3D tisk je schopen vytvářet silné polymerní a kovové části. Některé aplikace 3D tištěných dílů však mohou vyžadovat mnohem větší sílu. Návrh a výběr materiálu jsou nejkritičtějšími faktory, které určují pevnost 3D tištěné části. I dobře navržená část by však mohla vykazovat slabost a selhání v provozu, pokud budou ignorovány jiné jednoduché a důležité techniky zlepšování síly.

existují různé techniky pro posílení 3D tisků. Ty lze rozdělit do tří širokých kategorií: geometrie dílů, nastavení tisku a následné zpracování.

geometrie dílu

geometrie dílu hraje zásadní roli při určování pevnosti 3D tisku. Použití filé a zkosení zvyšuje mechanickou pevnost okrajů, zatímco klíny a žebra poskytují konstrukční oporu.

použijte filety nebo zkosení

filety nebo zkosení poskytují pevný základ pro tenčí řezy ve 3D dílech. Zabraňují tomu, aby trysky vyrazily jemné části z tisku.

příklad návrhu bez filé
příklad návrhu s filé

použijte žebra a klíny

žebra a klíny jsou tenké výlisky, které vyčnívají kolmo ze stěny nebo roviny. Poskytují podporu a zvyšují pevnost součásti. Tloušťka žeber by měla být polovina tloušťky stěny a měla by být rozmístěna v minimální vzdálenosti dvojnásobku tloušťky stěn. Je třeba se vyhnout velkým a vysokým žebrům, místo toho by se mělo použít více malých žeber.

příklad návrhu s žebry

Nastavení 3D tisku

optimální nastavení procesu 3D tisku je zapotřebí k výrobě silnějších dílů. Tato nastavení zahrnují následující.

výplň v 3D tisku

výplň jednoduše odkazuje na množství materiálu uvnitř vnějších stěn 3D části. Tato technika se běžně používá v 3D tisku FDM pro zvýšení pevnosti. Nastavení výplně se provádí dvěma způsoby, vzor výplně a hustota výplně.

výplňový vzor

jedná se o opakující se strukturu, která vyplňuje prostor uvnitř 3D tištěné části. Obvykle je skrytý z pohledu. Existuje mnoho stylů výplňových vzorů. Patří mezi ně; trojúhelníkový vzor, archi, obdélníkový, voštinový nebo šestihranný a soustředný. Archi výplň vzor je nejvhodnější pro kruhové nebo zaoblené části. Obdélníkový výplňový vzor je schopen poskytnout 100% hustou část díky své rovnoběžné a kolmé mřížce. Šestihranný výplňový vzor poskytuje nejvyšší poměr pevnosti k hmotnosti,ale tisk trvá nejdéle.

hustota výplně

0% výplň nemá výplň a 100% výplň dává zcela pevnou část. 100% výplň je nejsilnější část. V mnoha případech se však jedná o zbytečné použití materiálu, které zvyšuje hmotnost a náklady. Voštinový vzor je nejlepší pro procenta menší než 50%, zatímco přímočarý vzor je nejlepší pro procenta nad 50%. Běžné hustoty výplně jsou mezi 20% a 25%.

orientace dílu

3D tištěná část orientace

3D tištěné části jsou nejsilnější v rovinách rovnoběžných s krytem sestavení, protože molekulární vazba ve vrstvě je mnohem více než adhezivní vazby mezi vrstvami. Toto jsou roviny X a Y. Ačkoli tato technika je společná pro 3D tisk FDM, může být použita v jiných procesech, jako jsou SLA a SLS, ke zlepšení pevnosti. Orientace dílu závisí na tom, kde se v dílu projeví zatížení a tlaky.

tloušťka skořepiny

to hraje významnou roli při posilování 3D dílů. Silnější skořápka činí část silnější. Pro tisk FDM je tloušťka pláště 3 až 4násobek průměru trysky nejlepší pro části, které budou vystaveny silnému a trvalému zatížení. Většina 3D tiskových procesů používá standardní minimální tloušťku asi 1 mm. Toto zvýšení však zlepší pevnost v tahu a ráz. Podrobné informace o doporučené tloušťce pro další technologie 3D tisku naleznete v našich průvodcích.

postprodukční zpracování

Chcete-li dále zvýšit pevnost tištěných dílů, můžete také zvážit následné zpracování. Následující operace po zpracování, které mohou výrazně zvýšit pevnost 3D tištěných dílů.

