Освоение толщины стенок в 3D-печати для оптимальной прочности

Внутреннее (наполнение) и внешнее (оболочка) устройство 3D-деталей принципиально отличаются. Хотя внутреннюю структуру можно печатать полой или сплошной, стенки всегда являются сплошными.

Под оболочкой понимаются верхние и нижние слои, а также стенки. Именно они определяют механические свойства модели: предельную прочность на растяжение, предел усталости и другие характеристики.

Стенки 3D-деталей — это вертикальные внешние области, формирующие высоту печати. Одним из самых важных факторов при проектировании для 3D-печати является толщина стенок.

Как спроектировать идеальную толщину стенок? Не волнуйтесь — мы подготовили для вас все необходимые рекомендации!

В этой статье вы найдете ключевые сведения и правила для понимания и настройки оптимальной толщины стенок для ваших печатей. Читайте дальше!

Что такое толщина стенок в 3D-печати?

Правильный выбор толщины стенок модели критически важен для решения проблем, связанных с этим параметром.

Почему? Потому что неправильная толщина стенок — главная причина дефектов в 3D-печати.

Толщина стенок зависит от общей конструкции, размеров детали и используемого материала. Ниже приведены основные рекомендации.

Максимальная толщина стенок для 3D-печати

Максимальная толщина стенок актуальна для тяжелых материалов (например, металлов), так как они создают внутренние напряжения, сжимающие деталь изнутри.

Однако такие стенки нельзя напечатать сплошными. Поэтому модели делают полыми и предусматривают технологические отверстия для удаления порошка.

Минимальная толщина стенок для 3D-печати

Для прочных материалов, таких как нержавеющая сталь, минимальная толщина стенок может составлять всего 0,3 мм. Точное значение зависит от дизайна и структуры 3D-модели.

Например, для высокодетализированной детали из нержавеющей стали площадью 5 мм² толщина стенки должна быть 0,3 мм.

Какая должна быть толщина стенок при 3D-печати?

Обычно 0,8 мм — это стандартная толщина стенок по умолчанию для минимальной прочности. Для лучших результатов рекомендуется около 1,6 мм. При этом желательно иметь минимум три периметра для повышенной долговечности.

Кроме того, значение по умолчанию в слайсере в большинстве случаев подходит отлично.

Базовые правила настройки толщины стенок

Если вы хотите задать толщину стенок вручную, следуйте этим правилам:

• Используйте кратное значение диаметра сопла — это наиболее эффективный способ печати полноразмерных стенок.
• Аналогично, для верхних и нижних слоев используйте кратное значение высоты слоя для наилучшего результата.
• Для более прочных деталей используйте большие значения толщины стенок: 2–3 мм для вертикальных стенок и 1,6–2 мм для верхних/нижних слоев.
• Для декоративных моделей, не несущих нагрузок, достаточно 0,4 мм толщины стенок и 0,2–0,8 мм для верхних/нижних слоев.

Рекомендуемая толщина стенок для 3D-печати (ТАБЛИЦА)

У 3D-деталей есть пределы минимальной тонкости стенок. В таблице ниже показаны рекомендуемые и абсолютные минимальные значения для различных материалов.

Рекомендуемая толщина стенок
Материал	PLA	ABS	NYLON	VEROWHITE	TRANSPARENT	ABS-LIKE	RUBBER-LIKE	VISICLEAR
Рекомендуемый минимум (мм)	1,5	1,5	1,5	1,0	1,0	1,0	2,0	1,0
Абсолютный минимум (мм)	0,8	0,8	0,8	0,6	0,6	0,6	0,8	0,6

Кроме того, выбор материала для печати — ключевой фактор успеха.

Важно помнить: ни одна 3D-печать не может быть выполнена ниже абсолютного минимума!

Минимальная толщина стенок vs Разрешение

Казалось бы, между этими понятиями проходит тонкая грань, но они не идентичны!

Минимальная толщина стенок — это наименьшая ширина оболочки, которую принтер может изготовить без коллапса под собственным весом. Разрешение же определяет гладкость кривизны.

Разрешение — это своего рода допуск по размерам: оно показывает точность дизайна, пригодного для печати. Оно отражает детализацию и точность модели при достаточной толщине для поддержки оболочки.

