a impressão 3D é capaz de criar peças de polímero e metal fortes. No entanto, certas aplicações de peças impressas em 3D podem exigir muito mais força. Design e seleção de materiais são os fatores mais críticos que determinam a resistência de uma peça impressa em 3D. No entanto, mesmo uma parte bem projetada pode mostrar fraqueza e falhar em serviço se outras técnicas simples e importantes de melhoria de força forem ignoradas.

existem várias técnicas para fortalecer as impressões 3D. Estes podem ser agrupados em três categorias amplas: geometria da peça, configurações de impressão e pós-processamento.

geometria da peça

a geometria da peça desempenha um papel vital na determinação da força de uma impressão 3D. O uso de filetes e chanfros aumenta a resistência mecânica das bordas, enquanto gussets e nervuras fornecem suporte estrutural.

use filetes ou chanfros

os filetes ou chanfros fornecem uma base forte para seções mais finas em peças 3D. Eles impedem que os bicos derrubem partes delicadas da impressão.

exemplo de Design sem filetes
exemplo de Design com filetes

use costelas e Gussets

costelas e gussets são extrusões finas que se projetam perpendicularmente de uma parede ou plano. Eles fornecem suporte e aumentam a força da peça. A espessura das nervuras deve ser metade da espessura da parede e deve ser espaçada a uma distância mínima de duas vezes a espessura das paredes. Costelas grandes e altas devem ser evitadas; em vez disso, várias costelas pequenas devem ser usadas.

exemplo de Design com nervuras

configurações de Impressão 3D

configurações ideais do processo de Impressão 3D são necessárias para produzir peças mais fortes. Essas configurações incluem o seguinte.

preenchimento em Impressão 3D

preenchimento refere-se simplesmente à quantidade de material dentro das paredes externas da peça 3d. Esta técnica é comumente usada na impressão FDM 3D para aumentar a força. A configuração de preenchimento é feita de duas maneiras, padrão de preenchimento e densidade de preenchimento.

infill Pattern

esta é uma estrutura repetitiva que preenche o espaço dentro de uma peça impressa em 3D. Geralmente está escondido da vista. Existem vários estilos de padrões de preenchimento. Eles incluem; padrão triangular, arqui, retangular, favo de mel ou hexagonal e concêntrico. O padrão de preenchimento Archi é mais adequado para peças circulares ou arredondadas. O padrão de preenchimento retangular é capaz de dar uma parte 100% densa por causa de sua grade paralela e perpendicular. O padrão de preenchimento hexagonal fornece a maior relação força-peso, mas leva mais tempo para imprimir.

densidade de preenchimento

um preenchimento de 0% não tem preenchimento, e um preenchimento de 100% dá uma parte completamente sólida. O preenchimento de 100% faz a parte mais forte. No entanto, em muitos casos, é um uso desnecessário de material que aumenta o peso e o custo. O padrão de favo de mel é melhor para porcentagens inferiores a 50%, enquanto o padrão retilíneo é melhor para porcentagens acima de 50%. As densidades de preenchimento comuns estão entre 20% e 25%.

orientação da peça

as peças impressas em 3D são mais fortes em planos paralelos ao gabinete de construção porque a ligação molecular em uma camada é muito mais do que as ligações adesivas entre as camadas. Estes são os planos X e Y. Embora essa técnica seja comum à impressão 3D FDM, ela pode ser usada em outros processos, como SLA e SLS, para melhorar a resistência. A orientação da peça depende de onde o carregamento e as pressões serão experimentados na peça.

Espessura da concha

isso desempenha um papel significativo no fortalecimento das peças 3D. Uma casca mais espessa torna uma parte mais forte. Para impressão FDM, uma espessura de concha que é de 3 a 4 vezes o diâmetro do bico é melhor para peças que serão submetidas a cargas pesadas e sustentadas. A maioria dos processos de Impressão 3D usa um mínimo padrão de cerca de 1 mm de espessura. No entanto, aumentar isso melhorará a resistência à tração e ao impacto. Para obter informações detalhadas sobre a espessura recomendada para outras tecnologias de Impressão 3D, consulte nossos guias de design.

processamento de Pós-Produção

para aumentar ainda mais a resistência das peças impressas, você também pode considerar o pós-processamento. As seguintes operações de pós-processamento que podem aumentar significativamente a resistência das peças impressas em 3D.

recozimento

o recozimento é simplesmente um processo de aquecimento de uma peça impressa em 3D e permitindo que esfrie gradualmente para aliviar as tensões internas, resultando em uma parte mais resistente. Embora os metais e o vidro possam ser recozidos, nem todos os polímeros podem ser recozidos. Alguns materiais adequados para recozimento são PLA, PET e PA 12.

galvanoplastia

a galvanoplastia é uma técnica pós-impressão que envolve a imersão da peça em uma solução de água e sais metálicos. Quando a corrente é passada através da solução, os cátions metálicos formam um revestimento fino ao redor da peça. Esta técnica pode ser aplicada às peças 3D das impressoras FDM, SLS, SLA ou SCM. Dá à peça uma propriedade mecânica quase idêntica às peças metálicas e, portanto, é uma alternativa muito mais barata à impressão 3D de metal para várias aplicações.

no entanto, as peças galvanizadas ainda são de plástico no interior e, portanto, se forem aquecidas a uma temperatura mais alta do que a temperatura de amolecimento do plástico interno, A resistência interna será perdida; mesmo que o metal externo não derreta. Vários metais podem ser usados para galvanoplastia, como zinco, cromo, níquel, cobre, etc. Antes de galvanizar, é importante preparar a parte 3D para estabelecer uma superfície condutora adequada para o metal aderir. Grafite é comumente usado para o priming.Resinas epóxi ou resinas de poliéster podem ser usadas para revestir peças impressas em 3D. O revestimento epóxi é um revestimento de superfície insolúvel feito com tinta epóxi. A tinta contém dois produtos químicos; uma resina epóxi e um endurecedor. O revestimento resultante é geralmente mais durável e mais resistente do que as peças não revestidas. No entanto, o revestimento epóxi não é apropriado se for necessária extrema precisão geométrica e bordas afiadas para a peça. As resinas de poliéster, por outro lado, são finas e podem ser espalhadas por partes intrincadas. A resina começa a endurecer aos 5 minutos após a aplicação e geralmente leva 24 horas para secar completamente. O revestimento de resina pode ser aplicado a qualquer peça de qualquer impressora.

reforço de fibra de carbono

fibras de carbono ou vidro também podem ser usadas para reforçar peças 3D. A fibra de carbono tem uma excelente relação força-peso e é melhor usada para peças usadas em condições de carga constante. Ao contrário do carbono, as fibras de vidro se dobram até a falha. As fibras podem ser laminadas de duas maneiras:

  • Curta a fibra de reforço

neste método, as fibras são cortadas e misturadas com o termoplástico para melhorar a resistência e rigidez

  • Contínuo reforço de fibra

nesta técnica, a fibra tem que ser continuamente integrado de termoplásticos, como está a ser extrudado e depositado. Esta técnica requer dois bicos para imprimir ao mesmo tempo.

conclusão

na Xometry Europe, oferecemos várias opções de fortalecimento para peças impressas em 3D, conforme solicitado pelos clientes. Basta ir à nossa plataforma de cotação instantânea, fazer upload de seus modelos, escolher suas opções e pronto: sua peça impressa em 3D de alta resistência será entregue a você em apenas alguns dias.

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