3Dプリントは、強力なポリマーや金属部品を作ることができます。 但し、3Dによって印刷される部品のある特定の適用は大いにより多くの強さを要求するかもしれません。 設計と材料の選択は、3Dプリント部品の強度を決定する最も重要な要素です。 しかし、うまく設計された部品でさえ、他の単純で重要な強度向上技術が無視されると、弱点を示し、サービスに失敗する可能性があります。

3Dプリントを強化するための様々な技術があります。 これらは、部品形状、印刷設定、および後処理の三つの広範なカテゴリにグループ化することができます。

部品形状

部品の形状は、3Dプリントの強度を決定する上で重要な役割を果たします。 切り身および小さな溝の使用はガセットおよび肋骨は構造サポートを提供するが、端の機械強さを高める。

フィレットまたは面取りを使用

フィレットまたは面取りは、3D部品のより薄いセクションのための強力な基盤を提供します。 それらはノズルが印刷物からの敏感な部品をたたくことを防ぐ。

フィレットなしの設計例
フィレットを使用した設計例

リブとガセットを使用

リブとガセットは、壁や平面から垂直に突出する薄い押し出しです。 彼らはサポートを提供し、部品の強度を高めます。 リブの厚さは壁の厚さの半分でなければならず、壁の厚さの2倍の最小距離で間隔を空ける必要があります。 大きく、高い肋骨は避けるべきです;代りに、多数の小さい肋骨は使用されるべきです。

リブ付き設計例

3D印刷設定

より強力な部品を製造するには、3D印刷プロセスの最適な設定が必要です。 これらの設定には、次のものが含まれます。

3Dプリントにおけるインフィル

インフィルは、単に3Dパーツの外壁内部の材料の量を指します。 この技術は、強度を高めるためにFDM3D印刷で一般的に使用されています。 インフィルの設定は、インフィルパターンとインフィル密度の二つの方法で行われます。

インフィルパターン

これは、3Dプリントパーツ内のスペースを埋める反復構造です。 それは通常、視界から隠されています。 インフィルパターンには数多くのスタイルがあります。 それらは含んでいます;三角パターン、archi、長方形、蜜蜂の巣または六角形、および同心。 Archiのinfillパターンは円か円形にされた部品のために最も適する。 長方形のinfillパターンは平行および垂直な格子のために100%の密な部分を与えることができる。 六角形のインフィルパターンは、最高の強度対重量比を提供しますが、印刷には最長の時間がかかります。

インフィル密度

0%インフィルにはインフィルがなく、100%インフィルは完全に固体の部分を与えます。 100%のinfillは最も強い部分を作る。 しかし、多くの場合、それは重量とコストを増加させる材料の不必要な使用である。 蜜蜂の巣パターンは直線パターンは50%の上のパーセントのために最もよいが、50%以下のパーセントのために最もよいです。 共通のinfill密度は20%と25%の間にあります。

3Dプリント部品の向き

3Dプリント部品は、層内の分子結合が層間の接着結合よりもはるかに多いため、ビルドエンクロージャに平行な面で最も強 これらはX平面とY平面です。 この技術はFDM3D印刷に共通していますが、強度を向上させるためにSLAやSLSなどの他のプロセスで使用できます。 部品の向きは、部品の荷重と圧力がどこで発生するかに依存します。

シェルの厚さ

これは3Dパーツの強化に重要な役割を果たします。 より厚い貝は部品をより強くさせる。 FDMの印刷のために、ノズルの直径3から4倍の貝の厚さは重く、支えられたローディングに服従する部品のために最もよい。 ほとんどの3D印刷プロセスは、約1mmの厚さの標準的な最小値を使用します。 但し、これを高めることは抗張および衝撃強度を改善します。 他の3D印刷の技術のための推薦された厚さの詳細情報のために私達の設計ガイドを通って行って下さい。

ポストプロダクション加工

印刷された部品の強度をさらに高めるために、後処理を検討することもできます。 3Dプリント部品の強度を大幅に向上させることができる次の後処理操作。

アニーリング

アニーリングは、単純に3Dプリント部品を加熱し、内部応力を緩和するために徐々に冷却するプロセスです。 金属およびガラスはアニールすることができますが、すべてのポリマーをアニールすることはできません。 アニーリングに適したいくつかの材料は、PL A、PET、およびPA1 2である。

電気めっき

電気めっきは、水と金属塩の溶液に部品を浸すことを含むポスト印刷技術です。 電流が溶液を通過すると、金属カチオンは部品の周りに薄いコーティングを形成する。 この技術は、FDM、SLS、SLA、またはSCMプリンタの3D部品に適用できます。 それは部品に金属部分にほぼ同一の機械特性を与え、従って複数の適用のための3D印刷に金属をかぶせるずっとより安い代わりである。

ただし、電気めっきされた部品はまだ内部にプラスチックであるため、内部プラスチックの軟化温度よりも高い温度に加熱すると、外部金属が溶融しないにもかかわらず、内部強度が失われます。 亜鉛、クロム、ニッケル、銅などの電気めっきには、いくつかの金属を使用できます。 電気めっきの前に、金属が付着するのに適した導電性表面を確立するために3D部品をプライミングすることが重要です。 グラファイトは、プライミングのために一般的に使用されています。

樹脂コーティング

エポキシ樹脂やポリエステル樹脂は、3Dプリント部品のコーティングに使用できます。 エポキシのコーティングはエポキシのペンキとされる不溶解性の表面のコーティングです。 塗料には、エポキシ樹脂と硬化剤の二つの化学物質が含まれています。 結果として得られるコーティングは、通常、コーティングされていない部品よりも耐久性があり、厳しいです。 但し、エポキシのコーティングは極度で幾何学的な正確さおよび鋭角が部品のために必要なら適切ではないです。 ポリエステル樹脂は、一方では、薄く、複雑な部品に広げることができます。 樹脂は適用の後の5分で堅くなり始め、通常完全に乾燥するために24時間かかります。 樹脂コーティングは、任意のプリンタから任意の部分に適用することができます。

炭素繊維補強

炭素繊維やガラス繊維を使用して3D部品を補強することもできます。 炭素繊維は、優れた強度対重量比を有し、一定の荷重条件で使用される部品に最もよく使用される。 炭素とは異なり、ガラス繊維は故障するまで曲がる。 繊維は2つの方法で薄板にすることができます:

  • 短繊維強化

この方法では、繊維をチョップして熱可塑性樹脂と混合し、強度と剛性を向上させます

  • 連続繊維強化

この技術では、繊維は押出して堆積されているときに熱可塑性樹脂に連続的に統合されなければなりません。 この技術は2つのノズルが同時に印刷するように要求します。

結論

Xometry Europeでは、お客様のご要望に応じて、3Dプリント部品のさまざまな強化オプションを提供しています。 私達の即刻の引用のプラットホームに単に頭、あなたのモデルをアップロードし、あなたの選択を選び、出来上がり:あなたの高力3Dによって印刷される部

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