Kuidas muuta 3D -prindid tugevamaks

Teie 3D-prindid peavad olema piisavalt tugevad ettenähtud otstarbeks, olgu selleks funktsionaalne osa või näidismudel. Prindi tugevust mõjutavad paljud tegurid, alates valitud materjalidest kuni printeri seadistamiseni. See juhend hõlmab praktilisi viise tugevamate prindide tegemiseks parema materjalivaliku, disainimuudatuste, optimaalsete printeriseadete ja kasulike järeltöötlusmeetodite abil.

1. samm: Valige tugevuse jaoks õige filament

See materjal, mille valite mõjutab oluliselt teie 3D-printide tugevust. Igal filamenditüübil on erinevad omadused, mis muudavad selle teatud kasutusaladeks paremaks.

Levinumad kiud ja nende tugevusomadused

• PLA: Lihtne printida, hea jäikusega, kuid muutub 60 °C juures pehmeks. Liiga rabe osade jaoks, mis peavad taluma koormust või olema välistingimustes kasutatavad.
• ABS: Löögikindlam ja kuumakindlam (kuni 105 °C) kui PLA. Hea mehaaniliste osade jaoks, kuid vajab kõrgemaid trükitemperatuure ja kipub deformeeruma.
• PETG: Kesktee PLA ja ABS-i vahel. Hea kihtide nakkuvus ja löögikindlus mõõduka kuumakindlusega (75 °C). Sobib hästi detailide jaoks, mis vajavad teatavat paindlikkust ilma purunemata.
• Nailon: Väga vastupidav ja suurepärase kulumiskindlusega. Ideaalne hammasrataste, hingede ja kinnitusdetailide jaoks. Imab niiskust, seega hoidke enne printimist kuivana.

Spetsiaalsed kiud maksimaalse tugevuse saavutamiseks

• Süsinikkiust täidetud: Lisab jäikust ja vähendab kaalu. Hea jäikade osade jaoks, kuid võib printeri düüse kiiremini kulutada.
• Klaaskiust tugevdatud: Parandab kuumakindlust ja jäikust, säilitades samal ajal korraliku löögikindluse.
• Metalliga täidetud: Lisab kaalu ja juhib soojust paremini. Peamiselt välimuse pärast, aga aitab ka soojust hajutada.

Millist filamenti kasutada konkreetsete rakenduste jaoks

• Kandvate osade puhul: Kasutage nailonist või süsinikkiust komposiitmaterjale
• Paindlike osade puhul: Vali TPU suure paindlikkuse või nailonist mõõduka paindlikkuse ja tugevusega
• Kuumuskindluse tagamiseks: Pick PC (töötab kuni 125°C)
• Välistingimustes kasutamiseks: UV-kindluse ja väiksema deformatsiooni tagamiseks valige ASA

Kvaliteetne filament Hea mainega kaubamärkide tooted on väga olulised, kui tugevus on teie prioriteet.

2. samm: kujundage oma mudelid maksimaalse tugevusega

See, kuidas te oma 3D-mudelit kujundate, mõjutab oluliselt selle tugevust, olenemata kasutatavast materjalist. Nutikad disainivalikud võivad määrata vahet, kas osad purunevad kergesti või peavad pinge all vastu.

Asenda teravad nurgad ääriste ja kaldservadega

Teravad nurgad koondavad pinget ja loovad teie prinditud detailidele murdekohti. Ümarate servade (fileeringute) või nurgeliste üleminekute (faaside) lisamine jaotab jõu ühtlasemalt kogu detaili ulatuses. Isegi väike 1-2 mm raadius nurkades parandab oluliselt tugevust, muutmata funktsionaalsust. Suure pingega alade, näiteks konksude aluste või kinnitusavade puhul annab lisapaksus märkimisväärse tugevuse eelise minimaalse lisamaterjali vajadusega.

Tugevdage lamedaid pindu ribide ja nurkliistudega

Selle asemel, et kogu detail paksemaks muuta, lisage sihipärast tugevdust. Õhukesed ribid mööda tasaseid pindu tagavad suurepärase jäikuse, kasutades samal ajal vähem materjali. Ühendustes ja nurkades kolmnurksed toed (tugevdused) jaotavad tõhusalt jõud ühendussektsioonide vahel. Need strateegilised tugevdused järgivad samu inseneriprintsiipe, mida kasutatakse ehituses ja tootmises, mille tulemuseks on tugevamad prindid lühema printimisajaga.

Orienteeri kihid jõu suunaga risti

Prinditud detaili orientatsioon mõjutab oluliselt tugevust, kuna 3D-prindid on kihtide vahel kõige nõrgemad. Paiguta mudel nii, et kihtide jooned kulgeksid risti peamiste jõududega, millega mudel kokku puutub. Näiteks prindi konks, kus kihid ristuvad kõveraga, mitte ei kulge mööda seda. Kui sa pole parima orientatsiooni osas kindel, prindi enne täissuuruses detaili valmistamist väikesed testproovid erinevates asendites. See lihtne samm võib oluliselt parandada prinditud detaili vastupidavust.

