VSHAPER Sp. z o.o. realizuje projekty dofinansowane z funduszy UE.
VSHAPER Sp. z o.o. realizuje projekty dofinansowane z funduszy UE.
Wpływ na wytrzymałość modelu z druku 3D ma wiele czynników, przede wszystkim geometria/kształt modelu, drukarka, na której wykonywany jest wydruk i temperatura druku, rodzaj materiału oraz ilość obrysów zewnętrznych i warstw góra/dół oraz stopień wypełnienia. Przeczytaj artykuł i dowiedz się, kiedy zdecydować się na druk 3D.
Pierwszym krokiem do wykonania wytrzymałego wydruku jest odpowiednie przygotowanie modelu w dostosowanym do tego celu oprogramowaniu. Dodatkowo warto skonsultować geometrię i projekt elementu z ekspertem druku, aby zweryfikować jego trwałość, uwzględniając grubość ścianek, rodzaj i procent wypełnienia druku materiałem.
Ważnym elementem, który poprawia znacząco jakość wydruków, jest zastosowanie odpowiedniej drukarki 3D, najlepiej z zamkniętą komorą, która utrzymuje stałą temperaturę przez cały proces drukowania. Dzięki temu wydruk nie będzie ochładzał się zbyt szybko, a warstwy zdążą się ze sobą połączyć, zapewniając trwałość wydruku. Drukarki z zamkniętą i podgrzewaną komorą zapewniają mniejszy skurcz całego modelu i pozwalają uniknąć efektu warping’u (podwijania) tj. odklejania się na krawędziach pierwszej warstwy modelu z materiału o większym skurczu od platformy wydruku Łatwiej jest wydrukować daną część z odpowiednimi wymiarem. Utrzymanie odpowiedniej temperatury wewnątrz komory zabezpieczy przed przegrzaniem materiału, a więc zwiększoną kruchością modelu.
Sprawdź drukarkę 3D z podgrzewaną komorą
Prawdopodobnie najbardziej istotnym elementem dotyczącym wytrzymałości druku 3D, jest rodzaj wybranego filamentu, z którego model będzie drukowany. Decyzja powinna uwzględniać następujące pytania:
Mając odpowiedzi na te pytania, specjalista druku 3D z łatwością doradzi nam filament spełniający nasze potrzeby, dbając o niskie koszty produkcyjne.
Klient zgłasza się z zaprojektowanym modelem, który ma być prototypem części, z zastosowaniem przemysłowym, narażenie na duże wahania temperatur, w tym temperatura ponad 200 stopni. Dodatkowo element podczas pracy będzie narażony na działanie siły nacisku.
Zaproponowano następujące materiały:
Przy wyborze można rozważyć te dwa materiały, biorąc pod uwagę koszty i ocenić, czy celem prototypu jest sprawdzenie jego kształtu i dokładności wymiarowej czy też nadrzędnym celem jest zweryfikowanie wytrzymałości modelu.
Klient zgłasza się z modelem, który ma stanowić element produkcyjny w urządzeniach elektronicznych. Szczególnie istotna jest dokładność wymiarowa, elastyczność, temperatura 80 stopni. Brak narażenia na siłę nacisku.
Zaproponowano następujący materiał:
Klient zgłasza zapotrzebowanie na wykonanie prototypu obudowy dla kamery sportowej lub smartfona. PET-G charakteryzuje się dobrymi właściwościami mechanicznymi, jest wytrzymały i elastyczny, co czyni go idealnym do produkcji obudów dla urządzeń, które wymagają ochrony przed uderzeniami i wstrząsami. Obudowa taka będzie odporna na zarysowania i uszkodzenia mechaniczne, a jednocześnie będzie elastyczna i łatwa w obróbce. PET-G ma również dobry poziom przepuszczalności światła, co oznacza, że obudowa będzie przejrzysta i nie będzie wpływać na jakość obrazu lub sygnału.
