoich części.
powinniśmy również wziąć pod uwagę, że większość naszych części nie zostanie użyta do budowy najnowszej rakiety SpaceX. Możemy sobie jednak pozwolić na wydrukowanie nieco słabszej Baby Yody.
po prawej: dziecko Yoda. Chociaż ładny, może, ale nie musi być zgodny z międzynarodowymi standardami jakości.
jak możemy poprawić wytrzymałość części drukowanej 3D?
jak wspomniano wcześniej, istnieje wiele drobnych poprawek konfiguracyjnych, które możemy wykorzystać, aby nasza część była silniejsza. Wśród nich najważniejsze są procent wypełnienia, temperatura wytłaczania, grubość ścianki zewnętrznej, wybór odpowiedniego typu filamentu i ustawienie odpowiedniego orientacji naszego projektu.
omówmy krótko każdą z nich i zobaczmy, jak i dlaczego wpływają na nasz druk!
procent wypełnienia
wypełnienie składa się z regularnego wzoru, który jest drukowany wewnątrz obiektu i zastępuje to, co w przeciwnym razie byłoby pustą przestrzenią. Działa jako wewnętrzne wsparcie dla druku, nie tylko zapobiegając zapadaniu się góry, ale także utrzymując zewnętrzną powłokę razem.
zanim wejdziemy w ten poruszający duszę temat, zobacz jak wyglądają różne procenty wypełnień:
z reguły wypełnienie 50% znacznie zwiększy jakość i wytrzymałość druku. Wyższe wartości procentowe wypełnienia pokazują tylko marginalny wzrost wytrzymałości, ale znacznie zwiększają zużycie filamentu i czas drukowania.
zgłoś tę reklamę powinieneś również wiedzieć, że możemy skonfigurować nasze wypełnienie tak, aby podążało za różnymi wzorami, takimi jak prostoliniowość, siatka, Trójkąt, wiggle*, szybki plaster miodu, pełny plaster miodu i inne eksperymentalne. Plusy i minusy każdego wzoru jest poza zakresem tego artykułu, ale przede wszystkim będzie w porządku z wykorzystaniem prostoliniowych lub siatki wypełnień.
* na bieżąco, nadal nie mogę myśleć o zaletach tego wzoru. Myślę, że kiedyś istniał deweloper z odrobiną wolnego czasu i smakiem nieoptymalnych kształtów.
Grubość ścianki
Grubość ścianki to szerokość zewnętrznej powłoki naszego nadruku i głównie określa jego ogólną wytrzymałość
wielu producentów filamentów twierdzi, że wystarczy wydrukować z zewnętrznymi powłokami 0,8 mm, aby uzyskać silny nadruk, ale odkryłem, że takie cienkie ścianki zwykle dają słabe wydruki. W celu uzyskania odpornego dziecka Yoda, Gorąco polecam podwojenie szerokości do 1,6 mm. poprawa ogólnej jakości będzie bardzo zauważalna.
niezależnie od grubości ścianki, którą wybierzesz, zawsze powinieneś wybrać wielokrotność średnicy dyszy. Wspomniałem o 0,8 mm i 1,6 mm, ponieważ większość drukarek ma dyszę 0,4 mm. Ostry i ostry doktorat z matematyki będzie świadomy niesamowitych obliczeń, które wykonałem powyżej!
ustawienie odpowiedniej temperatury
chociaż większość włókien używanych w druku 3D jest rodzajem termoplastycznego, mają inny skład chemiczny. Dlatego każdy z nich ma inną optymalną temperaturę.
z reguły PLA należy ustawić w dowolnym miejscu między 180 ° C A 220° C, ABS między 210° C a 250° C, PETG między 220° C a 250° C i Nylon między 240° C a 260°C.
jeśli kupiłeś inny filament, spójrz na jego opakowanie, a prawdopodobnie znajdziesz zalecaną temperaturę według producenta. W rzeczywistości zapomnij o zakresach, o których ci mówiłem i zawsze patrz na zalecany przez producentów Zakres na wszelki wypadek.
zawsze powinieneś rozwijać się, aby znaleźć idealną temperaturę dla swojej drukarki 3D i filamentu, ponieważ to określi jakość przyczepności warstwy.