žíhání

žíhání je jednoduše proces zahřívání 3D tištěného dílu a umožnění jeho postupného ochlazování, aby se uvolnilo vnitřní napětí vedoucí k tvrdší části. Zatímco kovy a sklo mohou být žíhány, ne všechny polymery mohou být žíhány. Některé materiály, které jsou vhodné pro žíhání, jsou PLA, PET a PA 12.

galvanické pokovování

galvanické pokovování je technika po tisku, která zahrnuje ponoření součásti do roztoku vody a kovových solí. Když proud prochází roztokem, kovové kationty tvoří tenký povlak kolem součásti. Tuto techniku lze aplikovat na 3D díly z tiskáren FDM, SLS, SLA nebo SCM. To dává dílu téměř identickou mechanickou vlastnost kovovým dílům, a tak je mnohem levnější alternativou k 3D tisku kovů pro několik aplikací.

galvanické díly jsou však uvnitř stále plastové, takže pokud se zahřívají na vyšší teplotu, než je teplota měknutí vnitřního plastu, pak se vnitřní síla ztratí; i když se vnější kov neroztaví. Pro galvanické pokovování lze použít několik kovů, jako je zinek, chrom, nikl, měď atd. Před galvanickým pokovením je důležité připravit 3D část, aby se vytvořil vodivý povrch vhodný pro přilnutí kovu. Grafit se běžně používá pro základní nátěr.

pryskyřičný povlak

epoxidové pryskyřice nebo polyesterové pryskyřice lze použít pro potahování 3D tištěných dílů. Epoxidový povlak je nerozpustný povrchový povlak, který se provádí epoxidovou barvou. Barva obsahuje dvě chemikálie; epoxidovou pryskyřici a tužidlo. Výsledný povlak je obvykle odolnější a tvrdší než nepotažené části. Epoxidový povlak však není vhodný, pokud je pro díl nutná extrémní geometrická přesnost a ostré hrany. Polyesterové pryskyřice jsou naproti tomu tenké a lze je rozložit na složité části. Pryskyřice začne vytvrzovat po 5 minutách po aplikaci a obvykle trvá 24 hodin, než zcela uschne. Pryskyřičný povlak lze aplikovat na jakoukoli část z jakékoli tiskárny.

výztuž z uhlíkových vláken

uhlíková nebo skleněná vlákna lze také použít k vyztužení 3D dílů. Uhlíkové vlákno má vynikající poměr pevnosti k hmotnosti a nejlépe se používá pro součásti používané v podmínkách konstantního zatížení. Na rozdíl od uhlíku se skleněná vlákna ohýbají až do selhání. Vlákna mohou být laminována dvěma způsoby:

  • krátká výztuž vláken

při tomto způsobu se vlákna nasekají a smísí s termoplastem, aby se zlepšila pevnost a tuhost

  • kontinuální vyztužení vláken

při této technice musí být vlákno kontinuálně integrováno do termoplastu, jak se protlačuje a nanáší. Tato technika vyžaduje dvě trysky pro tisk současně.

závěr

v Xometry Europe nabízíme různé možnosti posílení 3D tištěných dílů podle požadavků zákazníků. Jednoduše přejděte na naši platformu okamžitých nabídek, nahrajte své modely, vyberte své možnosti a voila: vaše vysoce pevná 3D tištěná část vám bude doručena během několika dní.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.