3. samm: optimeerige oma 3D-printeri sätteid tugevuse saavutamiseks

Pärast õige materjali valimist ja mudeli nõuetekohast kujundamist saavad teie 3D-printeri sätetest viimane kriitiline tegur tugevate prinditööde loomisel. Siit saate teada, kuidas viilutaja sätteid maksimaalse tugevuse saavutamiseks reguleerida:

Tugevuse tasakaalu saavutamiseks reguleerige kihi kõrgust

Kihi kõrgus mõjutab nii tugevust kui ka printimisaega. Tugevusele orienteeritud osade puhul tagavad keskmise paksusega kihid (0,2–0,3 mm) sageli parema kihtide adhesiooni, samal ajal kiiremini printides kui õhukesed kihid. Nende kihtide parem nakkuvus võib funktsionaalsete osade puhul kaaluda üles õhemate kihtide täpsuse eelised. Väga õhukesed kihid suurendavad detaile, kuid printimine võtab kauem aega, samas kui väga paksud kihid võivad halva adhesiooni tõttu tugevust vähendada.

Valige õige täitemuster ja tihedus

Täitemuster mõjutab oluliselt tugevust. Kolmnurksed või güroidsed mustrid pakuvad tavaliselt parimat tugevuse ja materjali suhet. Kärgstruktuur tagab suurepärase üldise tugevuse, samas kui kuupmeetrine täidis paistab silma ülalt alla suunatud survetugevuse poolest. Konkreetsete jõusuundade jaoks sobitage oma täitemuster vastavalt.

Enamik funktsionaalseid osi toimivad hästi 20–40% täitetihedusega, tasakaalustades tugevust ja materjalikasutust. Suurendamine 50–60%-ni annab mõõduka tugevuse kasvu, kuid kahekordistab trükkimisaega ja materjalikulu. Kaalu suurema täiteprotsendi kasutamist ainult teatud kõrge pingega piirkondades, mitte kogu detaili ulatuses.

Suurendage seina paksust välise tugevuse saavutamiseks

Seina paksus (perimeetri arv) aitab sageli üldisele tugevusele kaasa rohkem kui täitematerjal. Kolm kuni neli perimeetrit (1,2–1,6 mm 0,4 mm otsikuga) tagavad enamiku rakenduste jaoks suurepärase väliskesta tugevuse. Paljudes olukordades kannab väliskest suurema osa koormusest, mistõttu on see reguleerimine väga tõhus. Samuti suurendage ülemise ja alumise kihi arvu vähemalt 4–5 kihini, et saavutada pinge üleminekupunktides parem jäikus.

4. samm: kontrollige oma printimiskeskkonda parema kihtide nakkumise saavutamiseks

Keskkond, kus te trükite, mõjutab oluliselt kihtide nakkumist ja üldist prinditugevust. Need sageli tähelepanuta jäetud tegurid võivad olla määravaks teguriks vastupidavate osade ja enneaegsete rikete vahel.

Säilita stabiilne temperatuur ja niiskus

Printimiskeskkonna järjepidevus mõjutab otseselt filamendi jõudlust ja kihtide nakkumist. Hoidke oma printimisala stabiilsel temperatuuril vahemikus 20–25 °C (68–77 °F), et vältida deformeerumist ja parandada kihtide nakkumist. Temperatuurikõikumiste suhtes tundlike materjalide, näiteks ABS-i puhul aitab kamber säilitada ühtlaseid tingimusi ja hoiab ära tuuletõmbuse, mis võib põhjustada kihtide eraldumist. Niiskuse kontroll on sama oluline, eriti hügroskoopsete filamentide, näiteks nailoni ja PLA puhul. Hoidke filamente õhukindlates anumates koos kuivatusainega, kui neid ei kasutata, ja kaaluge enne avatud materjalidega printimist filamendikuivati ​​kasutamist.

Käsitsege ja hoidke prinditud pilte õigesti

Nõuetekohane käsitsemine säilitab teie 3D-printide terviklikkuse. Enne prinditud pindadelt eemaldamist laske neil täielikult jahtuda, et vältida nende deformeerumist või deformeerumist. Printide eemaldamisel alusplaadilt kasutage õrna ja ühtlast survet, mitte teravaid lööke, mis võivad põhjustada sisemisi pragusid.Funktsionaalseks otstarbeks mõeldud trükiste puhul arvestage nende säilitustingimustega. PLA laguneb UV-kiirguse ja kõrge õhuniiskuse käes järk-järgult, samas kui ABS ja PETG säilitavad parema pikaajalise stabiilsuse. Oluliste osade tugevusomaduste säilitamiseks hoidke neid jahedas, kuivas ja otsese päikesevalguse eest kaitstult.

5. samm: Pärast printimist kandke peale kuumust, kemikaale ja tugevdusmaterjale

Isegi pärast prindi valmimist on mitu järeltöötlustehnikat, mis võivad selle tugevust märkimisväärselt parandada. Need meetodid võivad muuta standardprindid märkimisväärselt vastupidavateks osadeks.

