Okt. 10, 2014 / Von Euan Quigley*
Ein totes Bisschen.
Es gibt einige 3D-Druckaufträge, die einen Fokus auf die Festigkeit der Teile erfordern. Wir hatten einige Projekte in unserer Zeit, die uns dazu veranlasst haben, verschiedene Verstärkungstechniken auszuprobieren, um sicherzustellen, dass ein Teil überlebt, wenn es wiederholt fallen gelassen wird, oder dass es den Belastungsbedingungen standhält, unter die Sie es stellen möchten. Diese Studie scheint zu zeigen, dass es einen sehr geringen Unterschied in der Stärke zwischen teuren kommerziellen 3D-Druckmaschinen und kostengünstigen Desktop-Maschinen gibt. Alles, was Sie brauchen, ist ein wenig Zeit zum Nachdenken und Einstellen der Einstellungen.
Dieser Artikel ist eine Art Checkliste, die ich zusammengestellt habe und die wirklich besser auf FDM- (oder FFF-) Desktop-3D-Drucker zugeschnitten ist. Während sich die Abschnitte 1 und 2 mit Schritten befassen, die Sie sofort ausführen können, erfordern die Abschnitte 3 und 4 etwas mehr Vorbereitung und Nachdenken.
1.0 Modellgeometrie
Oberflächen können versetzt und dann verdickt werden, um stärkere Dünnschnitte zu erhalten
1.1 Verdicken Sie Ihr Modell
Beginnend mit der offensichtlichsten Technik erzeugt dünne Geometrie normalerweise schwache Teile. Dies wird nicht durch die Tatsache unterstützt, dass Desktop-FDM-Drucker Schwierigkeiten haben, mit dünnen Teilen eines Drucks (z. b. schichttrennung, Verzug und Düsenkollision). Überlegen Sie, ob es möglich ist, die Modellgeometrie dort zu verdicken. Manchmal ist es nicht möglich, die Geometrie in 1 oder 2 Ebenen zu ändern, aber die dritte Ebene ermöglicht zusätzliches Material.
1.2 Skalieren Sie es
Vielleicht ist dies auch wirklich offensichtlich, aber das Skalieren des Teils hat den gleichen Effekt wie das gleichzeitige Verdicken der gesamten Geometrie. Denken Sie sorgfältig darüber nach, ob dies Konsequenzen für alle zusammenpassenden Teile oder Funktionselemente des Designs hat oder nicht.
Filets sollten zu den Basen von Dünnschnitten hinzugefügt werden
1.3 Glatte Übergänge mit Filets /Rounds & Hinzufügen von Rippen zu Wänden
Während des Druckens ist es möglich, dass die Düsen dünne Teile vom Druck abstoßen und die aktuelle Schicht verschieben. Dadurch werden dünne Teile noch wackeliger. Verwenden Sie Filets, Fasen oder Mischungen, um eine Art Einlauf in einen dünnen Abschnitt zu ermöglichen und eine stärkere Grundlage für den dünneren Abschnitt zu schaffen.
2.0 Sehen Sie sich Ihre Druckeinstellungen an
Quelle: Red Eye On Demand
2.1 Druckausrichtung
Müssen Sie es im Stehen drucken? Sie sind in der X- und Y-Achse am stärksten, da die Stärke der Z-Achse stark von den Eigenschaften der Schicht abhängt. Manchmal ist die beste Ausrichtung für den Druck diagonal geneigt, da die Schichten normalerweise nicht senkrecht zur Richtung der Lastpunkte oder Flächen stehen.
2.2 Schichthöhe
Wenn Sie in kleineren Schichthöhen drucken, wird der Kunststoff stärker gequetscht, wodurch mehr Fläche auf der X/Y-Ebene entsteht. Wo sich die nächste Schicht nicht direkt darüber befindet, hat eine stärker gequetschte Schicht mit höherer Oberfläche eine höhere Kontaktfläche mit dem Material. Eine höhere Kontaktfläche bedeutet eine höhere Schichthaftung, und das Teil ist weniger anfällig für ein Versagen unter Zugbelastung in der z-Achse. Dies bedeutet, dass eine Auflösung von 100 Mikron stärkere Bindungen zwischen den Schichten aufweist als derselbe Druck bei einer Schichtdicke von 300 Mikron.