niskie temperatury wytłaczania prowadzą do złej przyczepności między warstwami. Możesz ulec pokusie, aby przejść w drugą stronę i podgrzać żarnik tak gorąco, jak to możliwe, ale to doprowadzi Cię do wszelkiego rodzaju nowych problemów, które możesz wygooglować! Uwaga Spoiler: niechlujne wydruki, słabe zwisy i ogólnie niska jakość.
ale ogólnie rzecz biorąc, jeśli chcesz poprawić wytrzymałość wydruku, ustawienie temperatury nieco wyższej sprawi, że nowa warstwa wytłaczanego tworzywa sztucznego będzie znacznie lepiej wiązać się z poprzednią.
orientacja części
zawsze ważne jest, aby pamiętać, że wydrukowane części 3D będą najsilniejsze w płaszczyźnie równoległej do łoża drukującego i słabsze w płaszczyźnie pionowej. Ustawiając swój projekt w krajalnicy, zawsze zadawaj sobie pytanie, w jakich kierunkach będzie się z nim kontaktować i jakie siły będą mu poddawane.
jeśli nie jesteś pewien odpowiedzi, rozważ przypadek nudnego i prawdopodobnie bezużytecznego pustego cylindra*.
jeśli wydrukujesz go w orientacji pionowej, obiekt będzie sekwencją okręgów ułożonych warstwowo jeden na drugim. Jeśli złapiesz go na każdym ekstremum i spróbujesz go zgiąć, dość łatwo będzie złamać cylinder.
*powinienem chyba wspomnieć, że w całej historii cylindry wyraźnie okazały się przydatne. Jest to wyraźnie poza zakresem dzisiejszego artykułu, więc dowód pozostawię czytelnikowi.
możesz pokusić się o przekonanie, że jesteś niesamowicie silny, a może i jesteś, ale powinieneś też mieć świadomość, że wydrukowałeś bardzo słaby cylinder.
jeśli nadal masz zapasowy filament i zdecydujesz się wydrukować go w orientacji poziomej, zauważysz, że część jest trudniejsza do złamania ze względu na sposób wytłaczania linii filamentu.
wadą tego pozycjonowania jest to, że być może trzeba będzie dodać podpory do wydruku ze względu na kąty, które ta orientacja stworzyła.
dlaczego wszystko musi być kompromisem w druku 3D? Nie ma darmowego lunchu w tym hobby!
użyj mocniejszego żarnika
chociaż ten może wydawać się oczywisty, wykorzystanie innego rodzaju żarnika może zdziałać cuda pod względem ogólnej wytrzymałości.
jednak nie wszystkie drukarki są w stanie drukować ze wszystkimi filamentami, które są tam, ale zdecydowanie istnieje kilka alternatyw, których można użyć nawet na niedrogich drukarkach, takich jak Ender 3.
poliwęglan i Nylon są uważane za najsilniejsze filamenty obecnie dostępne, a jeśli Twoja drukarka może sobie z nimi poradzić i potrzebujesz wyjątkowo mocnego wydruku, wydrukuj z nimi swój obiekt.
jeśli drukujesz za pomocą PLA, spróbuj PETG, ponieważ jest łatwy w obsłudze i jest nieco bardziej elastyczny, a także znacznie bardziej odporny na ciepło.
jak wzmocnić drukowane części 3D
oto krótkie podsumowanie, jak wydrukować model w taki sposób, aby zwiększyć jego wytrzymałość:
- Wybierz silny wzór wypełnienia (zazwyczaj plaster miodu).
- zwiększ procent wypełnienia (przekroczenie 50% zacznie przynosić znaczne malejące zyski).
- zwiększ grubość ściany lub powłoki zewnętrznej.
- zwiększ temperaturę drukowania co 5°C, aż znajdziesz najlepszą.
- Zmień orientację wydruku tak, aby linie warstwy były równoległe do sił, które będą na niego wywierane.
podsumowanie
jak widać, istnieje wiele rzeczy, które możemy zrobić, aby poprawić ogólną wytrzymałość naszych obiektów i przezwyciężyć nieodłączną słabość technologii, którą wybraliśmy.
jeśli przyszłość świata zależy od tego, czy potrafisz wydrukować mocny Benchy, ale nie masz czasu na przeczytanie całego artykułu, po prostu wykonaj następujące czynności.
miłego drukowania!