okt. 10, 2014 / door Euan Quigley*
een dood stuk.
er zijn enkele 3D-afdruktaken die een focus vereisen op de sterkte van onderdelen. We hebben in onze tijd een paar projecten gehad die ons hebben geleid tot het proberen van een paar verschillende versterkingstechnieken om te garanderen dat een onderdeel zal overleven wanneer het herhaaldelijk wordt gedropt of dat het bestand is tegen de laadomstandigheden die u van plan bent om het onder te brengen. Deze studie lijkt aan te tonen dat er zeer weinig verschil in sterkte is tussen dure commerciële 3D-printmachines en goedkope desktopmachines. Alles wat je nodig hebt is een beetje tijd besteed aan het denken en afstemmen van de Instellingen.
dit artikel is een soort checklist die ik heb samengesteld en die meer is toegesneden op FDM (of FFF) desktop 3D printers. Terwijl secties 1 en 2 gaan over stappen die je onmiddellijk kunt nemen, secties 3 en 4 vereisen een beetje meer voorbereiding en gedachte.
1.0 Model geometrie
oppervlakken kunnen worden offset en vervolgens verdikt om sterkere dunne secties
1.1 dikker je model
beginnend met de meest voor de hand liggende techniek, produceert dunne geometrie meestal zwakke delen. Dit wordt niet geholpen door het feit dat desktop FDM printers moeite hebben om een fatsoenlijke kwaliteit te bereiken met dunne delen van een print (bijv. layer scheiding, kromtrekken en nozzle clash). Denk na over de vraag of het wel of niet mogelijk is om de modelgeometrie daar dikker te maken. Soms zal het niet mogelijk zijn om de geometrie op 1 of 2 vlakken te veranderen, maar het derde vlak zorgt voor wat toegevoegd materiaal.
1.2 Scale it up
misschien is dit ook echt duidelijk, maar het opschalen van het deel heeft hetzelfde effect als het verdikken van alle geometrie op hetzelfde moment. Wees voorzichtig om na te denken over de vraag of dit gevolgen zal hebben voor eventuele parende delen, of eventuele functionele elementen van het ontwerp.
filets moeten worden toegevoegd aan de basis van dunne secties
1.3 vloeiende overgangen met filets / rondes & voegen ribben toe aan de wanden
tijdens het afdrukken is het mogelijk dat de spuitmonden dunne delen van de print verwijderen, waardoor de huidige laag wordt verplaatst. Dit maakt dunne delen nog wiebeliger. Gebruik filets, afschuiningen of mengsels om een soort lood-in naar een dunne sectie, het verstrekken van een sterkere basis voor de dunnere sectie.
2.0 Bekijk uw afdrukinstellingen
bron: Red Eye On Demand
2.1 afdrukstand
moet u deze staand afdrukken? Een deel is het sterkst in de x-en Y-assen, omdat de sterkte van de Z-as sterk afhangt van de eigenschappen van de laag. Soms is de beste afdrukrichting schuin, omdat de lagen meestal niet loodrecht staan op de richting van de laadpunten of vlakken.
2.2 laaghoogte
wanneer u in kleinere laaghoogtes afdrukt, wordt het plastic meer platgedrukt, waardoor er meer oppervlakte op het X/Y-vlak ontstaat. Waar de volgende laag niet direct bovenop ligt, zal een meer geplet laag met een hoger oppervlak een hoger contactoppervlak met het materiaal hebben. Hoger contactgebied betekent hogere laaghechting, en het deel is minder vatbaar voor falen onder trekbelasting in de Z-as. Dit betekent dat een resolutie van 100 micron sterkere inter-layer bindingen zal hebben dan dezelfde print bij 300 micron laagdikte.
2.3 Infill % en Type
dit is een andere voor de hand liggende, maar soms ontwijkt mijn gedachte patroon op het eerste. Veranderende infill percentage, infill type en af en toe hoek kan helpen om het 3D geprinte deel te versterken. We hebben een beetje gelezen over hoe het zinloos is om iets meer dan 60-70% “infill” af te drukken, maar we hebben een klant die onderdelen moet gedaan op 100% “infill” als 75% is niet sterk genoeg. Een ding om op te merken is dat elke “infill” instelling boven 75% zal waarschijnlijk impact hebben op het buitenoppervlak van het onderdeel.
