Ott. 10, 2014 / Di Euan Quigley*
Un po ‘ morto.
Ci sono alcuni lavori di stampa 3D che richiedono un focus sulla forza parte. Abbiamo avuto alcuni progetti nel nostro tempo che ci hanno portato a provare alcune tecniche di rafforzamento diverse al fine di garantire che una parte sopravviverà quando cade ripetutamente o che si leverà in piedi fino a condizioni di carico si sta progettando di metterlo sotto. Questo studio sembra dimostrare che c’è pochissima differenza di forza tra costose macchine da stampa 3D commerciali e macchine desktop a basso costo. Tutto ciò che serve è un po ‘ di tempo trascorso a pensare e sintonizzare le impostazioni.
Questo articolo è una sorta di lista di controllo che ho messo insieme che è davvero più su misura per le stampanti 3D desktop FDM (o FFF). Mentre le sezioni 1 e 2 trattano i passaggi che puoi prendere immediatamente, le sezioni 3 e 4 richiedono un po ‘ più di preparazione e pensiero.
1.0 Geometria del modello
Le superfici possono essere sfalsate quindi ispessite per dare sezioni sottili più forti
1.1 Addensare il modello
A partire dalla tecnica più ovvia, la geometria sottile di solito produce parti deboli. Questo non è aiutato dal fatto che le stampanti FDM desktop faticano a raggiungere una qualità decente con parti sottili di una stampa (ad es. separazione di strato, orditura e scontro dell’ugello). Pensa se sia possibile o meno addensare la geometria del modello lì. A volte non sarà possibile modificare la geometria su 1 o 2 piani,ma il terzo piano consente di aggiungere del materiale.
1.2 Scalalo
Forse anche questo è davvero ovvio, ma scalare la parte ha lo stesso effetto di ispessire tutta la geometria allo stesso tempo. Fai attenzione a pensare se questo avrà o meno conseguenze per qualsiasi parte di accoppiamento o qualsiasi elemento funzionale del design.
I filetti devono essere aggiunti alle basi di sezioni sottili
1.3 Transizioni lisce con filetti / tondi & aggiungere nervature alle pareti
Durante la stampa, è possibile che gli ugelli eliminino le parti sottili dalla stampa, causando lo spostamento dello strato corrente. Ciò rende le parti sottili ancora più traballanti. Utilizzare filetti, smussi o miscele per consentire una sorta di lead-in ad una sezione sottile, fornendo una base più forte per la sezione più sottile.
2.0 Guarda le tue impostazioni di stampa
Fonte: Occhi rossi su richiesta
2.1 Orientamento di stampa
Devi stamparlo in piedi? Le parti sono più forti negli assi X e Y, poiché la forza dell’asse Z dipende molto dalle proprietà del livello. A volte l’orientamento migliore per la stampa è inclinato in diagonale, poiché gli strati non sono solitamente perpendicolari alla direzione dei punti di carico o delle facce.
2.2 Altezza strato
Quando si stampa in altezze strato più piccole, la plastica viene schiacciata di più, creando più superficie sul piano X/Y. Dove lo strato successivo non è direttamente in cima, uno strato più schiacciato con una superficie più alta avrà un’area di contatto più alta con il materiale. Maggiore area di contatto significa maggiore adesione dello strato e la parte è meno incline a fallire sotto carico di trazione nell’asse Z. Ciò significa che una risoluzione di 100 micron avrà legami inter-strato più forti rispetto alla stessa stampa a 300 micron di spessore dello strato.
2.3 Infill % e Type
Questo è un altro ovvio, ma a volte sfugge al mio schema di pensiero all’inizio. La modifica della percentuale di riempimento, del tipo di riempimento e occasionalmente dell’angolo può aiutare a rafforzare la parte stampata in 3D. Abbiamo letto un po ‘ di come sia inutile stampare qualsiasi cosa oltre il 60-70% di riempimento, tuttavia abbiamo un cliente che ha bisogno di parti fatte al 100% di riempimento poiché il 75% non è abbastanza forte. Una cosa da notare è che qualsiasi impostazione di riempimento superiore al 75% avrà un impatto sulla superficie esterna della parte.
