Как да направите 3D отпечатъци по -силни

Вашите 3D разпечатки трябва да са достатъчно здрави за предназначението си, независимо дали става въпрос за функционална част или за демонстрационен модел. Много фактори влияят върху здравината на разпечатката, от избраните от вас материали до начина, по който настройвате принтера си. Това ръководство обхваща практически начини за създаване на по-здрави разпечатки чрез по-добър избор на материали, промени в дизайна, оптимални настройки на принтера и полезни методи за последваща обработка.

Стъпка 1: Изберете правилния филамент за здравина

The материал, който изберете има огромно влияние върху това колко здрави ще бъдат вашите 3D разпечатки. Всеки вид филамент има различни свойства, които го правят по-подходящ за определени приложения.

Често срещани нишки и техните якостни свойства

• PLA: Лесен за печат с добра твърдост, но омеква при 60°C. Твърде крехък за части, които трябва да издържат на натоварвания или за употреба на открито.
• ABS: По-устойчив на удар и топлина (до 105°C) от PLA. Подходящ за механични части, но изисква по-високи температури за печат и е склонен към деформация.
• ПЕТГ: Средно положение между PLA и ABS. Добра адхезия на слоя и удароустойчивост с умерена устойчивост на топлина (75°C). Подходящ за части, които се нуждаят от известна гъвкавост без счупване.
• Найлон: Много здрав с отлична износоустойчивост. Идеален за зъбни колела, панти и крепежни елементи. Абсорбира влагата, затова го дръжте сух преди печат.

Специални филаменти за максимална здравина

• Пълнеж от въглеродни влакна: Добавя твърдост и намалява теглото. Подходящ за твърди части, но може да износи дюзите на принтера по-бързо.
• Подсилено със стъклени влакна: Подобрява устойчивостта на топлина и твърдостта, като същевременно запазва добра устойчивост на удар.
• С метален пълнеж: Добавя тегло и провежда топлината по-добре. Най-вече за външен вид, но може да помогне за разсейване на топлината.

Кой филамент да използвате за специфични приложения

• За носещи части: Използвайте найлонови или въглеродни влакнести композити
• За гъвкави части: Изберете ТПУ за висока гъвкавост или найлон за умерена гъвкавост със здравина
• За устойчивост на топлина: Pick PC (работи до 125°C)
• За употреба на открито: Изберете ASA за UV устойчивост и по-малко деформация

Качествен филамент от реномирани марки има голямо значение, когато здравината е ваш приоритет.

Стъпка 2: Проектирайте моделите си за максимална здравина

Начинът, по който проектирате вашия 3D модел, силно влияе върху неговата здравина, независимо от материала, който използвате. Интелигентните дизайнерски решения могат да направят разликата между частите, които се чупят лесно, и тези, които издържат на напрежение.

Заменете острите ъгли с закръглявания и фаски

Острите ъгли концентрират напрежението и създават точки на счупване във вашите разпечатки. Добавянето на заоблени ръбове (закръглявания) или ъглови преходи (скосявания) разпределя силата по-равномерно в цялата част. Дори малък радиус от 1-2 мм в ъглите значително подобрява здравината, без да се променя функционалността. За зони с високо напрежение, като основи на куки или монтажни отвори, добавянето на допълнителна дебелина осигурява значителни предимства за здравината с минимален допълнителен материал.

Укрепване на плоски повърхности с ребра и клинове

Вместо да правите целия си детайл по-дебел, добавете целенасочено подсилване. Тънките ребра по плоските повърхности осигуряват отлична твърдост, като същевременно се използва по-малко материал. В съединенията и ъглите, триъгълни опори (уплътнения) ефективно пренасят силите между свързващите секции. Тези стратегически армировки следват същите инженерни принципи, използвани в строителството и производството, което води до по-здрави отпечатъци с по-кратко време за печат.

Ориентиране на слоевете перпендикулярно на посоката на силата

Ориентацията на печата ви силно влияе върху здравината, защото 3D разпечатките са най-слаби между слоевете. Позиционирайте модела си така, че линиите на слоевете да са перпендикулярни на основните сили, които ще бъдат възприети. Например, отпечатайте кука със слоеве, пресичащи кривата, вместо да минават по нея. Ако не сте сигурни в най-добрата ориентация, отпечатайте малки тестови проби на различни позиции, преди да направите частта в пълен размер. Тази проста стъпка може драстично да подобри издръжливостта на вашия печат.