2.3 Infill % und Type
Dies ist ein weiteres offensichtliches, entzieht sich aber manchmal zunächst meinem Denkmuster. Das Ändern des Füllprozentsatzes, des Füllungstyps und des Füllwinkels kann dazu beitragen, das 3D-gedruckte Teil zu stärken. Wir haben ein wenig darüber gelesen, wie sinnlos es ist, etwas über 60-70% Füllung zu drucken, aber wir haben einen Kunden, der Teile mit 100% Füllung benötigt, da 75% nicht stark genug sind. Zu beachten ist, dass jede Infill-Einstellung über 75% höchstwahrscheinlich Auswirkungen auf die äußere Oberfläche des Teils hat.
2.4 Umfang / Schalen oder Schalendicke
Im Anschluss an die Füllung besteht eine weitere Verstärkungsoption darin, die Anzahl der Schalen oder Umfänge in den Slicing-Einstellungen zu erhöhen. Wir haben festgestellt, dass 2 oder 3 Schalen in der Regel genug sind, aber einige Anwendungen, bei denen Lasten hoch oder extrem lokalisiert sind, kann es 4 erfordern.
2.5 Material
Während wir es vorziehen, in 95% der Fälle in ABS zu drucken, gibt es einige Optionen für Materialien auf Desktop-3D-Druckern – jeweils mit unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften. Während ABS ein starker und flexibler Kunststoff ist, ist PLA hart, aber steif. Manchmal ist ein flexibles Material stärker oder widerstandsfähiger gegen Stöße, aber wenn geometrische Steifigkeit erforderlich ist, ist PLA besser. Denken Sie daran, dass PLA zwar hart, aber relativ spröde ist. Wo zusätzliche Haltbarkeit erforderlich ist, ist es möglich, in Nylon zu drucken. Taulman 618 ist ein großartiges Nylonfilament für FDM-Drucker, obwohl normalerweise ein zusätzliches Maschinen-Setup erforderlich ist.
3.0 Nachbehandlung
3.1 Epoxid- oder Polyesterharz
Etwas, das wir uns kürzlich angesehen haben, ist die Harzbeschichtung. Für Zwecke, bei denen extrem genaue Geometrie benötigt wird und scharfe Kanten erhalten bleiben müssen, ist diese Technik nicht für Sie geeignet. Es gibt viele verschiedene Arten von 2-teiligem Epoxidharz oder Polyesterharz mit jeweils unterschiedlichen Materialeigenschaften und Aushärtungseigenschaften. Außerdem wird es eine Reihe von Viskositäten geben. Verwenden Sie keinen 2-teiligen Epoxidkleber. Es wird nicht sehr gut funktionieren und ein wirklich klumpiges Finish erzeugen.
Wir verwenden klares Gießharz aus Polyester, da es dünn genug ist, um über komplizierte Teile verteilt zu werden, bevor es zu härten beginnt. Das Harz beginnt etwa 5 Minuten nach dem Mischen zu härten und benötigt etwa 24 Stunden zum Trocknen. Es ist auch möglich, Glasfaserspäne in der Harzmischung für zusätzliche Festigkeit zu verwenden, obwohl dies die Oberflächengüte beeinträchtigen kann. Die folgenden Bilder zeigen den Unterschied im Teil (beide Teile wurden für einen Metalleffekt lackiert).
Vor der Polyesterharzbeschichtung
Nach polyester harz beschichtung
Nach harz beschichtung, wir drop-getestet zwei der gleichen modell gedruckt auf die gleiche drucker mit die gleichen einstellungen und material. Der einzige vernünftige Unterschied war die Harzbeschichtung. Das harzbeschichtete Teil überlebte ohne Brüche, während das unbehandelte Teil 5 oder 6 verschiedene Abschnitte verlor. Wir werden diese Technik weiterhin als unsere Methode zur Stärkung verwenden.
Quelle: Easy Composites UK
3.2 Carbon/Glasfaserkaschierung
Einige Teile können für die Carbon/Glasfaserkaschierung geeignet sein. Dies ist nicht wirklich für komplizierte Teile geeignet, da die Teileoberfläche vollständig in das Fasernetz eingewickelt werden muss; Es eignet sich besonders für Teile ohne Löcher oder Lücken. Sobald das Teil in das Fasernetz eingewickelt ist, wird eine Schicht Epoxid- oder Polyesterharz auf das Netz aufgetragen, um es an Ort und Stelle zu verfestigen. Denken Sie daran, dass dies dem Teil eine zusätzliche Dicke verleiht.