2.4 Perimetri/Gusci o spessore del guscio
In seguito al riempimento, un’altra opzione di rafforzamento è aumentare il numero di gusci o perimetri nelle impostazioni di taglio. Abbiamo scoperto che 2 o 3 shell sono di solito sufficienti, ma alcune applicazioni in cui i carichi sono elevati o estremamente localizzati, potrebbero richiedere 4.
2.5 Materiale
Mentre preferiamo stampare in ABS il 95% delle volte, ci sono alcune opzioni per i materiali sulle stampanti 3D desktop, ognuna con diverse proprietà di resistenza. Mentre l’ABS è una plastica forte e flessibile, il PLA è duro ma rigido. A volte un materiale flessibile sarà più forte o più resistente agli urti, ma quando è richiesta rigidità geometrica, il PLA sarà migliore. Ricordate che anche se PLA è difficile, è relativamente fragile. Dove è richiesta una maggiore durata, è possibile stampare in nylon. Taulman 618 è un ottimo filamento di nylon per stampanti FDM, anche se di solito è necessario un po ‘ di configurazione della macchina in più.
3,0 Post-trattamento
3.1 Resina epossidica o poliestere
Qualcosa che abbiamo visto di recente è il rivestimento in resina. Per scopi in cui è necessaria una geometria estremamente accurata e gli spigoli vivi devono essere preservati, questa tecnica non sarà giusta per te. Esistono molti tipi diversi di resina epossidica a 2 parti o resina poliestere, ciascuno con diverse proprietà del materiale e proprietà di polimerizzazione. Inoltre, ci sarà una gamma di viscosità disponibili. Non utilizzare colla epossidica a 2 parti. Non funzionerà molto bene e produrrà una finitura davvero grumosa.
Usiamo la resina di fusione trasparente in poliestere poiché è abbastanza sottile da essere spalmabile su tutte le parti intricate prima che inizi a curare. La resina inizia a curare circa 5 minuti dopo la miscelazione, e richiede circa 24 ore per asciugare. È anche possibile utilizzare trucioli di fibra di vetro nella miscela di resina per una maggiore resistenza, anche se ciò potrebbe influire sulla finitura superficiale. Le immagini qui sotto mostrano la differenza nella parte (entrambe le parti sono state dipinte per un effetto metallo).
Prima del rivestimento in resina poliestere
Dopo il rivestimento in resina poliestere
Dopo il rivestimento in resina, abbiamo testato due dello stesso modello stampati sulla stessa stampante con le stesse impostazioni e materiale. L’unica differenza ragionevole era il rivestimento in resina. La parte rivestita di resina è sopravvissuta senza rotture, mentre la parte non trattata ha perso 5 o 6 sezioni diverse. Continueremo ad usare questa tecnica come metodo di rafforzamento.
Fonte: Easy Composites UK
3.2 Laminazione fibra di carbonio/vetro
Alcune parti possono essere adatte alla laminazione fibra di carbonio/vetro. Ciò non è realmente adatto a parti complesse, poichè la superficie della parte deve essere interamente avvolta nella maglia della fibra; è particolarmente adatta alle parti senza fori o lacune. Una volta che la parte è avvolta nella rete di fibre, uno strato di resina epossidica o poliestere viene applicato sulla rete per solidificarla in posizione. Tenete a mente che questo aggiungerà un po ‘ di spessore in più per la parte.
3.3 Trattamento termico
Anche se non abbiamo testato questo metodo, abbiamo sentito diversi rapporti che mettendo la parte in un forno o utilizzando una pistola termica/fiamma ossidrica per ri-fondere la superficie esterna della plastica crea un legame inter-strato più forte. Questo suona come un metodo davvero pericoloso, in quanto si rischia di fondere completamente la parte o di distorcere / deformare determinate funzionalità. Se avete intenzione di provare questo, iniziare a una temperatura più bassa (e se si utilizza una pistola termica, più lontano dalla parte poi spostare gradualmente più vicino).