2,4 Perimeters / omhulsels of Omhulseldikte
een andere versterkende optie is om het aantal omhulsels of omhulsels in de snijinstellingen te vergroten. We hebben ontdekt dat 2 of 3 schelpen zijn meestal genoeg, maar sommige toepassingen waar de belastingen zijn hoog of zeer gelokaliseerd, kan het vereisen 4.
2.5 materiaal
hoewel we de voorkeur geven aan Afdrukken in ABS 95% van de tijd, zijn er een paar opties voor materialen op desktop 3D – printers-elk met verschillende sterkte-eigenschappen. Terwijl ABS een sterk en flexibel plastic is, is PLA hard maar stijf. Soms is een flexibel materiaal sterker of beter bestand tegen schokken, maar wanneer geometrische stijfheid nodig is, zal PLA beter zijn. Vergeet niet dat hoewel PLA hard is, het relatief broos is. Waar extra duurzaamheid vereist is, is het mogelijk om te printen in Nylon. Taulman 618 is een geweldig nylon filament voor FDM printers, hoewel een beetje extra machine setup is meestal vereist.
3,0 na behandeling
3.1 Epoxy-of polyesterhars
iets waar we onlangs naar hebben gekeken is harscoating. Voor doeleinden wanneer extreem nauwkeurige geometrie nodig is en scherpe randen moeten worden bewaard, is deze techniek niet geschikt voor u. Er zijn veel verschillende soorten 2-delige epoxyhars of polyesterhars, elk met verschillende materiaaleigenschappen en uithardingseigenschappen. Ook zal er een scala aan viscositeiten beschikbaar zijn. Gebruik geen 2 delige epoxylijm. Het zal niet erg goed werken en produceren een echt klonterige afwerking.
we gebruiken Polyester Heldergiethars omdat het dun genoeg is om over ingewikkelde onderdelen te spreiden voordat het begint uit te harden. De hars begint ongeveer 5 minuten na het mengen uit te harden en duurt ongeveer 24 uur om te drogen. Het is ook mogelijk om glasvezelkrullen in de harsmix te gebruiken voor extra sterkte, hoewel dit van invloed kan zijn op de oppervlakteafwerking. De afbeeldingen hieronder tonen het verschil in het onderdeel (beide delen zijn geschilderd voor een metal effect).
voor het coaten van polyesterhars
na het coaten van polyesterhars
na het coaten van hars hebben we twee van hetzelfde model getest, gedrukt op dezelfde printer met dezelfde instellingen en hetzelfde materiaal. Het enige redelijke verschil was de harscoating. Het met hars beklede deel overleefde zonder breuk, terwijl het onbehandelde deel 5 of 6 verschillende secties verloor. We gaan deze techniek blijven gebruiken als onze go-to versterkingsmethode.
bron: easy Composites UK
3.2 koolstof / Glasvezellaminering
sommige delen kunnen geschikt zijn voor koolstof/glasvezellaminering. Dit is niet echt geschikt voor ingewikkelde onderdelen, omdat het onderdeeloppervlak volledig in het vezelgaas moet worden gewikkeld; het is vooral geschikt voor onderdelen zonder gaten of gaten. Zodra het deel in het vezelgaas is gewikkeld, wordt een laag epoxy-of polyesterhars over het gaas aangebracht om het op zijn plaats te stollen. Houd er rekening mee dat dit wat extra dikte aan het onderdeel zal toevoegen.
3.3 warmtebehandeling
hoewel we deze methode niet hebben getest, hebben we verschillende rapporten gehoord dat het plaatsen van het onderdeel in een oven of het gebruik van een warmtepistool/brander om het buitenoppervlak van het plastic opnieuw te smelten, een sterkere binding tussen de lagen creëert. Dit klinkt als een echt gevaarlijke methode, als je het risico smelten van het deel volledig, of vervormen / kromtrekken van bepaalde functies. Als je gaat om dit te proberen, beginnen bij een lagere temperatuur (en bij gebruik van een warmtepistool, verder weg van het onderdeel dan geleidelijk dichter).