3.3 Wärmebehandlung
Obwohl wir diese Methode nicht getestet haben, haben wir mehrere Berichte gehört, dass das Einlegen des Teils in einen Ofen oder die Verwendung einer Heißluftpistole / Lötlampe zum erneuten Schmelzen der äußeren Oberfläche des Kunststoffs eine stärkere Verbindung zwischen den Schichten erzeugt. Dies klingt nach einer wirklich gefährlichen Methode, da Sie riskieren, das Teil vollständig zu schmelzen oder bestimmte Merkmale zu verzerren / zu verziehen. Wenn Sie dies versuchen, beginnen Sie mit einer niedrigeren Temperatur (und wenn Sie eine Heißluftpistole verwenden, entfernen Sie sich weiter vom Teil und bewegen Sie sich dann allmählich näher).
4.0 Formen Sie es (oder formen Sie es, wenn Sie Amerikaner sind)
Jeshua von 3DTOPO demonstriert seine Methode des „verlorenen PLA“ -Gießens
4.1 Gipsgussteile
Wenn Sie Ihr Modell in ABS oder PLA ausdrucken, können Sie formen. Investment (Wachsausschmelzverfahren) Gießen ist möglich. Drucken Sie dazu Ihr Teil so aus, wie es ist, und gießen Sie es dann in Gips von Paris. Sie können dann entfernen sie die original kunststoff druck durch heizung die gips cast in einem ofen über 230C. sie können dann gießen geschmolzenem metall oder kunststoff zu in die form hohlraum und lassen sie es begleichen. Um das endgültige Gussteil zu entfernen, wird die Form mit einem Hammer zerstört und der überschüssige Putz abgewaschen. Beim Experimentieren mit dieser Methode ist zu beachten, dass das Teil etwas schrumpft, sodass Sie das Formmuster um 2-3% skalieren müssen.
Quelle: Association of Rotation Moulders Australasia Inc
4.2 Rotationsformteile
Alternativ zu Gussteilen kann für das Rotationsformen eine Gips- oder Silikonform verwendet werden. Der Festigkeitsvorteil der Verwendung von Roto-Moulding zur Herstellung von Hohlteilen liegt im Fehlen von Aufbauschichten und einer einkristallinen Struktur für das gesamte Teil, wenn es als eins abkühlt.
Durch Eingießen von geschmolzenem Kunststoff / Metall in den Formhohlraum, Schließen der Form und kontinuierliches Drehen um 2 Achsen kann ein hohles Teil erreicht werden. Es gibt zahlreiche kleine / Desktop-Rotationsformmaschinen zu kaufen, oder Sie können Ihre eigenen bauen. Die gebräuchlichste Art von Desktop-Rotationsformmaschine besteht aus einer zentralen horizontalen X-Achse, an der ein Rahmen montiert ist, der sich auf der Y- oder Z-Achse dreht (zwischen ihnen entsprechend der X-Achse rotiert). In der Regel laufen sie von einem einzigen Motor ab, der beide Achsen über ein Getriebe- oder Riemenscheibensystem steuert. Jede unterschiedliche Formform erfordert einige Experimente mit der Rotationsgeschwindigkeit, um sicherzustellen, dass der geschmolzene Kunststoff über alle Oberflächen verteilt wird.
Quelle: StudioMyFirst
* Euan Quigley ist Product Design Engineer & Director von ST3P 3D Print & Design, einem in Glasgow, Schottland, ansässigen Unternehmen, das Produktdesign- und 3D-Druckdienstleistungen anbietet.
Posted in 3D-Drucktechnologie
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Rob schrieb am 8/22/2018 4:58:21 PM:
Ich weiß, dass es jetzt ein totes Thema ist, aber ich stimme Brian zu
Gregg Eshelman schrieb am 8/21/2017 12:15:00 AM:
Ich habe mehrere Knöpfe für ein klassisches Auto in PLA gedruckt. Ich füllte sie mit Urethanharz. Die Innenräume der hohlen Noppen wurden mit Rippen versehen, die für das Umströmen des Harzes ausgelegt waren, um eine feste mechanische Verbindung zu gewährleisten.Zu machen perfekt zentriert pilot löcher für bohren heraus für montage, ICH gemacht snap zusammen halter zu hängen bohrer, schaft ende unten in die harz füllen, und eine 3/8-16 gewinde bolzen in die schaltknauf.Das Harz wurde unter Druck für 24 Stunden gehärtet, dann wurden die Bits und der Bolzen entfernt, gefolgt von der Nachhärtung der Knöpfe für 8 Stunden in 145F Konvektionswärme.Zuerst wurde ein Test ohne Harzfüllung durchgeführt. Bei dieser Temperatur und Dauer wurde keine Verformung oder Schrumpfung des PLA beobachtet, Daher sollten die Knöpfe in einem Auto, das bei geöffneten Fenstern niemals stundenlang im Sonnenlicht sitzt, vollkommen in Ordnung sein.Ich habe auch Perfect Fit Schraubstock Klemmblöcke gedruckt, so dass die Knöpfe leicht zum Bohren der Befestigungslöcher gehalten werden können. Die Knöpfe wurden mit High Build Primer besprüht, glatt geschliffen und lackiert.Die Bearbeitungszeit betrug insgesamt etwa 3 Tage, von der ersten Messung der bröckelnden und verzerrten Originale über das 3D-Design und den Druck der Knöpfe, Stützen und Klemmblöcke bis hin zur Harzfüllung, Aushärtung und Nachhärtung.Der 3D-Druck und die Fertigstellung eines Beispiels für jeden Knopf, dann die Herstellung von Silikonformen, gefolgt von einem Serienguss der Knöpfe, hätten für den einmaligen Auftrag viel länger gedauert.Ich arbeite jetzt an einigen anderen Knöpfen, bei denen ein gutes Original zur Hand ist, damit es reproduziert wird, indem eine Silikonform hergestellt und Gussteile hergestellt werden. Ich habe 3D-gedruckte Klemmblöcke zum Bohren der Gussknöpfe. Nur die Form zu machen und den ersten Guss zum Aushärten zu bringen, hat länger gedauert. Wenn das Casting verifiziert ist, werfe ich die Menge der Knöpfe und poste sie dann alle zusammen.
