3D-printen kan sterke polymeer-en metalen onderdelen creëren. Bepaalde toepassingen van 3D-geprinte onderdelen kunnen echter veel meer sterkte vereisen. Ontwerp en materiaalkeuze zijn de meest kritische factoren die de sterkte van een 3D-geprint onderdeel bepalen. Echter, zelfs een goed ontworpen onderdeel kan zwakte tonen en falen in dienst als andere eenvoudige en belangrijke kracht verbetering technieken worden genegeerd.

er bestaan verschillende technieken om 3D-prints te versterken. Deze kunnen worden gegroepeerd in drie brede categorieën: deelgeometrie, afdrukinstellingen en post-processing.

Deelgeometrie

de geometrie van het deel speelt een vitale rol bij het bepalen van de sterkte van een 3D-print. Het gebruik van filets en afschuiningen verhoogt de mechanische sterkte van de randen, terwijl plooien en ribben structurele ondersteuning bieden.

gebruik filets of afschuiningen

filets of afschuiningen bieden een sterke basis voor dunnere secties in 3D-delen. Ze voorkomen dat de sproeiers delicate onderdelen van de print afkloppen.

ontwerpvoorbeeld zonder filets
voorbeeld van een ontwerp met filets

gebruik ribben en Gussets

ribben en gussets zijn dunne extrusies die loodrecht uit een wand of vlak steken. Ze bieden ondersteuning en verhogen de sterkte van het onderdeel. De dikte van de ribben moet de helft van de wanddikte en moet worden verdeeld op een minimale afstand van tweemaal de dikte van de muren. Grote en hoge ribben moeten worden vermeden; in plaats daarvan moeten MEERDERE kleine ribben worden gebruikt.

ontwerpvoorbeeld met ribben

3D-afdrukinstellingen

optimale instellingen van het 3D-afdrukproces zijn nodig om sterkere onderdelen te produceren. Deze instellingen omvatten het volgende.

“Infill” bij 3D-printen

“Infill” verwijst gewoon naar de hoeveelheid materiaal binnen de buitenwanden van het 3D-Deel. Deze techniek wordt algemeen gebruikt in FDM 3D printen om sterkte te verhogen. De “infill” instelling wordt gedaan op twee manieren, “infill” patroon en “infill” dichtheid.

Infill Pattern

dit is een repetitieve structuur die de ruimte in een 3D-geprinte deel vult. Het is meestal verborgen uit het zicht. Er zijn tal van stijlen van “infill” patronen. Ze omvatten; driehoekig patroon, archi, rechthoekig, honingraat of zeshoekig, en concentrisch. Archi infill patroon is het meest geschikt voor ronde of afgeronde delen. De rechthoekige “infill” patroon kan geven een 100% dichte deel vanwege de parallelle en loodrechte raster. Het hexagonale “infill” – patroon biedt de hoogste sterkte-gewichtsverhouding, maar het duurt het langst om af te drukken.

Infill dichtheid

een 0% infill heeft geen infill, en een 100% infill geeft een volledig solide deel. De 100% “infill” maakt het sterkste deel. In veel gevallen is het echter een onnodig gebruik van materiaal dat het gewicht en de kosten verhoogt. Het honingraatpatroon is het beste voor percentages van minder dan 50%, terwijl het rechtlijnige patroon het beste is voor percentages boven 50%. Veel voorkomende “infill” – dichtheden liggen tussen 20% en 25%.

part-oriëntatie

3D-geprinte deeloriëntatie

3D-geprinte delen zijn het sterkst in vlakken evenwijdig aan de gebouwde behuizing omdat de moleculaire binding in een laag veel meer is dan de kleefbanden tussen lagen. Dit zijn de x-en Y-vlakken. Hoewel deze techniek gemeenschappelijk is voor FDM 3D-printen, kan het worden gebruikt in andere processen zoals SLA en SLS om de sterkte te verbeteren. De oriëntatie van het onderdeel is afhankelijk van waar de belasting en druk in het onderdeel zullen worden ervaren.