Po podjęciu decyzji na temat filamentu należy dobrać do niego temperaturę druku. Trzeba zwrócić uwagę na wymagania producenta, gdyż materiały o tej samej nazwie, często mają inne różne temperatury suszenia materiału przed drukiem oraz inne temperatury już samego druku. Należy pamiętać o utrzymaniu temperatury przez cały proces druku, dzięki temu warstwy połączą trwale i wytrzymałość wydruku będzie wysoka.
Istotnym elementem przy planowaniu wydruku modeli jest odpowiednie wybranie kierunku druku. Wytrzymałość zależy od orientacji warstw. Najwyższą wytrzymałość daje drukowanie w poziomie, czyli równolegle do ławy drukującej. W przypadku drukowania w pionie, prostopadłego do ławy drukującej, wytrzymałość może być słabsza. Przy skomplikowanej geometrii modelu, należy dobrać kierunek indywidualnie, zgodnie z projektem oraz wybranym filamentem. Konieczne jest zwrócenie uwagi na podpory i łatwość ich usunięcia.
Zwiększenie ilości obrysów zewnętrznych ma większy wpływ na wytrzymałość modelu 3D niż zmiana wypełnienia, ponieważ obrysy zewnętrzne są najbardziej obciążone. Dodatkowe obrysy zewnętrzne zwiększają powierzchnię kontaktu między poszczególnymi warstwami i zapewniają większą stabilność i odporność na rozprzestrzenianie się pęknięć. Z kolei zmiana wypełnienia wpłynie na wytrzymałość modelu w mniejszym stopniu, ponieważ wypełnienie jest stosowane wewnątrz modelu, a nie na zewnętrznych warstwach. Wypełnienie ma bardziej wpływ na masę i sztywność modelu niż na jego wytrzymałość. Jednak w przypadku niektórych zastosowań, takich jak drukowanie elementów z dużą ilością otworów lub przestrzeni, zmiana wypełnienia może mieć większy wpływ na wytrzymałość. Za pomocą funkcji layer grouping możliwe jest ustawienie różnego stopnia wypełnienia wydruku w różnych jego częściach. Wpływa to w mniejszym stopniu na wytrzymałość, niż jeśli wydruku na całej powierzchni miałby mniejsze wypełnienie.
Grubość warstwy wydruku ma wpływ na wytrzymałość i wygląd modelu. Grubsze warstwy mogą zmniejszyć jakość wydruku, ale jednocześnie mogą zwiększyć wytrzymałość modelu.
Szybkość druku ma wpływ na wytrzymałość i jakość wydruku. Zbyt szybki druk może prowadzić do niedoskonałości, a zbyt wolny może wydłużyć czas drukowania. Ostatecznie optymalna prędkość druku będzie zależna od wielu czynników, takich jak rodzaj materiału, grubość warstwy, rodzaj drukarki 3D, projekt modelu i jego złożoność. Dlatego ważne jest, aby eksperymentować z różnymi prędkościami druku, aby uzyskać najlepsze wyniki.
Wpływ na wytrzymałość druku 3D, ma także post processing. Szczególnie istotna jest dbałość o bezpieczne usunięcie podpór. Najlepszą i najdokładniejszą metodą jest rozpuszczenie podpór za pomocą przeznaczonych do tego środków chemicznych. Usuwanie podpór za pomocą nożyka, pilników czy też nieumiejętne szlifowanie może negatywnie wpłynąć na powierzchnię całego modelu i spowodować jego kruszenie, a w konsekwencji złamanie. Szlifowanie i polerowanie może usunąć cienkie warstwy materiału, co może osłabić strukturę wydruku i zmniejszyć jego wytrzymałość. Dodatkowo nakładanie farby lub lakieru na wydruk może zwiększyć jego wagę, co również może wpłynąć na jego wytrzymałość.
Warto pamiętać, że można zastosować metody post processingu mające na celu wzmocnienie modelu jak wzmocnienie klejem, żywicą lub włóknem węglowym. Zwiększy to odporność na uszkodzenia mechaniczne.