Bob – Südafrika schrieb am 4/10/2016 2:59:36 PM:
Ich habe (sehr) erfolgreich eine Vielzahl von 3D-gedruckten Kunststoffen mit einem hochfesten, niedrigviskosen Harz imprägniert (ungefähr die Viskosität von Maissirup). Dies ist das Zeug, das normalerweise mit Vakuumbeuteln und Verbundwerkstoffen verwendet wird. Also: Drucken Sie das Teil mit 95 oder 100% Füllung und führen Sie eine oberflächliche Bereinigung durch. Bedecken Sie das Teil in einem kleinen Gefäß mit flüssigem Harz (d. H. Das gesamte Teil befindet sich direkt unter der Oberfläche – sehr wichtig). Verwenden Sie eine Vakuumkammer und ziehen Sie das Vakuum für 5 min, lassen Sie das Vakuum los und das Harz wird in alle verbleibenden Innenräume gedrückt (es gibt immer interne Lufträume, auch bei einem 100% igen Fülldruck). Wiederholen Sie 3 mal. Entfernen Sie kurz vor dem Gelpunkt das Teil und reinigen Sie überschüssiges flüssiges Harz gründlich von der Oberfläche (wichtig!), aushärten lassen (ich benutze ein 65ºC Druckbett auf Alufolie für 3h). ABS teile sind dann gut für 20 bar hydraulische armaturen (engineering prototyping), keine lecks. Etwa 30% Steigerung der Festigkeit. Enorme Steifigkeitssteigerung. Teil vorspannung wirkung (harz schrumpft 3%). Das Kunststoffteil wird nun auch fantastisch gut schleifen und eine leicht verbesserte Hitzebeständigkeit aufweisen.
Michele B. schrieb am 3/5/2016 10:09:56 AM:
Hi, neuere Studien haben gezeigt, dass eine 300-Mikron-Schicht in Bezug auf die mechanische Festigkeit besser ist als eine 100-Mikron-Schicht.
Mark schrieb am 14.10.2014 10:49:40 UHR:
Der beste Tipp, den ich habe, ist, wenn Sie ABS verwenden, das Teil mit einem in ABS / Aceton-Mischung getränkten Tuch abzutupfen, das auf das Bett gelegt wird…. Dadurch werden die Ebenen & gefüllt. Ich habe Karosserieteile für mein Auto & gedruckt, geschliffen und montiert (Lüftungsschlitze usw.). Ich fahre schon seit Jahren mit ihnen herum.
Rix schrieb am 10/10/2014 3:33:12 PM:
Sehr gute Punkte.Ich kann viele von vielen davon bestätigen, wie wir aus Erfahrung gelernt haben, indem wir viele Zahnräder für eine kleine Industriemaschine gedruckt haben.Eines kann ich hinzufügen: Es hilft beim Drucken in ABS, Aceton zu verwenden, um die Schichten besser zu verschmelzen. Ich würde es entweder von Hand einreiben oder ein Dampfbadbenutzen, aber du verlierst Details oder zu viel und dein Teil schmilzt.
Brian schrieb am 10/10/2014 1:24:45 PM:
Schöner Artikel,Ich denke, Sie sollten Bilder nach ihrer Überschrift beim nächsten Mal setzen, machte es etwas verwirrend, was die Bilder zeigten.