Стъпка 3: Оптимизирайте настройките на вашия 3D принтер за здравина

След като изберете правилния материал и проектирате правилно модела си, настройките на вашия 3D принтер се превръщат в последния критичен фактор за създаването на стабилни отпечатъци. Ето как да регулирате настройките на вашия слайсер за максимална здравина:

Регулиране на височината на слоя за баланс на силата

Височината на слоя влияе както върху здравината, така и върху времето за печат. За части, фокусирани върху здравината, средните слоеве (0,2-0,3 мм) често осигуряват по-добра адхезия на слоевете, като същевременно се печатат по-бързо от тънките слоеве. Подобреното свързване между тези слоеве може да надделее над предимствата за прецизност на по-тънките слоеве за функционални части. Много тънките слоеве увеличават детайлите, но отнемат повече време за печат, докато много дебелите слоеве могат да намалят здравината поради лоша адхезия.

Изберете правилния модел и плътност на запълване

Моделът на пълнежа влияе значително върху здравината. Триъгълните или жироидните модели обикновено предлагат най-доброто съотношение между якост и материал. Пчелната пита осигурява отлична здравина по целия контур, докато кубичният пълнеж се отличава с якост на натиск отгоре до долу. За специфични посоки на силата, съобразете модела на пълнежа съответно.

Повечето функционални части се представят добре с плътност на запълване от 20-40%, балансирайки якостта и разхода на материал. Увеличаването до 50-60% осигурява умерено увеличение на якостта, но удвоява времето за печат и разхода на материал. Помислете за използване на по-високи проценти на запълване само в специфични зони с високо напрежение, а не в цялата част.

Увеличете дебелината на стената за външна якост

Дебелината на стената (брой периметри) често допринася повече за общата здравина, отколкото пълнежът. Три до четири периметъра (1,2-1,6 мм с дюза 0,4 мм) осигуряват отлична здравина на външната обвивка за повечето приложения. Външната обвивка поема по-голямата част от натоварването в много сценарии, което прави тази корекция много ефективна. Също така, увеличете броя на горните и долните слоеве до поне 4-5 слоя за по-добра твърдост в точките на преход на напрежението.

Стъпка 4: Контролирайте средата за печат за по-добра адхезия на слоевете

Средата, в която печатате, влияе значително върху адхезията на слоевете и общата здравина на печата. Тези често пренебрегвани фактори могат да бъдат разликата между здравите части и преждевременните повреди.

Поддържайте стабилна температура и влажност

Съгласуваност на средата за печат пряко влияе върху производителността на филамента и адхезията на слоевете. Поддържайте зоната за печат на стабилна температура между 20-25°C (68-77°F), за да предотвратите изкривяване и да подобрите свързването на слоевете. За материали, чувствителни към температурни колебания, като ABS, заграждението помага за поддържане на постоянни условия и предотвратява течение, което може да причини разделяне на слоевете. Контролът на влажността е също толкова важен, особено за хигроскопични филаменти като найлон и PLA. Съхранявайте филаментите в херметически затворени контейнери със десикант, когато не се използват, и помислете за използване на сушилня за филаменти, преди да печатате с открити материали.

Правилно боравене и съхранение на разпечатки

Правилното боравене запазва целостта на вашите 3D разпечатки. Оставете разпечатките да се охладят напълно, преди да ги извадите от печатащото легло, за да предотвратите изкривяване или деформация от напрежение. Когато отделяте разпечатките от конструиращата плоча, използвайте нежен, равномерен натиск, а не остри удари, които биха могли да създадат вътрешни пукнатини.За разпечатки, предназначени за функционална употреба, вземете предвид условията им на съхранение. PLA постепенно се разгражда, когато е изложен на UV светлина и висока влажност, докато ABS и PETG поддържат по-добра дългосрочна стабилност. За критични части, съхранявайте на хладно и сухо място, далеч от пряка слънчева светлина, за да запазите здравината им.

Стъпка 5: Нанесете топлина, химикали и подсилващи елементи след печат

Дори след като вашият отпечатък е завършен, няколко техники за последваща обработка могат значително да подобрят неговата здравина. Тези методи могат да трансформират стандартните отпечатъци в изключително издръжливи части.