4.0 Mould it (of Mould it, if you ‘ re American)
Jeshua van 3DTOPO demonstreert zijn methode van “lost PLA” gieten
4.1 gips gieten delen
het afdrukken van uw model in ABS of PLA maakt het mogelijk om te vormen. Investering (verloren was) gieten is mogelijk. Om dit te doen, print uw deel zoals het is, dan giet het deel in gips van Parijs. U kunt dan de originele plastic print verwijderen door het gips in een oven boven 230C te verwarmen. u kunt dan gesmolten metaal of kunststof in de matrijsholte gieten en laten bezinken. Om het uiteindelijke gegoten deel te verwijderen, wordt de mal vernietigd met een hamer en het overtollige gips wordt afgewassen. Iets om in gedachten te houden bij het experimenteren met deze methode is dat er wat krimp van het onderdeel zal zijn, dus je moet het matrijzenpatroon met 2-3% opschalen.
bron: Association of Rotation Moulders Australasia Inc
4.2 Roto-gietdelen
als alternatief voor gietdelen kan een gips-of siliconenmatrijs worden gebruikt voor rotatiegieten. Het sterke voordeel van het gebruik van roto-moulding om holle delen te maken ligt in het ontbreken van bouwlagen en een enkele kristallijne structuur voor het hele deel als het als één koelt.
door gesmolten kunststof/metaal in de matrijsholte te gieten, de matrijs te sluiten en deze continu op 2 Assen te draaien, kan een hol deel worden bereikt. Er zijn tal van kleine / desktop Roto-gietmachines beschikbaar om te kopen, of u kunt uw eigen te bouwen. Het meest voorkomende type desktop Roto-moulder bestaat uit een centrale horizontale draaiende X-as waaraan een frame is gemonteerd dat draait op de Y-of Z-as (draait ertussen volgens de X-as). Meestal lopen ze af van een enkele motor die beide assen via een tandwiel-of katrolsysteem aanstuurt. Elke verschillende vormvorm zal wat experimenteren met rotatiesnelheid om ervoor te zorgen dat de gesmolten plastic is verspreid over alle oppervlakken.
bron: StudioMyFirst
*Euan Quigley is Product Design Engineer & directeur van ST3P 3D Print & Design, een in Glasgow, Schotland gevestigd bedrijf dat productontwerpdiensten en 3D-printdiensten aanbiedt.
Posted in 3D Printing Technology
misschien vind je het ook leuk:
- nederlandse ontwerper analoge 3D-printer, volledig handmatig, is het 3D printen klei
- duitse opstarten onthult aantrekkelijke, hoge resolutie Cobot 3D-printer
- 3D-Systemen & Coca-Cola aanwezig EKOCYCLE Cube 3D-printer die afdrukken in de gerecycleerde flessen
- Bouw je eigen Arduino aangestuurd BuildersBot CNC – /3D-printer
- Afinia 3D verlaagt de prijs van de H-Serie desktop 3D printer 19%
- 17-jarige student het ontwikkelen van een sub – $1k 3d metalen printer
- Nieuwe Leapfrog Creatr HS 3D-printer, groter & 5 keer sneller
- 3D-printer op weg naar Ruimtestation is klaar voor lancering in augustus 2014
- Printeer, eerste 3D-printer gericht op kinderen, lanceert op Kickstarter
Rob wrote at 8/22/2018 16: 58: 21 PM:
I know its a dead topic now but I agree with Brian
Gregg Eshelman schreef op 8/21/2017 12:15: 00 AM:
ik heb verschillende knoppen voor een klassieke auto in PLA gedrukt. Ik heb ze gevuld met urethaanhars. Het interieur van de holle knoppen werden gemaakt met ribben ontworpen voor de hars om rond te stromen om een stevige mechanische binding te garanderen.Om perfect gecentreerde pilot gaten te maken voor het boren voor montage, maakte ik snap samen houders om boren op te schorten, schacht einde naar beneden in de hars vulling, en een 3/8-16 schroefdraad bout in de schakelknop.De hars werd 24 uur onder druk uitgehard, daarna werden de bits en bout verwijderd, gevolgd door de knoppen 8 uur na uitharden in 145F-convectiewarmte.Eerst werd een test gedaan, zonder