Как рассчитать правильную толщину стенок для вашей 3D-модели

Стандартный способ расчета правильной толщины стенок — использование значения, кратного диаметру сопла.

Это гарантирует отсутствие зазоров и дефектов. Например, при диаметре сопла 0,4 мм толщина стенок может быть 0,4 мм, 0,8 мм, 1,2 мм и так далее.

Для обычных деталей средней прочности толщина стенок составляет 0,8–1,6 мм при 3–4 периметрах. Верхняя и нижняя толщина — около 0,8–1,2 мм (в зависимости от числа периметров — 4–6 слоев).

При работе с хрупкими материалами влияние на общую толщину стенок может быть как положительным, так и отрицательным. Необходимо знать рекомендуемые минимальные значения.

Для корректировки общей толщины оболочки меняйте толщину слоя. Например, при толщине стенки 0,8 мм и 4 периметрах общая толщина составит 3,2 мм.

Общее правило: толщина стенок 3D-деталей должна составлять 0,8 мм для диаметров сопла 2–3 мм. Размер зависит от вашего 3D-принтера. В большинстве случаев значение по умолчанию в слайсере подойдет идеально.

Как добиться идеальных настроек толщины стенок/оболочки

Идеальная толщина стенок/оболочки — понятие относительное! Универсального значения для всех деталей не существует. Однако следует держаться стандартного диапазона 0,8–2 мм.

Так как 3D-детали имеют разное назначение, сначала определите назначение вашей печати. Затем подберите идеальную толщину стенок. Некоторые детали нужны только для декора, другие — работают под нагрузкой.

Например, при печати вазы прочность не критична — достаточно минимальной толщины стенок.

Наоборот, для крепления настенного держателя нужны подходящий материал, наполнение и несколько периметров для создания прочной детали.

По сути, идеальную толщину стенок находят методом проб и ошибок, набирая опыт. Как только вы поймете, какая толщина лучше для конкретных деталей, процесс станет простым!

Дополнительные факторы при выборе идеальной толщины стенок

Тип филамента

Знание типа филамента критически важно. Рекомендуемая толщина стенок для распространенных материалов (Nylon, ABS, PLA) — 1,5 мм.

Хотя многие производители рекомендуют 0,8 мм, это значение не подходит для всех конструкций.

Поддерживающие структуры

Наличие вывисов создает риск коллапса при печати. Утолщение стенок для усиления только ухудшает ситуацию, увеличивая вес.

В таких случаях идеальное решение — качественная система поддержки. Она обеспечит устойчивость вывисов даже при минимально рекомендуемой толщине стенок.

Толщина смежных стенок

Толщина стенки вашей детали должна быть более 60% толщины смежной стенки. Почему? Накопленное термическое напряжение при печати может вызвать разрушение в любой слабой точке. Поэтому нужно соблюдать последовательность толщины стенок.

Внутренние радиусы изгибов

Поскольку термическое напряжение накапливается вокруг острых краев при остывании, лучше использовать скругленные края, если дизайн позволяет.

Если же острые края необходимы, скругляйте их изнутри, чтобы снизить накопление внутренних напряжений, не меняя внешний вид детали.

Толщина стенок vs Наполнение (Infill)

Хотя и толщина стенок, и наполнение увеличивают прочность деталей, для долговечности следует использовать увеличение толщины стенок.

Уровень прочности модели и процент наполнения обратно пропорциональны. Например, модель с 0% наполнения и стенками 4 мм будет прочнее, чем модель с 100% наполнением и стенками 0,8 мм.

Кратко: 3D-модели реже ломаются и служат дольше при большой толщине стенок. Но для лучшего результата сочетайте высокую толщину стенок с высоким процентом наполнения.

Хотя оба фактора увеличивают расход материала, толщина стенок дает большую прочность на единицу материала.

Заключение

Толщина стенок 3D-печати — один из ключевых параметров проектирования деталей. Если сделать стенки слишком толстыми, детали станут дороже в производстве, увеличат время печати и могут даже расколоться из-за внутренних напряжений.

При слишком тонких стенках модель может быть нефункциональной или деформироваться (warping) при печати. Стоимость производства также возрастет из-за необходимости переработки дизайна.

Следовательно, нужно работать с минимально рекомендуемой толщиной для обеспечения долговечности моделей.