Термично обработете вашите разпечатки чрез отгряване

Отгряването укрепва разпечатките, като подобрява тяхната молекулярна структура. За PLA, загрейте до 80-85°C (175-185°F) за 30-45 минути, след което бавно охладете. Този процес може да увеличи здравината на PLA с до 40%, като същевременно подобри устойчивостта на топлина. За ABS използвайте 95-100°C (200-212°F). Имайте предвид, че по време на отгряването могат да възникнат някои промени в размерите, така че първо тествайте с малки разпечатки. Различните марки филаменти може да изискват малко по-различни температури за оптимални резултати.

Приложете химически обработки за по-здрави връзки на слоевете

Химичните обработки подобряват адхезията на слоевете и здравината на повърхността. При ABS разпечатките, изглаждането с ацетонови пари частично разтваря линиите на слоевете, създавайки по-здрави връзки между тях. Поставете разпечатката в запечатан контейнер с ацетонови пари за 20-30 минути. За PLA и други материали, покрития като епоксидна смола XTC-3D добавят устойчивост на удар и защита от влага. Тези уплътнители създават тънък защитен слой, който може да увеличи функционалната здравина с 25-30%.

Добавяне на физически подсилвания за критични части

За максимална здравина добавете механични подсилвания. Спрете печата си на стратегически слоеве, за да вмъкнете метални пръти, резбовани вложки или парчета от въглеродни влакна, след което продължете печата, за да ги вградите трайно. Като алтернатива, проектирайте канали в модела си за добавяне на подсилвания след печат. При съединяване на отделни части, специализирани лепила като цианоакрилат с активатор или двукомпонентна епоксидна смола могат да създадат връзки, по-здрави от оригиналния материал.

Стъпка 6: Тествайте, учете и подобрете вашите разпечатки

Създаването на наистина силни 3D разпечатки е итеративен процес. Тестването на вашите части и правенето на подобрения, основани на данни, води до най-добри резултати с течение на времето.

Провеждайте прости тестове за якост

Не ви е нужно скъпо оборудване, за да тест за силата на печатОпитайте контролирани стрес тестове като огъване, усукване или падане от нарастваща височина, за да откриете точки на счупване. За по-голяма прецизност създайте прости тестови приспособления, които прилагат нарастваща сила до повреда. Документирайте къде и как всяка част се поврежда - независимо дали чрез разделяне на слоеве, срутване на запълването или напукване по периметъра. За функционални части симулирайте реални условия на употреба, но с по-висок интензитет, за да идентифицирате потенциални точки на повреда.

Направете целенасочени подобрения

Използвайте резултатите от тестовете си, за да направите специфични корекции, вместо да променяте всичко наведнъж. Ако частите се счупят по линиите на слоевете, фокусирайте се върху адхезията на слоевете, като регулирате температурата или дебита. При повреди при запълване, опитайте различни модели или увеличете плътността в критични зони. Когато периметърът се напука, допълнителни стени или различна ориентация могат да решат проблема. Създайте дневник за тестване, който проследява всяка промяна и нейното въздействие върху здравината, за да определите кои модификации осигуряват най-значителни подобрения.

Разработете свои собствени най-добри практики

Докато тествате и повтаряте, ще откриете комбинации от настройки, дизайни и техники, които работят най-добре за вашия принтер и често срещани приложения. Създайте справочно ръководство с доказани конфигурации за различни изисквания за здравина.Най-успешните дизайнери на 3D принтове разглеждат всеки отпечатък като част от непрекъснат процес на обучение, като всяка итерация е малко по-добра от предишната. Този подход за непрекъснато усъвършенстване в крайна сметка води до отпечатъци, които се представят надеждно дори в взискателни приложения.

Подсилете правилно вашите 3D разпечатки!

Получаването на по-здрави 3D разпечатки е по-лесно, отколкото си мислите. Изберете правилният материал За вашия проект, проектирайте с мисъл за здравината, използвайки заоблени ъгли и подсилвания, и оптимизирайте настройките на принтера си - особено дебелината на стената и запълването. Печатайте в стабилна среда, прилагайте последваща обработка, когато е необходимо, и се учете от всеки разпечатан материал, като тествате и правите целенасочени подобрения. Започнете с една техника от това ръководство при следващия си разпечатан материал и вижте сами разликата в здравината.