harsvulling. Er werd geen vervorming of krimp van de PLA waargenomen bij die temperatuur en duur, dus de knoppen moeten perfect in orde zijn in een auto die nooit uren zal zitten in het bakken van zonlicht met de ramen omhoog.Ik heb ook perfect fit bankschroef klemblokken afgedrukt zodat de knoppen gemakkelijk kunnen worden vastgehouden voor het boren van de bevestigingsgaten. De knoppen werden gespoten met hoogbouw primer, glad geschuurd en geverfd.De doorlooptijd op het werk was ongeveer 3 dagen in totaal, van de eerste meting van de afbrokkelende en vervormde originelen tot 3D-ontwerp en printen van de knoppen, steunen en klemblokken, tot harsvulling, uitharding en naharding.3D-printen en afwerken van een voorbeeld van elke knop dan het maken van siliconen mallen gevolgd door seriële gieten van de knoppen zou veel langer hebben geduurd voor de eenmalige klus.Ik werk nu aan een aantal andere knoppen waar een goed Origineel bij de hand is, dus het wordt gereproduceerd door een siliconen mal te maken en gietstukken te doen. Ik heb 3D geprint klemblokken voor het boren van de gegoten knoppen. Alleen het maken van de mal en het krijgen van de eerste casting na uitharding heeft langer geduurd. Met de casting geverifieerd zal ik het gieten van de veel knoppen dan post genezen allemaal samen.Bob-South Africa schreef op 4/10/2016 14: 59: 36:
ik heb (zeer) succesvol een verscheidenheid van 3D geprinte kunststoffen geïmpregneerd met behulp van een hoge sterkte, lage viscositeit hars (over de viscositeit van corn siroop). Dit is het spul dat meestal gebruikt met vacuümzakken en composietmaterialen. Dus: print het deel met 95 of 100% vulling en doe oppervlakkige opruiming. In een kleine pot, bedek het deel met vloeibare hars (dat wil zeggen het hele deel is net onder het oppervlak – zeer belangrijk). Gebruik een vacuümkamer en trek vacuüm gedurende 5 minuten, laat het vacuüm los en de hars wordt in alle resterende interne ruimten geduwd (er zijn altijd interne luchtruimten, zelfs met een 100% vulafdruk). Herhaal dit 3 keer. Verwijder vlak voor het gelpunt het onderdeel en reinig het overtollige vloeibare hars grondig van het oppervlak (belangrijk!), laat uitharden (Ik gebruik een 65ºC printbed op vel aluminiumfolie gedurende 3 uur). ABS onderdelen zijn dan goed voor 20 bar hydraulische fittingen( engineering prototyping), geen lekken. Ongeveer 30% toename in kracht. Enorme toename in stijfheid. Pre-spaneffect (hars krimpt 3%). Het plastic deel zal nu ook fantastisch goed schuren en zal een iets betere weerstand tegen hitte hebben.Michele B. schreef op 5-3-2016 10: 09: 56:
Hi, recente studies hebben aangetoond dat 300 micron laag beter is dan 100 micron laag, in termen van mechanische sterkte.
Mark schreef op 10/14/2014 10: 49:40 AM:
beste tip die ik heb is als je ABS gebruikt, dep het deel met weefsel gedrenkt in ABS/acetonmix dat op het bed wordt gelegd…. Dit verbindt de lagen & vullingen. Ik heb carrosseriedelen voor mijn auto & geprint, geschuurd en gemonteerd (ventilatieopeningen enz.). Ik rijd al jaren met ze mee.
Rix schreef op 10/10/2014 3:33: 12 PM:
zeer goede punten.Ik kan vele van deze bevestigen, zoals we uit ervaring hebben geleerd door veel tandwielen te printen voor een kleine industriële machine.Een ding kan ik toevoegen: het helpt bij het afdrukken in abs om aceton te gebruiken om de lagen beter te versmelten. Ik zou het er met de hand op wrijven of een dampbad gebruiken, maar je verliest details of te veel en je deel smelt.
Brian schreef op 10/10/2014 13:24: 45:
mooi artikel,Ik denk dat je de volgende keer afbeeldingen na hun kop moet zetten, maakte het enigszins verwarrend wat de afbeeldingen lieten zien.