3D-utskrift kan skapa starka polymer-och metalldelar. Vissa tillämpningar av 3D-tryckta delar kan dock kräva mycket mer styrka. Design och materialval är de mest kritiska faktorerna som bestämmer styrkan hos en 3D-tryckt del. Men även en väldesignad del kan visa svaghet och misslyckas i tjänsten om andra enkla och viktiga styrkaförbättringstekniker ignoreras.

det finns olika tekniker för att stärka 3D-utskrifter. Dessa kan grupperas i tre breda kategorier: delgeometri, Utskriftsinställningar och efterbehandling.

Delgeometri

delens geometri spelar en viktig roll för att bestämma styrkan hos ett 3D-tryck. Användningen av fileter och avfasningar ökar den mekaniska hållfastheten hos kanterna, medan kilar och revben ger strukturellt stöd.

använd fileter eller avfasningar

fileter eller avfasningar ger en stark grund för tunnare sektioner i 3D-delar. De förhindrar att munstyckena slår av känsliga delar från utskriften.

Design exempel utan fileter
designexempel med fileter

använd ribbor och kilar

ribbor och kilar är tunna profiler som sticker ut vinkelrätt från en vägg eller ett plan. De ger stöd och ökar styrkan på delen. Tjockleken på ribborna bör vara hälften av väggtjockleken och bör placeras på ett avstånd av minst två gånger väggens tjocklek. Stora och höga revben bör undvikas; istället bör flera små revben användas.

designexempel med revben

3D-Utskriftsinställningar

optimala inställningar för 3D-utskriftsprocessen behövs för att producera starkare delar. Dessa inställningar inkluderar följande.

Infill i 3D-utskrift

Infill hänvisar helt enkelt till mängden material inuti 3D-delens ytterväggar. Denna teknik används ofta i FDM 3D-utskrift för att öka styrkan. Infill-inställningen görs på två sätt, infill-mönster och infill-densitet.

Utfyllnadsmönster

detta är en repetitiv struktur som fyller upp utrymmet i en 3D-tryckt del. Det är vanligtvis dolt från vyn. Det finns många stilar av utfyllnadsmönster. De inkluderar; triangulärt mönster, archi, rektangulär, honungskaka eller sexkantig och koncentrisk. Archi infill mönster passar bäst för cirkulära eller rundade delar. Det rektangulära fyllmönstret kan ge en 100% tät del på grund av dess parallella och vinkelräta rutnät. Det sexkantiga fyllmönstret ger det högsta förhållandet mellan styrka och vikt, men det tar längst tid att skriva ut.

Utfyllnadstäthet

en 0% utfyllnad har ingen utfyllnad, och en 100% utfyllnad ger en helt fast del. 100% fyllning gör den starkaste delen. Men i många fall är det en onödig användning av material som ökar vikt och kostnad. Bikakemönstret är bäst för procentandelar på mindre än 50%, medan det rätlinjiga mönstret är bäst för procentandelar över 50%. Vanliga fyllnadstätheter är mellan 20% och 25%.

del orientering

3D-tryckt delorientering

3D-tryckta delar är starkast i plan parallellt med bygghöljet eftersom molekylbindningen i ett lager är mycket mer än limbindningarna mellan lager. Dessa är X-och Y-Planen. Även om denna teknik är vanlig för FDM 3D-utskrift, kan den användas i andra processer som SLA och SLS för att förbättra styrkan. Delorientering är beroende av var belastningen och trycket kommer att upplevas i delen.

Skaltjocklek

detta spelar en viktig roll för att stärka 3D-delar. Ett tjockare skal gör en del starkare. För FDM-utskrift är en skaltjocklek som är 3 till 4 gånger munstycksdiametern bäst för delar som kommer att utsättas för tung och långvarig belastning. De flesta 3D-utskriftsprocesser använder ett standardminimum på cirka 1 mm tjocklek. Att öka detta kommer dock att förbättra draghållfastheten och slaghållfastheten. För detaljerad information om rekommenderad tjocklek för andra 3D-utskriftstekniker, gå igenom våra designguider.

efterbehandling

för att ytterligare öka styrkan hos tryckta delar kan du också överväga efterbehandling. Följande efterbehandlingsoperationer som kraftigt kan öka styrkan hos 3D-tryckta delar.

glödgning

glödgning är helt enkelt en process för att värma en 3D-tryckt del och låta den svalna gradvis för att lindra de inre spänningarna vilket resulterar i en hårdare del. Medan metaller och glas kan glödgas, kan inte alla polymerer glödgas. Vissa material som är lämpliga för glödgning är PLA, PET, och PA 12.

galvanisering

galvanisering är en eftertrycksteknik som innebär nedsänkning av delen i en lösning av vatten och metallsalter. När strömmen passerar genom lösningen bildar metallkatjoner en tunn beläggning runt delen. Denna teknik kan tillämpas på 3D-delar från FDM -, SLS -, SLA-eller SCM-skrivare. Det ger delen en nästan identisk mekanisk egenskap för metalldelar, och det är också ett mycket billigare alternativ till metall 3D-utskrift för flera applikationer.

emellertid är elektropläterade delar fortfarande plast inuti och så om de värms till en högre temperatur än mjukningstemperaturen hos den inre plasten, förloras den inre styrkan; även om den yttre metallen inte smälter. Flera metaller kan användas för galvanisering, såsom zink, krom, nickel, koppar etc. Före elektroplätering är det viktigt att Primera 3D-delen för att skapa en ledande yta som är lämplig för metallen att fästa vid. Grafit används ofta för priming.

hartsbeläggning

epoxihartser eller polyesterhartser kan användas för beläggning av 3D-tryckta delar. Epoxibeläggning är en olöslig ytbeläggning som görs med epoxifärg. Färgen innehåller två kemikalier; ett epoxiharts och en härdare. Den resulterande beläggningen är vanligtvis mer hållbar och hårdare än obelagda delar. Epoxibeläggning är emellertid inte lämplig om extrem geometrisk noggrannhet och skarpa kanter behövs för delen. Polyesterhartser är å andra sidan tunna och kan spridas över invecklade delar. Hartset börjar härda 5 minuter efter applicering och tar vanligtvis 24 timmar att torka helt. Hartsbeläggning kan appliceras på någon del från vilken skrivare som helst.

kolfiberförstärkning

kol-eller glasfibrer kan också användas för att förstärka 3D-delar. Kolfiber har ett utmärkt förhållande mellan styrka och vikt och används bäst för delar som används vid konstant belastning. Till skillnad från kol böjer glasfibrer tills de misslyckas. Fibrerna kan lamineras på två sätt:

  • kort fiberförstärkning

i denna metod hackas fibrerna och blandas med termoplasten för att förbättra styrkan och styvheten

  • kontinuerlig fiberförstärkning

i denna teknik måste fibern kontinuerligt integreras i termoplasten när den extruderas och deponeras. Denna teknik kräver att två munstycken skrivs ut samtidigt.

slutsats

på Xometry Europe erbjuder vi olika förstärkningsalternativ för 3D-tryckta delar som efterfrågas av kunder. Helt enkelt gå över till vår omedelbara offertplattform, ladda upp dina modeller, Välj dina alternativ och voila: din höghållfasta 3D-tryckta del kommer att levereras till dig på bara några dagar.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.