Kuumtöötle oma prinditud pilte lõõmutamise teel

Lõõmutamine tugevdab prinditud materjale, parandades nende molekulaarstruktuuri. PLA puhul kuumutage temperatuurini 80–85 °C (175–185 °F) 30–45 minutit ja seejärel jahutage aeglaselt. See protsess võib suurendada PLA tugevust kuni 40%, parandades samal ajal kuumakindlust. ABS-i puhul kasutage temperatuuri 95–100 °C (200–212 °F). Pidage meeles, et lõõmutamise ajal võivad toimuda mõned mõõtmete muutused, seega testige kõigepealt väikeste prinditud materjalidega. Erinevatel filamentidel võivad optimaalsete tulemuste saavutamiseks vaja minna veidi erinevaid temperatuure.

Tugevamate kihtide sidumiseks rakendage keemilisi töötlusi

Keemilised töötlused parandavad kihtide nakkumist ja pinna tugevust. ABS-printide puhul lahustab atsetooni auruga silumine osaliselt kihtide jooni, luues kihtide vahele tugevama sideme. Asetage trükk 20–30 minutiks atsetooniauruga suletud anumasse. PLA ja muude materjalide puhul lisavad katted, näiteks XTC-3D epoksüvaik, löögikindlust ja niiskuskaitset. Need hermeetikud loovad õhukese kaitsekihi, mis võib suurendada funktsionaalset tugevust 25–30%.

Lisage kriitiliste osade jaoks füüsilisi tugevdusi

Maksimaalse tugevuse saavutamiseks lisage mehaanilisi tugevdusi. Peatage printimine strateegiliste kihtide juures, et sisestada metallvardad, keermestatud vahetükid või süsinikkiust tükid, seejärel jätkake printimist, et need jäädavalt kinnitada. Teise võimalusena saate oma mudelisse kanalid kujundada tugevduste lisamiseks pärast printimist. Eraldi osade ühendamisel võivad spetsiaalsed liimid, näiteks tsüanoakrülaat aktivaatoriga või kahekomponentne epoksü, luua tugevamaid ühendusi kui algne materjal.

6. samm: testige, õppige ja täiustage oma prinditöid

Tõeliselt tugevate 3D-printide loomine on iteratiivne protsess. Oma osade testimine ja andmepõhiste täiustuste tegemine viib aja jooksul parimate tulemusteni.

Tehke lihtsaid tugevusteste

Sa ei vaja kallist varustust testi prinditugevustMurdekohtade leidmiseks proovige kontrollitud pingeteste, näiteks painutamist, väänamist või kukkumist suurenevatelt kõrgustelt. Suurema täpsuse saavutamiseks looge lihtsad katseseadised, mis rakendavad suurenevat jõudu kuni purunemiseni. Dokumenteerige, kus ja kuidas iga osa puruneb – kas kihtide eraldumise, täite kokkuvarisemise või perimeetri pragunemise kaudu. Funktsionaalsete osade puhul simuleerige reaalseid kasutustingimusi, kuid suurema intensiivsusega, et tuvastada potentsiaalseid purunemiskohti.

Tehke sihipäraseid parandusi

Kasutage oma testi tulemusi konkreetsete kohanduste tegemiseks, selle asemel, et kõike korraga muuta. Kui osad purunevad kihtide joontel, keskenduge kihtide adhesioonile, reguleerides temperatuuri või voolukiirust. Täitevigade korral proovige erinevaid mustreid või suurendage tihedust kriitilistes piirkondades. Kui perimeetrid pragunevad, võivad probleemi lahendada täiendavad seinad või erinev orientatsioon. Looge testilogi, mis jälgib iga muudatust ja selle mõju tugevusele, et teha kindlaks, millised modifikatsioonid pakuvad kõige olulisemaid parandusi.

Töötage välja oma parimad tavad

Testimise ja itereerimise käigus avastate sätete, kujunduste ja tehnikate kombinatsioonid, mis sobivad teie printeri ja tavaliste rakenduste jaoks kõige paremini. Koostage erinevate tugevusnõuete jaoks tõestatud konfiguratsioonide teatmik.Edukaimad 3D-printimise disainerid näevad iga printimist osana pidevast õppeprotsessist, kus iga iteratsioon on eelmisest veidi tugevam. See pideva täiustamise lähenemisviis viib lõpuks printideni, mis toimivad usaldusväärselt isegi nõudlikes rakendustes.

Tugevda oma 3D-prinditud materjale korralikult!

Tugevamate 3D-printide saamine on lihtsam, kui arvata oskad. Vali õige materjal Oma projekti puhul arvesta tugevuse saavutamisega, kasutades ümaraid nurki ja tugevdusi, ning optimeeri printeri sätteid – eriti seina paksust ja täitematerjali. Printige stabiilses keskkonnas, vajadusel rakendage järeltöötlust ja õppige igast prindist, testides ja tehes sihipäraseid täiustusi. Alustage järgmise prindi puhul ühe selle juhendi tehnikaga ja veenduge ise tugevuse erinevuses.