Являются ли детали, напечатанные на 3D-принтере, прочными?

3D-принтеры создают объекты аддитивным способом, делая деталь такой же прочной, как и ее самый слабый слой. Обычно они слабее, чем большинство других технологий, таких как методы фрезерования, литья под давлением или методы заливки смолы.

Есть много приложений, для которых мы должны принимать во внимание структурную прочность. Из-за того, как работает технология моделирования плавленым напылением (FDM), детали, которые мы получаем, не так прочны, как их аналоги, изготовленные методом литья под давлением.

Однако не отчаивайтесь, есть ряд соображений, которые мы можем учесть в наших проектах и ​​конфигурациях, чтобы смягчить этот недостаток.

Мы можем уменьшить эти слабые места, установив правильную температуру экструзии, установив более высокий процент заполнения, создав более толстые стенки, выбрав правильный материал и правильно сориентировав деталь на рабочей пластине.

Почему напечатанные на 3D-принтере детали слабее?

Аддитивному методу, с помощью которого 3D-принтер создает объекты, присуща тенденция вывода более слабых деталей по сравнению с другими производственными процессами, потому что он наносит один слой пластика поверх другого, которые соединяются вместе.

Если мы не потратим время на правильную настройку параметров нашей печати, мы охотно подвергаем себя созданию деталей со слабой адгезией слоев.

Низкие температуры, сильно отличающиеся температуры между каждым слоем и предыдущим и другие факторы могут привести к очень плохой адгезии и общему ослаблению деталей.

У субтрактивного производства, такого как фрезерование, например, нет этой проблемы, поскольку оно начинается с твердого сырья, которому вырезают желаемую трехмерную форму.

Мы также можем создать объект с помощью литья под давлением. Используя этот метод, расплавленный материал впрыскивается в форму, где он охлаждается и затвердевает, принимая форму полости. В результате этого процесса получаются твердые и прочные детали.

Теперь, когда вы знаете о присущей 3D-принтеру слабости, у вас может возникнуть желание выбросить недавно приобретенное устройство в мусорное ведро. Прежде чем вы это сделаете, я настоятельно рекомендую прочитать оставшуюся часть статьи и изучить несколько простых способов сделать ваши детали прочнее.

Мы также должны учитывать, что большая часть наших деталей не будет использоваться для создания новейшей ракеты SpaceX. Мы можем позволить себе напечатать несколько более слабого Малыша Йоду. хотя.

Как мы можем повысить прочность напечатанной на 3D-принтере детали?

Как упоминалось ранее, существует множество небольших настроек конфигурации, которые мы можем использовать, чтобы сделать нашу часть сильнее в целом. Среди них наиболее важными являются процент заполнения, температура экструзии, толщина внешней стенки, выбор правильного типа нити и установка правильной ориентации нашего дизайна.

Давайте кратко обсудим каждый из них и посмотрим, как и почему они влияют на нашу печать!

Процент заполнения

Заполнение состоит из обычного шаблона, который печатается внутри объекта и заменяет то, что в противном случае было бы пустым пространством. Он работает как внутренняя опора для печати, не только предотвращая обрушение верхней части, но и скрепляя внешнюю оболочку.

Прежде чем мы углубимся в эту волнующую душу тему, посмотрите, как выглядят различные проценты заполнения:

Как правило, заполнение 50% значительно повышает качество и прочность печати. Более высокий процент заполнения показывает лишь незначительное увеличение прочности, но значительно увеличивает расход нити и время печати.

Вы также должны знать, что мы можем настроить наше заполнение по различным шаблонам, таким как прямолинейный, сетчатый, треугольный, покачивающийся *, быстрые соты, полные соты и другие экспериментальные. Плюсы и минусы каждого шаблона не рассматриваются в этой статье, но в большинстве случаев вам подойдет прямолинейное или сетчатое заполнение.

*На сегодняшний день я до сих пор не могу назвать преимущество шаблона покачивания. Я думаю, когда-то существовал разработчик, у которого было немного свободного времени и вкус к неоптимальным формам.

Толщина стенки

Толщина стенки — это ширина самой внешней оболочки нашего оттиска и в основном определяет его общую прочность

Многие производители филамента заявляют, что достаточно печатать с внешней оболочкой 0,8 мм, чтобы получить четкий отпечаток, но я обнаружил, что такие тонкие стенки обычно дают слабые отпечатки. Чтобы получить стойкого Малыша Йоду, Я настоятельно рекомендую удвоить ширину до 1,6 мм. Улучшение общего качества будет очень заметным.

Независимо от толщины стенки, которую вы решите использовать, вы всегда должны использовать кратное диаметру сопла. Я упомянул 0,8 мм и 1,6 мм, потому что большинство принтеров поставляются с соплом 0,4 мм. Проницательный и сообразительный доктор математики будет знать о невероятных вычислениях, которые я выполнил выше!

Установка правильной температуры

Хотя большинство нитей, используемых в 3D-печати, являются своего рода термопластами, они имеют разный химический состав. Следовательно, у каждого из них разные оптимальные температуры.