4.0 Modellalo (o modellalo, se sei americano)
Jeshua di 3DTOPO dimostra il suo metodo di fusione “lost PLA”
4.1 Parti di fusione in gesso
Stampare il tuo modello in ABS o PLA ti consente di modellare. La fusione di investimento (cera persa) è possibile. Per fare questo, stampa la tua parte così com’è, quindi getta la parte in gesso di Parigi. È quindi possibile rimuovere la stampa di plastica originale riscaldando il calco in gesso in un forno sopra 230C. È quindi possibile versare metallo fuso o plastica nella cavità dello stampo e lasciarlo depositarsi. Per rimuovere la parte finale del getto, lo stampo viene distrutto con un martello e l’intonaco in eccesso viene lavato via. Qualcosa da tenere a mente quando si sperimenta questo metodo è che ci sarà un certo restringimento della parte, quindi è necessario scalare il modello di stampo del 2-3%.
Fonte: Association of Rotation Moulders Australasia Inc
4.2 Parti di stampaggio rotazionale
In alternativa alle parti di fusione, uno stampo in gesso o silicone può essere utilizzato per lo stampaggio rotazionale. Il vantaggio di forza di utilizzare roto-stampaggio per creare parti cave risiede nella mancanza di costruire strati, e una singola struttura cristallina per l’intera parte come si raffredda come uno.
Versando plastica/metallo fuso nella cavità dello stampo, chiudendo lo stampo e ruotandolo continuamente su 2 assi, è possibile ottenere una parte cava. Ci sono numerose piccole / desktop roto-stampaggio macchine disponibili per l’acquisto, o si potrebbe costruire il proprio. Il tipo più comune di rotoformatrice desktop è costituito da un asse X rotante orizzontale centrale a cui è montato un telaio che gira sull’asse Y o Z (ruota tra di loro in base all’asse X). Di solito scappano da un singolo motore che controlla entrambi gli assi tramite un sistema di ingranaggi o pulegge. Ogni diversa forma di stampo richiederà alcuni esperimenti con la velocità di rotazione per garantire che la plastica fusa sia distribuita su tutte le superfici.
Fonte: StudioMiPrima
*Euan Quigley è Product Design Engineer & Direttore di ST3P 3D Print & Design, una società con sede a Glasgow, in Scozia, che offre servizi di progettazione di prodotti e servizi di stampa 3D.
Pubblicato in Tecnologia di stampa 3D
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Rob ha scritto a 8/22/2018 4:58:21 PM:
so che è un morto argomento, ma ora sono d’accordo con Brian
Gregg Eshelman scritto a 8/21/2017 12:15:00 AM:
ho stampato diverse manopole per un auto d’epoca in PLA. Li ho riempiti con resina uretanica. Gli interni delle manopole cave sono stati realizzati con nervature progettate per far scorrere la resina intorno per garantire un solido legame meccanico.Per realizzare fori pilota perfettamente centrati per la foratura per il montaggio, ho fatto scattare insieme i supporti per sospendere le punte, il gambo verso il basso nel riempimento della resina e un bullone filettato 3/8-16 nel pomello del cambio.La resina è stata curata sotto pressione per 24 ore, quindi i bit e il bullone sono stati rimossi, seguiti da post polimerizzazione delle manopole per 8 ore in calore di convezione 145F.Un test è stato fatto prima, senza riempimento di resina. Nessuna deformazione o contrazione del PLA è stata osservata a quella temperatura e durata, quindi le manopole dovrebbero essere perfettamente a posto in un’auto che non si siederà mai per ore alla luce del sole con le finestre alzate.Ho anche stampato perfect fit morsa di bloccaggio blocchi in modo che le manopole potrebbero essere facilmente tenuto per forare i fori di montaggio. Le manopole sono state spruzzate con primer ad alta costruzione, levigate lisce e verniciate.Il tempo di consegna sul lavoro è stato di circa 3 giorni totali, dalla misurazione iniziale degli originali fatiscenti e distorti attraverso la progettazione 3D e la stampa di manopole, supporti e blocchi di serraggio, al riempimento della resina, alla polimerizzazione e post polimerizzazione.Stampa 3D e finitura un esempio di ogni manopola poi fare stampi in silicone seguita da colata seriale delle manopole avrebbe preso molto più tempo per il lavoro una tantum.Sto lavorando su alcune altre manopole ora dove un buon originale è a portata di mano in modo da ottenere riprodotto facendo uno stampo in silicone e facendo getti. Ho blocchi di bloccaggio stampati in 3D per forare le manopole del cast. Basta fare lo stampo e ottenere il primo casting per post polimerizzazione ha richiesto più tempo. Con il casting verificato sarò colata il sacco di manopole poi post polimerizzazione tutti insieme.