Schaaldikte

dit speelt een belangrijke rol bij het versterken van 3D-delen. Een dikkere schaal maakt een deel sterker. Voor FDM-printen is een schaaldikte van 3 tot 4 keer de diameter van de spuitmond het beste voor onderdelen die zwaar en langdurig worden belast. De meeste 3D-printprocessen gebruiken een standaard minimum van ongeveer 1mm dikte. Echter, het verhogen van dit zal de trek-en slagvastheid te verbeteren. Voor gedetailleerde informatie over de aanbevolen dikte voor andere 3D-printtechnologieën kunt u onze ontwerphandleidingen raadplegen.

Postproductieverwerking

om de sterkte van bedrukte onderdelen verder te vergroten, kunt u ook nabewerking overwegen. De volgende nabewerkingen die de sterkte van 3D-geprinte onderdelen sterk kunnen verhogen.Gloeien is gewoon een proces waarbij een 3D-geprint deel wordt verhit en geleidelijk wordt afgekoeld om de interne spanningen te verlichten die tot een harder deel leiden. Terwijl metalen en glas kunnen worden onthard, kunnen niet alle polymeren worden onthard. Sommige materialen die geschikt zijn voor gloeien zijn PLA, PET en PA 12.

galvaniseren

galvaniseren is een postdruktechniek waarbij het onderdeel wordt ondergedompeld in een oplossing van water en metaalzouten. Wanneer de stroom door de oplossing wordt geleid, vormen metalen kationen een dunne coating rond het onderdeel. Deze techniek kan worden toegepast op 3D-onderdelen van FDM -, SLS -, SLA-of SCM-printers. Het geeft het onderdeel een bijna identieke mechanische eigenschap aan metalen onderdelen, en dus is een veel goedkoper alternatief voor metaal 3D-printen voor verschillende toepassingen.

gegalvaniseerde delen zijn echter nog steeds plastic van binnen en dus als ze worden verwarmd tot een hogere temperatuur dan de onthardingstemperatuur van de binnen plastic, dan gaat de innerlijke sterkte verloren; zelfs als het buitenmetaal niet smelt. Verschillende metalen kunnen worden gebruikt voor het galvaniseren, zoals zink, chroom, nikkel, koper, enz. Voor het galvaniseren is het belangrijk om het 3D-deel te primen om een geleidend oppervlak te creëren dat geschikt is voor het metaal om zich aan te hechten. Grafiet wordt vaak gebruikt voor de priming.

harscoating

epoxyharsen of polyesterharsen kunnen worden gebruikt voor het coaten van 3D-geprinte onderdelen. Epoxy coating is een onoplosbare oppervlakte coating die wordt gedaan met epoxy verf. De verf bevat twee chemicaliën; een epoxyhars en een verharder. De resulterende coating is meestal duurzamer en taaier dan ongecoate onderdelen. Epoxy coating is echter niet geschikt als extreme geometrische nauwkeurigheid en scherpe randen nodig zijn voor het onderdeel. Polyesterharsen zijn daarentegen dun en kunnen over ingewikkelde delen worden verspreid. De hars begint 5 minuten na het aanbrengen uit te harden en duurt meestal 24 uur om volledig te drogen. Harscoating kan op elk onderdeel van elke printer worden aangebracht.

koolstofvezelversterking

koolstof – of glasvezels kunnen ook worden gebruikt om 3D-onderdelen te versterken. Koolstofvezel heeft een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding en wordt het beste gebruikt voor onderdelen die worden gebruikt in omstandigheden van constante belasting. In tegenstelling tot koolstof, glasvezels buigen tot mislukking. De vezels kunnen op twee manieren worden gelamineerd:

  • korte vezelversterking

bij deze methode worden de vezels fijngehakt en gemengd met het thermoplastisch materiaal om de sterkte en stijfheid

  • continue vezelversterking

bij deze techniek moet de vezel continu in het thermoplastisch materiaal worden geïntegreerd, aangezien het geëxtrudeerd en afgezet wordt. Deze techniek vereist twee sproeiers om tegelijkertijd te printen.

conclusie

bij Xometry Europe bieden we verschillende versterkingsopties voor 3D-geprinte onderdelen zoals gevraagd door klanten. Ga gewoon naar ons instant citeren platform, upload uw modellen, kies uw opties, en voila: uw hoge sterkte 3D geprinte deel zal worden geleverd aan u in slechts een paar dagen.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.