Как правило, температура PLA должна быть установлена ​​в диапазоне от 180 C° до 220 C°, ABS — от 210 C° до 250 C°, PETG — от 220 C° до 250 C°, а нейлон — от 240 C° до 260 C°.

Если вы купили другой филамент, посмотрите на его упаковку, и вы, вероятно, найдете рекомендуемую производителем температуру. На самом деле, забудьте о диапазонах, о которых я вам говорил, и всегда на всякий случай смотрите на диапазоны, рекомендованные производителями.

Вы всегда должны стремиться найти идеальную температуру для вашего 3D-принтера и нити, так как она будет определять качество адгезии слоя.

Низкие температуры экструзии приводят к плохой адгезии между слоями. У вас может возникнуть соблазн пойти другим путем и нагреть нить накаливания как можно сильнее, но это приведет вас к множеству новых проблем, которые вы можете найти в Google! Внимание, спойлер:грязные отпечатки, плохие выступы и общее низкое качество.

Но в целом, если вы хотите повысить прочность отпечатка, установите немного более высокую температуру, чтобы новый слой экструдированного пластика лучше сцеплялся с предыдущим.

Ориентация детали

Всегда важно помнить, что 3D-печатные детали будут наиболее прочными в плоскости, параллельной печатной платформе, и менее прочными в вертикальной плоскости. При размещении вашего дизайна внутри слайсера всегда спрашивайте себя, в каких направлениях он будет соприкасаться и каким силам он будет подвергаться.

Если вы не уверены в ответе, рассмотрите случай скучного и, вероятно, бесполезного полого цилиндра*.

Если вы напечатаете его в вертикальной ориентации, объект будет представлять собой последовательность кругов, наложенных друг на друга. Если схватить его за каждый край и попытаться согнуть, то сломать цилиндр будет довольно легко.

*Наверное, стоит упомянуть, что на протяжении всей истории цилиндры доказали свою полезность. Это явно выходит за рамки сегодняшней статьи, поэтому я оставлю доказательство читателю.

У вас может возникнуть соблазн подумать, что вы невероятно сильны, и, возможно, так оно и есть, но вы также должны осознавать тот факт, что вы напечатали очень слабый цилиндр.

Если у вас все еще есть запасной филамент и вы решили печатать его в горизонтальной ориентации, вы заметите, что деталь труднее сломать из-за того, как выдавливаются линии филамента.

Недостатком такого позиционирования является то, что вам, возможно, придется добавить опоры для печати из-за углов, создаваемых этой ориентацией.

Почему в 3D-печати все должно быть компромиссом? Бесплатного обеда в этом хобби не бывает!

Используйте более прочную нить

Хотя это может показаться очевидным, использование другого типа нити может творить чудеса с точки зрения общей прочности.

Тем не менее, не все принтеры способны печатать со всеми существующими нитями, но определенно есть некоторые альтернативы, которые вы можете использовать даже на недорогих принтерах, таких как Ender 3.

Поликарбонат и нейлон считаются самыми прочными нитями, доступными в настоящее время, и если ваш принтер может с ними справиться и вам нужна чрезвычайно четкая печать, печатайте свой объект с ними.

Если вы печатаете из PLA, попробуйте PETG, так как с ним легко работать, он немного более гибкий и термостойкий.

Как сделать детали, напечатанные на 3D-принтере, прочнее

Вот краткий обзор того, как напечатать вашу модель таким образом, чтобы увеличить ее прочность:

1. Выберите плотный рисунок заполнения (как правило, в виде сот).
2. Увеличьте процент заполнения (превышение 50 % приведет к значительному уменьшению доходности).
3. Увеличить толщину стенки или внешней оболочки.
4. Увеличивайте температуру печати с шагом в 5 °C, пока не найдете оптимальную температуру.
5. Измените ориентацию отпечатка так, чтобы линии слоя были параллельны силам, которые будут на него воздействовать.

Заключение

Как видите, мы можем сделать множество вещей, чтобы улучшить общую прочность наших объектов и преодолеть недостатки, присущие выбранной нами технологии.

Если будущее мира зависит от того, сможете ли вы напечатать сильную Банчи но у вас нет времени читать всю статью, просто сделайте следующее.

Удачной печати!

Ознакомьтесь с разделом рекомендуемых продуктов

Мы создали раздел рекомендуемых продуктов, который позволит вам избавиться от догадок и сократить время, затрачиваемое на поиски того, какой принтер, нить накала или обновления приобрести, поскольку мы знаем, что это может быть очень сложной задачей и обычно приводит к путанице. .

Мы выбрали лишь несколько 3D-принтеров, которые, по нашему мнению, подходят как для начинающих, так и для продвинутых пользователей и даже для экспертов, что упрощает принятие решения, а нити, а также перечисленные обновления были протестированы нами и тщательно отобраны. , чтобы вы знали, что любой из них будет работать так, как задумано.