Bob-Sud Africa ha scritto a 4/10/2016 2: 59: 36 PM:
Ho (molto) impregnato con successo una varietà di materie plastiche stampate in 3D utilizzando una resina ad alta resistenza e bassa viscosità (circa la viscosità dello sciroppo di mais). Questa è la roba che di solito utilizzato con sacchetti sottovuoto e materiali compositi. Quindi: stampare la parte con 95 o 100% di riempimento e fare pulizia superficiale. In un piccolo barattolo, coprire la parte con resina liquida (cioè l’intera parte è appena sotto la superficie – molto importante). Utilizzare una camera a vuoto e tirare il vuoto per 5 min, rilasciare il vuoto e la resina verrà spinta in tutti gli spazi interni rimanenti (ci sono sempre spazi d’aria interni anche con una stampa di riempimento al 100%). Ripeti 3 volte. Appena prima del punto di gel, rimuovere la parte, pulire accuratamente la resina liquida in eccesso dalla superficie (importante!), lasciare curare (uso un letto di stampa a 65ºC su foglio di alluminio per 3h). Le parti ABS sono quindi buone per raccordi idraulici a 20 bar (prototipazione ingegneristica), senza perdite. Circa il 30% di aumento della forza. Enorme aumento della rigidità. Effetto di pretensionamento della parte (la resina si restringe del 3%). La parte in plastica ora anche sabbia fantasticamente bene e avrà una resistenza leggermente migliorata al calore.
Michele B. ha scritto al 3/5/2016 10:09: 56 AM:
Ciao,recenti studi hanno dimostrato che 300 micron strato è meglio di 100 micron strato, in termini di resistenza meccanica.
Mark ha scritto a 10/14/2014 10:49:40 AM:
Miglior consiglio che ho è se si utilizza ABS, tamponare la parte con tessuto imbevuto di ABS / acetone mix che è messo sul letto…. Questo lega i livelli & riempimenti. Ho stampato parti del corpo per la mia auto & fatto questo a loro, levigato e montato (prese d’aria ecc.). Sono anni che vado in giro con loro.
Rix ha scritto a 10/10/2014 3: 33: 12 PM:
Punti molto buoni.Posso confermare molti di molti di questi, come abbiamo imparato dall’esperienza stampando molti ingranaggi per una piccola macchina industriale.Una cosa che posso aggiungere: aiuta quando si stampa in abs utilizzare acetone per fondere meglio gli strati. Vorrei o strofinare a mano o utilizzare un bagno di vapore, ma si perde dettaglio o troppo e la vostra parte si scioglie.
Brian ha scritto a 10/10/2014 1: 24: 45 PM:
Bel articolo, penso che dovresti mettere le immagini dopo la loro intestazione la prossima volta, rendendo leggermente confuso ciò che le immagini stavano mostrando.