3D-udskrivning er i stand til at skabe stærke polymer-og metaldele. Imidlertid kan visse anvendelser af 3D-trykte dele kræve meget mere styrke. Design og materialevalg er de mest kritiske faktorer, der bestemmer styrken af en 3D-trykt del. Selv en veldesignet del kan dog vise svaghed og mislykkes i drift, hvis andre enkle og vigtige styrkeforbedringsteknikker ignoreres.

der er forskellige teknikker til styrkelse af 3D-udskrifter. Disse kan grupperes i tre brede kategorier: delgeometri, udskriftsindstillinger og efterbehandling.

Delgeometri

delens geometri spiller en afgørende rolle i bestemmelsen af styrken af et 3D-print. Brugen af fileter og affasninger øger den mekaniske styrke på kanterne, mens kiler og ribben giver strukturel støtte.

brug fileter eller affasninger

fileter eller affasninger giver et stærkt fundament for tyndere sektioner i 3D-dele. De forhindrer dyserne i at slå sarte dele ud af udskriften.

Designeksempel uden fileter
Designeksempel med fileter

brug ribben og kiler

ribben og kiler er tynde ekstruderinger, der stikker vinkelret ud fra en væg eller et plan. De giver støtte og øger styrken af delen. Ribbenets tykkelse skal være halvdelen af vægtykkelsen og skal være anbragt i en mindsteafstand på to gange væggenes tykkelse. Store og høje ribben bør undgås; i stedet bør der anvendes flere små ribben.

Designeksempel med ribber

3D-udskrivningsindstillinger

optimale indstillinger for 3D-udskrivningsprocessen er nødvendige for at producere stærkere dele. Disse indstillinger omfatter følgende.

Infill i 3D-udskrivning

Infill refererer simpelthen til mængden af materiale inde i 3D-delens ydre vægge. Denne teknik bruges ofte i FDM 3D-udskrivning for at øge styrken. Infill indstilling sker på to måder, infill mønster og infill tæthed.

Infill mønster

dette er en gentagen struktur, der fylder rummet inde i en 3D-trykt del. Det er normalt skjult for visning. Der er mange stilarter af udfyldningsmønstre. De omfatter; trekantet mønster, archi, rektangulær, honningkage eller sekskantet og koncentrisk. Archi infill mønster er bedst egnet til cirkulære eller afrundede dele. Det rektangulære udfyldningsmønster er i stand til at give en 100% tæt Del på grund af dets parallelle og vinkelrette gitter. Det sekskantede påfyldningsmønster giver det højeste styrke-til-vægt-forhold, men det tager længst tid at udskrive.

Infill Density

en 0% infill har ingen infill, og en 100% infill giver en helt solid del. 100% udfyldning er den stærkeste del. Men i mange tilfælde er det en unødvendig brug af materiale, der øger vægt og omkostninger. Honeycomb-mønsteret er bedst for procentdele på mindre end 50%, mens det retlinede mønster er bedst for procentdele over 50%. Fælles infill tætheder er mellem 20% og 25%.

del orientering

3D-trykt delorientering

3D-trykte dele er stærkest i planer parallelt med byggekabinettet, fordi molekylærbindingen i et lag er meget mere end klæbebindingerne mellem lagene. Det er Y-og Y-flyene. Selvom denne teknik er fælles for FDM 3D-udskrivning, kan den bruges i andre processer såsom SLA og SLS for at forbedre styrken. Delorientering afhænger af, hvor belastningen og trykket vil blive oplevet i delen.

skaltykkelse

dette spiller en væsentlig rolle i styrkelsen af 3d-dele. En tykkere skal gør en del stærkere. Til FDM-udskrivning er en skaltykkelse, der er 3 til 4 gange dysediameteren, bedst for dele, der vil blive udsat for tung og vedvarende belastning. De fleste 3D-udskrivningsprocesser bruger et standardminimum på ca.1 mm tykkelse. At øge dette vil dog forbedre træk-og slagstyrken. For detaljerede oplysninger om anbefalet tykkelse til andre 3D-udskrivningsteknologier skal du gå gennem vores designguider.

efterbehandling

for yderligere at øge styrken af trykte dele kan du også overveje efterbehandling. Følgende efterbehandlingsoperationer, der i høj grad kan øge styrken af 3D-trykte dele.

Annealing

Annealing er simpelthen en proces til opvarmning af en 3D-trykt del og lader den afkøle gradvist for at aflaste de indre spændinger, der resulterer i en hårdere del. Mens metaller og glas kan udglødes, kan ikke alle polymerer udglødes. Nogle materialer, der er egnede til udglødning, er PLA, PET og PA 12.

galvanisering

galvanisering er en posttrykteknik, der involverer nedsænkning af delen i en opløsning af vand og metalsalte. Når strømmen passerer gennem opløsningen, danner metalkationer en tynd belægning omkring delen. Denne teknik kan anvendes på 3D-dele fra FDM -, SLS -, SLA-eller SCM-printere. Det giver delen en næsten identisk mekanisk egenskab til metaldele, og det er også et langt billigere alternativ til metal 3D-udskrivning til flere applikationer.

galvaniserede dele er dog stadig plast indeni, og hvis de opvarmes til en højere temperatur end blødgøringstemperaturen i den indvendige plast, går den indre styrke tabt; selvom det udvendige metal ikke smelter. Flere metaller kan bruges til galvanisering, såsom Galvanisering, krom, nikkel, kobber osv. Før galvanisering er det vigtigt at prime 3D-delen for at etablere en ledende overflade, der er egnet til metallet at klæbe til. Grafit er almindeligt anvendt til priming.

harpiksbelægning

polyesterharpikser eller polyesterharpikser kan anvendes til belægning af 3D-trykte dele. Det er en uopløselig overfladebelægning, der er lavet med epoksismaling. Malingen indeholder to kemikalier; en epoksisharpiks og en hærder. Den resulterende belægning er normalt mere holdbar og hårdere end ubelagte dele. Imidlertid er epoksicoating ikke hensigtsmæssig, hvis ekstrem geometrisk nøjagtighed og skarpe kanter er nødvendige for delen. Polyesterharpikser er derimod tynde og kan spredes over indviklede dele. Harpiksen begynder at hærde 5 minutter efter påføring og tager normalt 24 timer at tørre helt. Harpiksbelægning kan påføres enhver del fra enhver printer.

kulfiberforstærkning

kul-eller glasfibre kan også bruges til at forstærke 3D-dele. Kulfiber har et fremragende styrke-til-vægt-forhold og bruges bedst til dele, der anvendes under konstant belastning. I modsætning til kulstof bøjer glasfibre indtil svigt. Fibrene kan lamineres på to måder:

  • kort fiberforstærkning

ved denne metode hakkes fibrene og blandes med termoplasten for at forbedre styrke og stivhed

  • kontinuerlig fiberforstærkning

i denne teknik skal fiberen kontinuerligt integreres i termoplasten, da den ekstruderes og deponeres. Denne teknik kræver to dyser til at udskrive på samme tid.

konklusion

hos Ksometry Europe tilbyder vi forskellige styrkelsesmuligheder for 3D-trykte dele som ønsket af kunderne. Gå blot over til vores øjeblikkelige citationsplatform, upload dine modeller, vælg dine muligheder, og voila: din 3D-trykte del med høj styrke leveres til dig på få dage.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.